Архітектура мікросервісів стала основою сучасної розробки програмного забезпечення, пропонуючи гнучкий, масштабований і модульний спосіб створення додатків. Однак, як і з будь-яким архітектурним підходом, мікросервіси мають свої виклики, такі як складність, консистентність даних та комунікація між сервісами. Щоб подолати ці проблеми, розробники використовують перевірені шаблони проєктування.
У цьому блозі ми розглянемо 10 основних шаблонів проєктування мікросервісів, які повинен знати кожен розробник і архітектор. Ці шаблони не тільки вирішують поширені проблеми, але й допомагають створювати надійні, підтримувані та масштабовані системи. Незалежно від того, чи ви переходите від моноліту чи починаєте з нуля, ці шаблони допоможуть вам у вашому шляху до мікросервісів.
Що таке мікросервіси?
Мікросервіс — це невелика, незалежно розгортаємка компонента більшого додатка, яка зосереджена на конкретній функціональності. Мікросервіси взаємодіють один з одним через API і спроектовані так, щоб бути слабо пов'язаними, що полегшує їх розробку, масштабування та обслуговування.
Переваги мікросервісів:
- Масштабованість: Кожен сервіс можна масштабувати залежно від попиту, оптимізуючи використання ресурсів.
- Гнучкість: Для різних мікросервісів можна використовувати різні технології.
- Швидша розробка: Менші команди можуть працювати над окремими сервісами одночасно.
- Стійкість: Збої в одному сервісі ізольовані, що знижує ризик повного відмовлення системи.
- Легше обслуговування: Менші кодові бази легше зрозуміти та змінювати.
- Безпечний аутсорсинг: Окремі компоненти можна ізолювати, захищаючи основні сервіси.
Виклики мікросервісів:
- Збільшена складність: Управління кількома сервісами та їх залежностями може бути обтяжливим.
- Комунікація між сервісами: Мережеві затримки та збої можуть вплинути на комунікацію.
- Управління даними: Обробка розподілених даних та забезпечення їх консистентності є складним завданням.
- Навантаження при розгортанні: Потрібні складні інструменти оркестрації, такі як Kubernetes.
- Безпека: Збільшена атакувальна поверхня через численні сервіси.
Щоб подолати ці проблеми, давайте розглянемо топ-10 шаблонів проєктування, які допоможуть вам орієнтуватися у світі мікросервісів.
1. Шаблон «База даних на кожен сервіс»
У цьому шаблоні кожен мікросервіс має свою власну базу даних. Це гарантує, що сервіси слабо пов'язані і можуть працювати незалежно.
Переваги:
- Слабо пов'язані сервіси: Сервіси є модулярними і менш залежними один від одного.
- Гнучкість технологій: Команди можуть вибирати найкращу базу даних для кожного сервісу.
Виклики:
- Складність: Управління кількома базами даних збільшує операційне навантаження.
- Запити між сервісами: Це складно реалізувати і часто вимагає додаткових шаблонів, таких як «Агрегатор».
- Консистентність даних: Потрібен ретельний дизайн для забезпечення консистентності даних між сервісами.
2. Шаблон «API-шлюз»
API-шлюз є єдиною точкою входу для всіх запитів клієнтів. Він маршрутизує запити до відповідних мікросервісів і управляє загальними питаннями, такими як аутентифікація та обмеження швидкості.
Переваги:
- Спрощена взаємодія з клієнтом: Клієнти взаємодіють з єдиним API.
- Централізоване управління: Спільні функціональності обробляються в одному місці.
- Покращена безпека: Встановлює контроль доступу та політики.
Виклики:
- Єдина точка відмови: Має бути стійким та високодоступним.
- Навантаження на продуктивність: Може виникати затримка, якщо не оптимізовано.
3. Шаблон «Backend For Frontend (BFF)»
Цей шаблон створює окремий бекенд для кожного фронтенду (наприклад, для веб, мобільних або десктопних додатків).
Кожен BFF налаштовує свою функціональність для задоволення конкретних потреб свого фронтенду.
Переваги:
- Оптимізована комунікація: Фронтенди отримують саме те, що їм потрібно.
- Спрощена логіка фронтенду: Складна агрегація даних обробляється BFF.
- Незалежний розвиток: Кожен BFF може розвиватися незалежно.
Виклики:
- Складність: Збільшується навантаження на обслуговування через кілька BFF.
- Дублювання: Спільна функціональність може призвести до дублювання коду.
4. Шаблон «Розподіл відповідальності за запити та команди» (CQRS)
CQRS розділяє обов'язки читання і запису даних на різні моделі або сервіси. Це дозволяє оптимізувати кожну функцію окремо.
Переваги:
- Оптимізація продуктивності: Спеціалізовані моделі покращують ефективність.
- Масштабованість: Операції читання та запису можна масштабувати незалежно.
- Обслуговуваність: Ясне розмежування спрощує управління кодом.
Виклики:
- Складність: Управління окремими моделями додає навантаження.
- Консистентність даних: Забезпечення синхронізації може бути складним.
5. Шаблон «Сага»
Шаблон «Сага» керує розподіленими транзакціями, розбиваючи їх на послідовність локальних транзакцій. Якщо транзакція не вдається, компенсуючі дії скасовують зміни, зроблені попередніми кроками.
Методи координації:
- Хореографія: Децентралізована, подієва комунікація.
- Оркестрація: Централізований сервіс керує процесом.
Переваги:
- Консистентність: Підтримує консистентність даних між сервісами.
- Стійкість: Операції обробляються коректно при збої.
Виклики:
- Складність: Компенсуючі транзакції можуть бути складними.
- Відсутність ізоляції: Ризик аномалій під час одночасного виконання.
6. Шаблон «Запобіжник» (Circuit Breaker)
Шаблон «Запобіжник» запобігає каскадним збоєм, припиняючи запити до несправного сервісу і надаючи механізм резервного копіювання.
Переваги:
- Стійкість: Захищає систему від перевантаження.
- Поліпшений досвід користувача: Надає змістовні резервні відповіді.
Виклики:
- Конфігурація: Потребує тонкої настройки для оптимальної продуктивності.
- Моніторинг: Потрібен надійний моніторинг для виявлення збоїв.
Висновок
Архітектура мікросервісів є потужним підходом для створення масштабованих і підтримуваних систем, але вона має свої виклики. Використовуючи ці шаблони проєктування, ви зможете вирішити поширені проблеми і створювати системи, які є надійними, ефективними і готовими до майбутніх змін.
Кожен шаблон має свої компроміси, і вибір того, який впровадити, залежить від ваших конкретних вимог і обмежень. Маючи чітке розуміння цих шаблонів, ви будете краще підготовлені до складнощів роботи з мікросервісами та зможете розкрити їх повний потенціал.
Перекладено з: Top 10 Microservices Design Patterns You Should Know