Просто о микросервисах

Автор: admin от 10-01-2018, 15:55, посмотрело: 54

Вступление



Чуть ли не каждый второй, кто впервые сталкивается с MSA (Micro Service Architecture), на первых порах восклицает: «Да я эти микросервисы еще …надцать лет назад». Отчасти они правы. И я тоже был из этой самой половины, и не понимал — почему такой шум?



Просто о микросервисах


В самом деле! Ведь MSA — это тоже про разработку софта. Какие здесь могут быть революции? Все методики знакомы. В некоторых местах можно даже удивиться: «А разве бывает по-другому»? Фанаты Agile и DevOps тоже скажут, что это всё наше, родное.



Но всё же прошу вас набраться терпения и продолжить читать дальше.



принципиальная организация распределенной системы на основе микросервисов и их взаимодействия друг с другом и со средой по сети, а также принципов, направляющих проектирование архитектуры, её создание и эволюцию.[/quote]



Что такое микросервис (MS)



С архитектурой разобрались быстро. С микросервисами давайте поподробнее.

[quote]Понять суть микросервиса проще всего на сравнении, или даже противопоставлении его крупному приложению — монолиту. В отличии от MSA, я не буду давать определение микросервису, а перечислю его наиболее важные характеристики.

[/quote]

А дальше мы рассмотрим каждую из них подробнее.



Просто о микросервисах


Я выделил восемь свойств микросервиса:




  • Он небольшой.

  • Он независимый.

  • Он строится вокруг бизнес-потребности и использует ограниченный контекст (Bounded Context).

  • Он взаимодействует с другими микросервисами по сети на основе паттерна Smart endpoints and dumb pipes.

  • Его распределенная суть обязывает использовать подход Design for failure.

  • Централизация ограничена сверху на минимуме.

  • Процессы его разработки и поддержки требуют автоматизации.

  • Его развитие итерационное.



  • Уже на этом месте те, которые якобы создавали микросервисы в доисторические времена, должны задуматься, действительно ли всё было так продвинуто… Лично я на этой стадии перешел в разряд сомневающихся.



    Небольшой



    Что такое «небольшой»? Такая малоинформативная формулировка! На самом деле, по-другому не скажешь. Каждый должен самостоятельно определиться с размером. Лучше всего на практике. В качестве индикативных оценок можно ориентироваться на рекомендации экспертов. Размер микровервиса должен быть таким, чтобы выполнялось одно из условий:




  • Один сервис может развивать одна команда не более чем из дюжины человек.

  • Команда из полудюжины человек может развивать полдюжины сервисов.

  • Контекст (не только бизнеса, но и разработки) одного сервиса помещается в голове одного человека.

  • Один сервис может быть полностью переписан одной командой за одну Agile-итерацию.





  • Независимый



    Микросервисная архитектура — воплощение паттернов High Cohesion и Low Coupling. Всё, что противоречит этому, отвергается беспощадно. В противном случае команду ждут большие проблемы. Так что микросервис обязан быть независимым компонентом.



    Здесь попрошу вас не начинать холивар о том, что же такое «компонент». Давайте в рамках этой статьи сойдемся на том, что

    [quote]Компонент — это единица ПО, код которой может быть независимо заменен или обновлен.[/quote]

    Конечно любая мало-мальски серьезная программа пишется с разбиением на компоненты, которые, безусловно, основываются на тех же принципах. Но в монолите общая кодовая база открывает возможности для нарушения низкой связанности. И при слабой дисциплине рано или поздно код превращается в спагетти.



    Под такую формулировку компонента подходят и сторонние библиотеки. Здесь сложнее с нарушением границ произвольными связями, но не на много.



    В то же время методология разбиения на отдельные микросервисы вынуждает придерживаться жесткого их разделения, ведь они должны отвечать более жестким критериям независимости.



    Так, каждый микросервис работает в своем процессе и поэтому должен явно обозначить свой API. Учитывая, что другие компоненты могут использовать только этот API, и к тому же он удаленный, минимизация связей становится жизненно важной.



    Просто о микросервисах


    Такое разделение дает явный выигрыш с точки зрения независимого развития разных компонентов. И с учетом этого различные языки вводят конструкции, позволяющие явное создание независимых компонентов (например, модули в Java 9), и это перестает быть прерогативой микросервисного подхода.



    Не хочу, чтобы создалось впечатление, будто в микросервисной архитектуре запрещено использование библиотек. Их использование не приветствуется, поскольку так или иначе приводит к зависимостям между микросервисами, но всё же допускается. Как правило, это допущение распространяется на инфраструктурные функции вроде логирования, вызова удаленного API, обработки ошибок и тому подобного.



    Независимость микросервисов позволяет организовать независимый жизненный цикл разработки, создавать отдельные сборки, тестировать и развертывать.



    Поскольку размер микросервисов невелик, то очевидно, что в крупных системах их будет немало. Управлять ими вручную будет сложно. Поэтому команда обязана иметь приемлемый уровень автоматизации согласно Continuous integration и Continuous Delivery.



    Где же микросервис (бизнес-потребность)



    Итак, вы решили спроектировать новый микросервис.



    Определение его границ — самый важный шаг. От этого будет зависеть вся дальнейшая жизнь микросервиса, и это серьёзно повлияет на жизнь команды, отвечающей за него.



    Основной принцип определения зоны ответственности микросервиса — сформировать её вокруг некоторой бизнес-потребности. И чем она компактнее, чем формализованней её взаимоотношения с другими областями, тем проще создать новый микросервис. В общем, довольно стандартный посыл. На нем основывается создание любых других компонентов. Вопрос только в том, чтобы в дальнейшем выдержать эту зону ответственности, что мы и обсуждали в предыдущем параграфе.



    Когда границы микросервиса заданы и он выделен в отдельную кодовую базу, защитить эти границы от постороннего влияния не составляет труда. Далее внутри микросервиса создают свой микромир, опираясь на паттерн «ограниченного контекста». В микросервисе для любого объекта, для любого действия может быть своя интерпретация, отличная от других контекстов.



    Просто о микросервисах


    Но что делать, если границы оказались неправильными? В этом случае изменение функциональности в новом микросервисе ведет к изменению функциональности в других микросервисах. В результате «поплывут» интерфейсы всех зависимых микросервисов, а за ними интеграционные тесты. И всё превращается в снежный ком. А если эти микросервисы ещё и принадлежат разным командам, то начинаются межкомандные встречи, согласования и тому подобное. Так что правильные границы микросервиса — это основа здоровой микросервисной архитектуры.



    Чтобы минимизировать ошибки при определении границ, нужно вначале их продумать. Поэтому оправданным является подход Monolith First, когда вначале систему развивают в традиционной парадигме, а когда появляются устоявшиеся области, их выделяют в микросервисы. Но всё течет и меняется. И границы тоже могут меняться. Главное, чтобы выигрыш от разбиения превышал сложности пересмотра этих границ. Такой подход к постепенному формированию набора микросервисов похож на итерационное развитие, используемое в Agile, ещё его называют «эволюционным проектированием» (Evolutionary Design).



    Есть ещё одно интересное следствие создания микросервисов, соответствующее закону Конвея (Conwey Law).



    Если организация использует монолитное приложение, то оно нарушает соответствие структуре и коммуникациям внутри организации. А команды разработчиков строятся вокруг архитектурных слоев монолита: UI, серверная логика, база данных.



    Микросервисная архитектура приводит IT и бизнес в гармонию, с точки зрения Конвея. Поскольку микросервисы формируются вокруг бизнес-потребностей конкретных бизнес-подразделений, то архитектура предприятия начинает повторять оргструктуру и каналы социальной и бизнес-коммуникации. А команды становятся кроссфункциональными и формируются вокруг этих бизнес-потребностей / бизнес-подразделений.



    Просто о микросервисах


    Поскольку разные микросервисы получаются независимыми не только логически, но и технологически, а создавать их могут разные команды, ничто не мешает для каждого случая подбирать подходящие языки программирования, фреймворки и даже операционные системы.



    Интеграция. Smart endpoints and dumb pipes



    Интеграция микросервисов обходится без ESB, как центрального промежуточного звена. Наверное, комьюнити уже натерпелось от неудачных вариантов реализации этого подхода. То, что были и удачные — не принимается в расчет. Впрочем, ESB ещё и противоречит таким критериям как децентрализация и независимость. Таким образом, сложность интеграции распределяется с центрального звена в виде ESB непосредственно на интегрируемые компоненты: «умные конечные точки».



    Просто о микросервисах


    Для интеграции, как правило, используются простые текстовые протоколы, основанные на HTTP, чтобы нивелировать возможную технологическую разность микросервисов. REST-подобные протоколы являются практически стандартом. Как исключение, могут использоваться бинарные протоколы типа Java RMI или .NET Remoting.



    Здесь есть дилемма. Конечно бинарные протоколы гораздо эффективнее. Но, во-первых, появляются технологические ограничения. Во-вторых, на бинарных протоколах сложнее реализовывать шаблон Tolerant Reader, сохраняя эффективность. В-третьих, опять появляется зависимость провайдера и потребителей, поскольку они оперируют одними и теми же объектами и методами, то есть связаны по кодовой базе.



    Другая отличительная черта взаимодействия микросервисов — синхронные вызовы не приветствуются. Рекомендуется использовать один синхронный вызов на один запрос пользователя, или вообще отказаться от синхронных вызовов.



    И еще пара замечаний.




  • Основной сложностью разбиения монолита на микросервисы является не определение их границ. Они уже должны сформироваться и устояться. Сложность заключается в том, что локальные вызовы становятся удаленными. А это влияет не только на организацию вызовов, но и на стиль взаимодействия, так как частые вызовы уже не подходят. Скорее всего, надо пересматривать сам API, делать его более крупным, а, как следствие, пересматривать логику работы компонентов.

  • Поскольку асинхронное событийное взаимодействие — практически стандарт в микросервисной архитектуре, то надо разбираться в создании событийной архитектуры (Event Driven Architecture), а сами микросервисы должны соответствовать требованиям Reactive.





  • Design for failure для распределенной системы



    Одно из наиболее критичных мест в микросервисной архитектуре — необходимость разрабатывать код для распределенной системы, составные элементы которой взаимодействуют через сеть.



    А сеть ненадежна по своей природе. Сеть может просто отказать, может работать плохо, может вдруг перестать пропускать какой-то тип сообщений, потому что изменились настройки файрвола. Десятки причин и видов недоступности.



    Просто о микросервисах


    Поэтому микросервисы могут вдруг перестать отвечать, могут начать отвечать медленнее, чем обычно. И каждый удаленный вызов должен это учитывать. Должен правильно обрабатывать разные варианты отказа, уметь ждать, уметь возвращаться к нормальной работе при восстановлении контрагента.



    Дополнительный уровень сложности привносит событийная архитектура. А отладку такой системы — не одного микросервиса, а системы, где много потоков разнонаправленных неупорядоченных событий — даже трудно представить. И даже если каждый из микросервисов будет безупречен с точки зрения бизнес-логики, этого мало. По аналогии со спортом, «звёзды» не гарантируют звездную команду, ведь в команде важнее не «звезды», а слаженность всех её игроков.



    Просто о микросервисах


    И поскольку сложность таких систем очень высока, то проблему решают так.




    • Не доводят систему до состояния «без сучка без задоринки». Это очень дорого. Конечно, это не значит, что система валится от первого дуновения. Она просто отвечает необходимым нефункциональным требованиям. Но в ней могут присутствовать ошибки, незначительно влияющие на ее устойчивость и производительность.

    • С другой стороны вкладываются в инфраструктуру, которая помогает быстрее устранять нештатные ситуации. Должно быть полное покрытие кода unit тестами, интеграционными и тестами производительности. Должен быть интеллектуальный мониторинг, который не только моментально показывает неработающие места, но и сигнализирует об ухудшении состояния системы с прогнозированием возможных сбоев. Должно быть продвинутое распределенное логирование, позволяющее оперативно проводить расследования. И часто по результатам исправляются скрытые ошибки.





    Всё это полезно и любому монолиту, но для микросервисов такая инфраструктура — вопрос жизни и смерти.



    Децентрализация данных



    Еще один из важнейших элементов в парадигме микросервисов.

    [quote]Каждому микросервису по своей базе данных![/quote]

    Лозунг популиста на выборах.



    На самом деле и в монолите можно побороться за изолированность компонентов, например, на уровне серверного кода. Если время от времени изоляция даёт течь, современные инструменты предлагают продвинутые инструменты рефакторинга. Пользуйтесь. Хотя, как правило, на это находится время, только когда дела уже совсем плохи.



    Теперь опустимся ниже, на уровень базы данных. Почему-то здесь на изолированность обращают внимание гораздо реже. В результате через пару тройку лет активного развития в базе данных монолита образуется если не хаос, то энтропия продвинутого уровня. Чтобы её побороть, мало уже одной строчки в бэклоге. Необходимы месяцы кропотливого и долгого труда.



    В микросервисной архитектуре это решается гильотиной. Общей базы данных просто нет.



    Помимо изолированности есть и побочные плюсы. Например, легче реализовать Polyglot Persistence, когда база подбирается под конкретные цели. Ничто не мешает делать это и без микросервисов, и так часто делают. Но всё же в одном случае это закон, в другом — исключение.



    Просто о микросервисах


    У этой медали есть оборотная сторона. Много баз, много контекстов, как их все согласовать? Старая техника распределенных транзакций сложна и обладает низкой скоростью. Возможно это иногда можно пережить. А вот необходимость синхронного взаимодействия нескольких микросервисов не может устраивать, и это не побороть.



    Проблема решается нетрадиционно для монолита: отказом от постоянной согласованности данных. Добро пожаловать в мир Eventual consistency. На первых порах это вызывает волну «справедливого» гнева. Но если разобраться, то нужна ли повсеместно немедленная согласованность данных по окончании транзакции? При детальном рассмотрении значительную часть случаев можно отбросить. Где возможно, заменяют одну распределённую транзакцию серией локальных с компенсационными механизмами. Где-то мирятся с временной несогласованностью. А возможные ошибки либо обрабатывают за счет более сложной архитектуры, либо благодаря данным мониторинга. Если ничего не получается, то в особо экстремальных случаях всё же используют распределенные транзакции. Но это, с моей точки зрения, нарушение принципов MSA.



    Просто о микросервисах


    Монолит против микросервисов



    Микросервисный подход несет довольно много проблем. Их найти не трудно и каждый может поупражняться.



    Например, организационные вопросы. Как удержать в согласованном по версиям состоянии сотню микросервисов, которые еще и постоянно и непредсказуемо редеплоятся. А доступ к средам у каждого инженера каждой команды? Какая команда напишет интеграционные тесты? И если кто-то согласится, то попробуй еще их напиши для такой запутанной конфигурации. А если возникает ошибка, то чья она? Только той команды, у которой сломалось? Как не узнать вечером в пятницу, что версия API N-го сервиса, которой вы пользуетесь, вдруг стала deprecated?



    Да, это действительно проблемы. Но команды, которые практикуют Agile и DevOps, уже знают решение. Поэтому начинать путь к микросервисной архитектуре стоит с внедрения этих практик.



    Кроме организационных есть и чисто архитектурные. Как перейти от монолита, где всё синхронно, согласованно и едино, к распределенной событийной архитектуры, основанной на множестве мелких элементов, в которой надо учитывать возможную неконсистентность данных? Одного этого достаточно, чтобы задуматься: а стоит ли игра свеч? На этом фоне, например, падение скорости обработки одного запроса кажется мелочью. Хотя бы работает!



    Просто о микросервисах


    Тогда зачем? Если у вас нет проблем с вашим «монолитом», то не надо их искать.



    Но если проблемы есть, то посмотрите на плюсы MSA, и возможно она спасет вас.



    Разбиение на независимые компоненты даёт безусловные и неоспоримые преимущества: легкое понимание контекста, гибкость развития, управления и масштабирования. Независимость и небольшой размер дают и неожиданные плюсы с точки зрения инфраструктуры. Вам теперь не нужна монструозная машина за 100500 долларов. Микросервисы можно устанавливать на обычные дешевые машинки. И окажется, что даже все вместе они будут стоить на порядок меньше, но работать эффективнее той самой супермашины, на которую у вас в организации, наверняка, молятся и сдувают с неё пылинки.



    Здесь уместен другой лозунг от популиста. Хотя, как и предыдущий, он вполне серьезен.

    [quote]Каждому микросервису по своему серверу![/quote]

    Продолжим агитировать за микросервисы. Посмотрим на лидеров IT-индустрии: Amazon, Netflix, Google и другие показывают впечатляющие результаты. Их гибкость и скорость вывода новых продуктов поражают. Поэтому игра точно стоит свеч! Здесь уместно вспомнить, что в упомянутых организациях команд «уровня бог» не одна и не две. Им сложности микросервисной архитектуры вполне по зубам. И если предложить создать монолит, то они и его сделают так, что он будет сверкать путеводной звездой.



    А, например, Amazon вполне себе работал на монолите, уже будучи гигантом и имея миллиардные обороты. Сайт газеты Guardian до сих пор, а возможно и навсегда, базируется на микросервисах вокруг монолита. Это говорит о том, что значительная часть задач успешно, а зачастую и легче, решается без привлечения микросервисов.



    И всё же это не значит, что микросервисы не для вас. Не боги горшки обжигают. Но бросаться с головой в омут тоже не стоит. Для микросервисной архитектуры команда должна быть достаточно зрелой. Один из главных критериев: использует ли она Agile и DevOps? Команда должна быть грамотной. Это сложно формализовать, но всё же попробуйте трезво оценить возможности. Например, насколько команда продвинута в Reactive и Event-Driven Architecture? К тому же команда должна иметь подготовленную инфраструктуру для поддержки микросервисной системы.



    Впрочем, достаточно. Просто попробуйте. Надеюсь, получится и понравится.

    Источник: Хабрахабр

    Категория: Информационная безопасность

    Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
    Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.

    Добавление комментария

    Имя:*
    E-Mail:
    Комментарий:
    Полужирный Наклонный текст Подчеркнутый текст Зачеркнутый текст | Выравнивание по левому краю По центру Выравнивание по правому краю | Вставка смайликов Выбор цвета | Скрытый текст Вставка цитаты Преобразовать выбранный текст из транслитерации в кириллицу Вставка спойлера
    Введите два слова, показанных на изображении: *