Від компонованих компонентів до компонованого підприємства

Photo by Alvaro Reyes on Unsplash

Розуміння сучасних підходів у розробці програмного забезпечення через компонентну розробку

Сучасна розробка програмного забезпечення стала значно складнішою. Хмарні архітектури, контейнери, Інфраструктура як код і GitOps змінили способи створення і доставки додатків. Проте багато з цих практик відображають основні принципи Компонентно-орієнтованої розробки (CBD), парадигми, яка сформувалася в 1990-х роках для вирішення проблем зростаючої складності програмного забезпечення. У цій статті ми розглянемо, як CBD заклала основу для сучасного Компонованого підприємства і як Kubernetes, зокрема, можна розглядати як її природний еволюційний крок.

1. Основи: Класична Компонентно-орієнтована розробка

Чому виникла CBD

У 1990-х роках програмне забезпечення для підприємств здебільшого було монолітним. Додатки були складними, і оновлення будь-якої частини часто означало ризик для стабільності всієї системи. Компонентно-орієнтована розробка (CBD) вирішувала ці проблеми, просуваючи принципи модульності, повторного використання та інкапсуляції. Замість того, щоб переписувати функціональність з нуля, розробники могли складати додатки з готових компонентів з чітко визначеними інтерфейсами.

Основні принципи CBD

• Модульність: Кожен компонент є самодостатньою одиницею.
• Повторне використання: Компоненти можна використовувати в кількох проектах або системах без значних переробок.
• Інкапсуляція: Компоненти приховують свою внутрішню логіку, відкриваючи тільки необхідні інтерфейси.
• Компонування: Системи створюються шляхом зв'язування компонентів, подібно до того, як складаються LEGO-блоки.

2. Архітектура CBD в 4 шарах

У класичній компонентно-орієнтованій розробці кожен додаток поділяється на чотири чіткі шари, кожен з яких відповідає за певний набір обов'язків:

ІНТЕРФЕЙС
Керує взаємодією з користувачами та зовнішніми API. Презентує можливості системи клієнтам та споживачам.

ДОДАТОК
Інкапсулює основні робочі процеси, правила домену та операції. Реалізує серце функціональності додатка.

ІНФРАСТРУКТУРА
Надає послуги, які охоплюють кілька шарів, такі як логування, повідомлення, безпека і доступ до даних. Постачає утилітні функціональності, що спільно використовуються вищими шарами.

ПЛАТФОРМА
Надає основне середовище для хостингу, таке як операційні системи, сервери додатків або менеджери транзакцій. Забезпечує, щоб компоненти мали необхідну підтримку часу виконання та системні ресурси.

Розділяючи ці обов'язки, CBD спрямована на покращення підтримуваності та масштабованості — компоненти можна оновлювати або замінювати з мінімальними порушеннями для решти системи.

3. Перехід до хмарних технологій: розмивання кордонів

Вступ контейнерів і мікросервісів

З переходом індустрії до ери хмарних обчислень традиційне розмежування стало менш очевидним. Контейнери (наприклад, Docker) запропонували легкий спосіб упаковки додатків разом з їх залежностями, що зробило їх дуже портативними. Архітектури мікросервісів розділили моноліти на менші сервіси, які взаємодіють через API, і кожен з яких розгортається незалежно.

Що змінилося?

• Перехресне покриття інфраструктури та платформи: Завдяки контейнерам і оркестрації, старі кордони між "інфраструктурою" і "платформою" стали нечіткими.
• Орієнтація на виконання: Акцент переміщується на те, як сервіси працюють на великій шкалі, а не лише на тому, як вони структуровані під час проєктування.

Незважаючи на ці зміни, основні принципи CBD (інкапсуляція, модульність, компонування) залишаються фундаментальними для систем на основі мікросервісів та контейнерів.

4. Kubernetes: новий тип платформи

Kubernetes в двох словах

Kubernetes — це платформа оркестрації для контейнеризованих додатків. Вона автоматизує розгортання, масштабування та керування контейнерними навантаженнями на кластерах.
Натомість, замість розміщення одного монолітного додатку, Kubernetes може запускати тисячі контейнерів, розподіляючи їх по кількох вузлах.

Зв'язок з CBD

• Інкапсуляція: Контейнери, як і компоненти CBD, інкапсулюють усі залежності і забезпечують середовище типу "чорний ящик".
• Компонування: Kubernetes допомагає вам "компонувати" цілі розподілені системи через YAML маніфести, що визначають сервіси, розгортання та поди.
• Повторне використання: Зображення контейнерів можна завантажувати в реєстри та використовувати в різних середовищах.

Якщо Платформний шар у традиційному CBD був сервером додатків, то Kubernetes є набагато потужнішою платформою — такою, що масштабує та оркеструє мікросервіси на кластері, ефективно дозволяючи створити Компоноване підприємство під час виконання.

5. Інфраструктура як код (IaC) та GitOps

Інфраструктура як код (IaC)

IaC розглядає конфігурації інфраструктури (сервера, мережі, балансувальники навантаження) як версіонований код. Інструменти, як Terraform, Pulumi або Ansible, автоматизують налаштування середовища, забезпечуючи консистентність і швидке постачання.

GitOps: Git як єдине джерело правди

GitOps розширює принципи IaC, роблячи Git єдиним джерелом правди для як коду додатку, так і конфігурацій інфраструктури. Усі зміни — чи то додавання нової функціональності, чи зміна розгортання Kubernetes — здійснюються через пулл-запити. Це дає:

1. Покращену співпрацю: Зміни в операціях проходять через той самий процес огляду коду, що і зміни в функціональності додатку.
2. Швидші та безпечніші розгортання: Автоматизовані пайплайни постійно узгоджують живе середовище з Git репозиторієм.
3. Миттєві відкатування: Повернення до стабільного стану настільки ж просте, як і відкат до попереднього коміту в Git.

Чому це важливо для CBD

Ці практики узгоджуються з акцентом CBD на чітко визначені контракти та послідовні розгортання. Зараз же принципи розширюються і на цілі стеки інфраструктури.

6. Поєднання класичного CBD з сучасними практиками

Хоча CBD та Kubernetes функціонують на різних шарах — один на етапі проєктування (визначення архітектури програмного забезпечення), а інший на етапі виконання (розгортання та керування контейнерами) — їхні основні філософії збігаються:

• Модульність: Мікросервіси віддзеркалюють концепцію дискретних "компонентів".
• Повторне використання: Зображення контейнерів зберігаються один раз і використовуються в різних середовищах.
• Контрактно-орієнтованість: API діють як інтерфейси, що забезпечують надійне спілкування між сервісами.
• Компонування: Сервіси та інфраструктура описуються в декларативних конфігураціях — так само, як компоненти були "з'єднані" в CBD.

В результаті, Kubernetes реалізує багато ідей CBD, створюючи систему, де компоненти (контейнери) можуть бути інтегровані в широку підприємницьку архітектуру без ускладнень.

7. Модель C4 та M2LP: Візуалізація сучасної архітектури

Модель C4 (Контекст, Контейнер, Компонент, Код)

• Контекст: Показує, як ваша система взаємодіє з зовнішніми сутностями.
• Контейнер: Зображує високорівневі сервіси або додатки (зазвичай це фактичні контейнери в світі мікросервісів).
• Компонент: Описує внутрішню структуру контейнера або сервісу.
• Код: (Опційно) Поглиблюється до класів і інтерфейсів на рівні коду.

Сила: Чіткий, структурований підхід, який чудово підходить для систем із малою та середньою складністю.
Обмеження: C4 може стати незручним для дуже великих, розподілених архітектур з сотнями контейнерів.

Multi-Layer, Multi-Perspective (M2LP)

• Гнучкість: Адаптується до різних зацікавлених сторін (розробники, операційні команди, безпека, продукт).
• Шари та перспективи: Заміщує жорсткі рівні блоками та компонентами, які відображають історію, яку потрібно розповісти.
• Відповідність реальному світу: Ідеально підходить для великих, динамічних хмарних систем, де жодна одна діаграма не може охопити все.

Поєднуючи C4 та M2LP, команди можуть створювати багато часткових поглядів — деякі з яких зосереджені на потоці даних, інші — на інфраструктурі чи бізнес-логіці — при цьому зберігаючи ясність концептуального підходу.

8. Від компонентів, що складаються, до компонованого підприємства

Як Kubernetes розширює CBD

1. Етап проєктування: Визначте ваші мікросервіси (компоненти у стилі CBD) з акцентом на межі API.
2. Етап розгортання: Упаковуйте компоненти в зображення контейнерів.
3. Етап виконання: Використовуйте Kubernetes для оркестрації, масштабування та моніторингу цих компонентів у виробничому кластері.

Поява компонованого підприємства

Замість того, щоб статично з’єднувати компоненти всередині одного серверу додатків, Kubernetes динамічно компонуватиме контейнеризовані сервіси через кілька вузлів. Ця зміна створює незалежну від місця платформу, де кожен сервіс може бути масштабований, замінений або оновлений з мінімальними перешкодами, що тісно відповідає первісному обіцянці CBD — але посилено для хмарних операцій.

9. Кращі практики для сучасного компонентного розроблення

Прийняти діаграми C4 або M2LP

• Використовуйте C4 для чітких, структурованих оглядів, або M2LP для багатогранних архітектур.

Застосувати GitOps

• Зберігайте код додатків і конфігурації інфраструктури в Git, об’єднуючи зміни через пулл-запити.

Впроваджуйте IaC

• Розглядайте все, від VPC до розгортань Kubernetes, як код.

Використовуйте декларативний підхід Kubernetes

• Використовуйте YAML або Helm чарти для визначення ресурсів. Нехай кластер підтримує бажаний стан.

Акцент на API, орієнтовані на контракти

• Мікросервіси повинні мати чітко визначені інтерфейси (наприклад, OpenAPI специфікації, gRPC).

Співпраця між командами

• Ламайте силоси між розробниками, операційними командам, безпекою та менеджерами продуктів для створення справді компонованих систем.

Фото від Alexander Schimmeck на Unsplash

Component-Based Development ввів у світ програмного забезпечення концепцію перезавантажуваних, чітко визначених модулів. Сьогодні Kubernetes виводить ці принципи на глобальний рівень, оркеструючи контейнеризовані "компоненти" з інтелектом і гнучкістю, яку неможливо було уявити в 1990-х. Тим часом IaC і GitOps інтегрують інфраструктуру у версіоновані пайплайни, ще більше підвищуючи модульність і надійність. Архітектурні моделі, як C4 і M2LP, допомагають орієнтуватися в зростаючій складності розподілених систем.

В результаті, перехід від компонованих компонентів до компонованого підприємства підкреслює, як вічні принципи CBD були адаптовані для ери хмарних технологій. Поєднуючи класичні концепції — модульність, інкапсуляцію, проектування на основі контрактів — з передовими практиками, ми можемо створювати надійні, масштабовані системи, які ефективно реагують на зміни в бізнес-вимогах. Kubernetes — це не просто інструмент; це платформа наступного етапу, яка операціоналізує дух CBD, дозволяючи сучасним підприємствам залишатися гнучкими, ефективними і готовими до майбутнього.

Перекладено з: From Composable Components to Composable Enterprise