میکروسرویس و معماری میکروسرویس چیست؟
یکی از مهمترین مزیت های نرم افزار فروش آنلاین تامنیک، معماری میکروسرویس این پلتفرم است، به همین علت در این مقاله به بررسی چیستی و مزایای این نوع برنامه نویسی می پردازیم.
میکروسرویس یا معماری میکروسرویس، رویکردی برای توسعه نرم افزار است که در آن یک برنامه کاربردی بزرگ از اجزا یا خدمات مدولار ساخته میشود. هر ماژول از یک کار یا هدف تجاری خاص پشتیبانی می کند و از یک رابط ساده و کاملاً تعریف شده مانند رابط برنامه نویسی برنامه (API) برای برقراری ارتباط با مجموعه های دیگر خدمات استفاده می کند.
مارتین فاولر، توسعهدهنده و نویسنده نرمافزار، با ترویج ایده تجزیه خدمات در معماری سرویسگرا (SOA) به میکروسرویسها اعتبار دارد.
معماری میکروسرویس چگونه کار می کنند؟
در معماری میکروسرویس، یک برنامه کاربردی به خدمات تقسیم می شود. هر سرویس یک فرآیند منحصر به فرد را اجرا می کند و معمولاً پایگاه داده خود را مدیریت می کند. یک سرویس میتواند هشدارها، ثبت دادهها، پشتیبانی از رابطهای کاربری (UIs)، شناسایی یا احراز هویت کاربر و انجام وظایف مختلف دیگر را تولید کند.
پارادایم میکروسرویس ها رویکرد غیرمتمرکز تری را برای ساختن نرم افزار به تیم های توسعه ارائه می دهد. هر سرویس را می توان جدا کرد، بازسازی کرد، مجدداً مستقر کرد و به طور مستقل مدیریت کرد. به عنوان مثال، اگر برنامه ای به درستی گزارش تولید نمی کند، کارکنان فناوری اطلاعات می توانند مشکل را در یک سرویس خاص ردیابی کنند و سپس آن سرویس را بدون نیاز به سرویس های دیگر تست، راه اندازی مجدد، متصل و باز استقرار مجدد در صورت نیاز انجام دهند.
مزایای معماری میکروسرویس ها
طراحیها و استقرار میکروسرویسها به لطف سیستم ابری، کانتینریسازی و سیستمهای بیشمتصل رشد کردهاند. با این حال، میکروسرویس ها یک سری مزایا برای توسعه دهندگان نرم افزار ایجاد می کنند.
از نظر مزایا، میکروسرویس ها:
- نرم افزار را می توان با استفاده از زبان ها و ابزارهای مختلف توسعه و مستقر کرد
- زمان توسعه کمتر
- سرعت تطبیق و مقیاس بالا
- قابل استفاده مجدد در پروژه های مختلف
- جداسازی خطای آسان
- سریعتر و کم مصرف در منابع برای استقرار
- امکان اجرا در تیم های کوچکتر
- کار راحت با Containers
چالش های معماری میکروسرویس ها
با این حال، معایبی در میکروسرویس ها نیز وجود دارد، مانند:
- جداسازی بیش از حد
- تلاش مضاعف در طراحی برای ارتباط بین خدمات
- تست پیچیده تر
- تأخیر در استفاده سنگین
- مدیریت و کنترل اضافی
- امنیت همه جانبه
ویژگی های معماری و طراحی میکروسرویس ها
معماری میکروسرویس ها از اجزا و خدمات مجزا تشکیل شده است. ارتباطات و تبادل داده آنها عملکرد یک برنامه کامل را ایجاد می کند. ویژگی های معمول طراحی و معماری میکروسرویس ها شامل موارد زیر است:
- منحصر بفرد. طراحی و استقرار خدمات برای انجام یک عملکرد خاص یا رفع یک نیاز خاص.
- غیر متمرکز. در حالت ایدهآل، سرویسها وابستگیهای کمی دارند، هرچند که اتصال آزاد نیازمند ارتباطات مکرر و گسترده است.
- منعطف. طراحی ویژه برای حداکثر تحمل خطا. خرابی یک سرویس نباید کل برنامه را غیرفعال کند.
- از API ها استفاده کنید. یک معماری میکروسرویس به شدت به API ها برای تسهیل ارتباطات متکی است.
- جداسازی داده ها در حالت ایده آل، هر سرویس به پایگاه داده یا حجم ذخیره سازی خود دسترسی دارد.
میکروسرویس ها در مقابل معماری یکپارچه
در معماری یکپارچه، تمام کدها در یک فایل اجرایی اصلی قرار دارند. عیبیابی، آزمایش و بهروزرسانی این سیستم میتواند سختتر باشد، زیرا یک مشکل در یک پایگاه کد میتواند در هر جایی از نرمافزار باشد. به دلیل مقدار کد یکپارچه درگیر، آزمایش بیشتر و طولانیتری مورد نیاز است. همچنین، هر تغییر یا بهروزرسانی کوچک در یک برنامه یکپارچه، نیازمند ساخت و استقرار یک نسخه کاملاً جدید از برنامه توسط سازمان است. در مجموع، توسعه برنامه یکپارچه مستلزم برنامه ریزی، آماده سازی، زمان و هزینه قابل توجهی است.
معماریهای میکروسرویس در مقایسه با معماری نرمافزاری یکپارچه، توسعه و استقرار نرمافزار سریعتر را ارائه میدهند که چابکی کسبوکار را افزایش میدهد. میکروسرویس ها می توانند آزمایش و استقرار تغییرات را آسان تر کنند. جداسازی سرویسها جداسازی خطا را بهبود میبخشد – اگر مشکلی در نرمافزار رخ دهد، سرویس معیوب را میتوان بدون نیاز به آزمایش کل برنامه مانند معماریهای کاربردی یکپارچه سنتی، جدا کرد، اصلاح کرد، آزمایش کرد و مجدداً مستقر کرد.
مقیاسبندی کاربردهای یکپارچه ممکن است دشوار باشد. هنگامی که یک برنامه یکپارچه به محدودیت ظرفیتی مانند توان عملیاتی داده یا برخی تنگناهای دیگر می رسد، تنها گزینه عملی این است که یک تکرار کامل دیگر از کل برنامه یکپارچه را اجرا کنید و ترافیک بین نمونه ها را با استفاده از متعادل کننده مدیریت کنید.
در مقایسه، می توان یک برنامه میکروسرویس جداگانه را با افزودن نمونه های کانتینری تنها از آن سرویس ها مقیاس کرد. این باعث میشود مقیاسگذاری میکروسرویسها نسبت به مقیاسگذاری برنامههای کاربردی با استفاده از معماری یکپارچه، از نظر منابع بسیار کارآمدتر باشد.
با این حال، میکروسرویس ها بدون مدیریت نیستند. معماری میکروسرویس ها هر سرویس را از سرویس های دیگر جدا می کند و مدیریت تمام بخش های کل می تواند دشوار باشد. به عنوان مثال، نظارت و مدیریت دقیق برای ردیابی در دسترس بودن و عملکرد تمام خدمات مؤلفهای که در یک برنامه میکروسرویس کار میکنند مورد نیاز است.
میکروسرویس ها و DevOps
DevOps وظایف بین برنامه و تیم عملیات سیستم را ترکیب می کند. افزایش ارتباطات بین توسعه دهندگان و کارکنان عملیات، تیم فناوری اطلاعات را قادر می سازد تا زیرساخت ها را بهتر ایجاد و مدیریت کنند. بودجه عملیات فناوری اطلاعات برای ظرفیت ها، وظایف عملیاتی، ارتقاء و موارد دیگر. توسعه دهندگان و تیم های کاربردی می توانند پایگاه های داده، سرورها، نرم افزار و سخت افزار مورد استفاده در تولید را مدیریت کنند.
پشتیبانی چرخه حیات میکروسرویس ها نیازمند کار گروهی و همکاری بین تیم های توسعه و عملیات است که به نحوه عملکرد تیم های DevOps کمک می کند. تیمهای باتجربه DevOps برای استفاده از معماریهای میکروسرویس در پروژههای توسعه نرمافزار به خوبی مجهز هستند.
معماری میکروسرویس ها در مقابل SOA
SOA یک معماری نرم افزاری است که در آن هر یک از خدمات از پروتکل ها استفاده می کند. این به کاربران امکان می دهد تا عملکردها را ترکیب کرده و برنامه های کاربردی ساخته شده از خدمات قبلی را تشکیل دهند. SOA نزدیک به دو دهه است که یک روش استاندارد توسعه بوده است. با این حال، تدبیر SOA با رایانش ابری با چالش هایی مواجه می شود، جایی که مقیاس پذیری ندارد و با تغییرات درخواست کاری کند می شود، که توسعه برنامه را محدود می کند.
بسیاری از توسعه دهندگان میکروسرویس ها را رویکردی دقیق تر برای SOA می دانند. طرفداران مدل SOA معتقدند که معماری میکروسرویس تکامل طبیعی SOA برای تطبیق با محاسبات ابری و پاسخگویی به تقاضاهای فزاینده برای چرخههای توسعه نرمافزار سریعتر است.
برخی دیگر بر این باورند که میکروسرویس ها رویکردی مبتنی بر پلتفرم بیشتر برای توسعه نرم افزارها هستند و بنابراین باید نامی منحصر به فرد داشته باشند. این گروه میتوانند استدلال کنند که SOA در لایههای مدیریت میکروسرویسها زنده است.
میکرو سرویس ها و کانتینرها
کانتینر یک بسته نرم افزاری فردی و اجرایی است که شامل تمام وابستگی های مورد نیاز برای عملکرد مستقل است. کانتینرها از بقیه نرم افزارهای اطرافشان جدا می شوند و کانتینرهای زیادی را می توان در همان محیط به کار گرفت. در معماری میکروسرویس ها، هر سرویس به صورت جداگانه تحت محیط یکسانی مانند سرورهای مشابه یا مرتبط قرار می گیرد.
ماشین مجازی (VM) می تواند به عنوان جایگزینی برای کانتینرها برای ایجاد میکروسرویس ها استفاده شود. یک VM سیستم های کامپیوتری را برای تولید عملکردهای یک کامپیوتر فیزیکی شبیه سازی می کند. هر سرویس به طور بالقوه می تواند از یک VM برای میزبانی یک ویژگی مورد نظر استفاده کند. با این حال، ماشینهای مجازی معمولاً برای میکروسرویسها ایدهآل نیستند، زیرا هر کدام به یک سیستم عامل جداگانه و سایر هزینههای سربار نیاز دارند. کانتینرها از نظر منابع بسیار کارآمدتر هستند زیرا فقط به کد زیربنایی و وابستگیهای مربوطه برای اجرای سرویس نیاز دارند.
بیشتر بخوانید : راهکارهای نرم افزار فروش آنلاین تامنیک
امنیت میکروسرویس ها
یک معماری میکروسرویس می تواند برخی از مسائل امنیتی را که با برنامه های یکپارچه ایجاد می شود کاهش دهد. میکروسرویس ها نظارت بر امنیت را ساده می کنند زیرا بخش های مختلف یک برنامه ایزوله هستند. یک رخنه امنیتی ممکن است در یک بخش اتفاق بیفتد بدون اینکه بر سایر قسمت های پروژه تأثیر بگذارد. میکروسرویسها هنگام استفاده با کانتینرها با به حداقل رساندن تصاحب زیرساخت با درخواستهای بیش از حد سرور، در برابر حملات انکار سرویس توزیع شده مقاومت میکنند.
با این حال، هنوز چالش هایی در هنگام ایمن سازی برنامه های میکروسرویس وجود دارد، از جمله موارد زیر:
- مناطق شبکه بیشتری در معرض آسیب پذیری هستند.
- هماهنگی کلی کمتر بین بهروزرسانیهای برنامه باعث میشود تا نقضهای امنیتی بیشتر شود.
- از طریق چندین پورت و API، منطقه بیشتری برای حمله وجود دارد.
- عدم کنترل نرم افزار شخص ثالث وجود دارد.
- امنیت باید برای هر سرویس حفظ شود.
توسعه دهندگان Microservices استراتژی های پیشگیرانه ای برای کاهش مشکلات امنیتی ارائه کرده اند. از یک اسکنر امنیتی استفاده کنید، از محدودیتهای کنترل دسترسی، شبکههای داخلی ایمن از جمله محیطهای Docker و فعالیت در خارج از سیلوها برای برقراری ارتباط با تمام بخشهای عملیات استفاده کنید.
استقرار اپلیکیشن های میکروسرویس
سه عامل اصلی میکروسرویس ها را به یک معماری نرم افزاری قابل دوام تبدیل می کند.
کانتینرها یک وسیله ثابت و کارآمد از نظر منابع را برای بسته بندی خدمات فردی امکان پذیر می کنند. Docker یک ابزار محبوب برای استفاده از کانتینرها در محل یا در یک ابر عمومی یا خصوصی است. این طیف گسترده ای از جایگزین های استقرار را برای توسعه دهندگان میکروسرویس ها و مشاغل ارائه می دهد.
ابزارهای ارکستراسیون، مانند Kubernetes، به خودکارسازی مقیاسبندی، استقرار و مدیریت کانتینر کمک میکنند.
مش سرویس لایه ای از زیرساخت است که برای ارتباط بین خدمات فردی اختصاص داده شده است. هنگامی که صدها سرویس با یکدیگر ارتباط برقرار می کنند، تعیین اینکه چه سرویس هایی با یکدیگر تعامل دارند، پیچیده می شود. سرویس مش با ثبت رفتارهایی مانند تعادل بار آگاه از تأخیر یا کشف سرویس، این ارتباطات را سریعتر، ایمنتر، قابل مشاهدهتر و قابل اعتمادتر میکند.
پیشرفتها در این فناوریها و سایر فناوریها مانند نظارت پیچیده و ثبت گزارش، بهطور پیوسته پیچیدگی ریزسرویسها را کاهش داده و باعث پذیرش مداوم سازمانها و تیمهای توسعه شده است.
بیشتر بخوانید : طراحی سایت فروشگاهی
ابزارهایی برای استقرار برنامه های کاربردی میکروسرویس
به لطف هم افزایی با API ها، کانتینرها و فرآیندهای توسعه مستمر، میکروسرویس ها می توانند از بسیاری از ابزارهای مشابه برای طراحی، آزمایش، استقرار و مدیریت استفاده کنند.
Kubernetes یک استاندارد واقعی برای ارکستراسیون مبتنی بر کانتینر است، چه شرکتی از آن در محیط های محلی خود یا از طریق یک سرویس مبتنی بر ابر استفاده کند. سایر ابزارهای ارکستراسیون عبارتند از Docker Swarm and Compose و HashiCorp Nomad. مش های خدماتی مانند Linkerd و Istio نیز معمولاً در کنار میکروسرویس ها استفاده می شوند. ارائه دهندگان بزرگ ابری خدمات جانبی را برای کمک به مدیریت میکروسرویس ها ارائه می دهند.
سازمانها میتوانند از میان طیف گستردهای از ابزارهای دیگر که شامل تست، استقرار، نظارت و مدیریت محیطهای میکروسرویس است، انتخاب کنند. نمونههایی از ابزارهایی که حوزههای آزمایش را در بر میگیرند عبارتند از Gatling، Hoverfly، Jaeger، Pact، Vagrant، VCR و WireMock.
با توجه به نیاز به ردیابی و حفظ هر یک از مؤلفه های سرویس یک برنامه کاربردی و تعاملات آنها، نظارت و مدیریت میکروسرویس ها می تواند چالش برانگیز باشد. این توابع شامل قابلیت مشاهده، تشخیص شکست و جمعآوری معیارها از لاگها برای شناسایی مسائل مربوط به عملکرد و پایداری است. نمونه هایی از ابزارهای نظارتی عبارتند از Sentry، Sensu و Sumo Logic. برخی از نمونههای ابزارهای جمعآوری گزارش عبارتند از Fluentd، Logstash، Ryslog و Loggly. برای تجسم لاگ، ابزارهایی شامل Scalyr، Graylog، Kibana و Sematext هستند.