Перейти к содержанию

Микросервисы: преимущества, недостатки, когда использовать

Что такое микросервисы?

Микросервисы — это независимо выпускаемые сервисы, которые моделируются на основе бизнес-домена.

Микросервисные архитектуры в большинстве случаев избегают использования общих баз данных; вместо этого каждый микросервис инкапсулирует свою собственную базу данных, где это необходимо.

Наличие четких, стабильных границ обслуживания, которые не меняются при изменении внутренней реализации, приводит к тому, что системы имеют более слабую связанность (coupling) и более сильную сплоченность (cohesion).

Ключевые концепции микросервисов

  1. Independent deployability. Слабо связанные сервисы со стабильными интерфейсами — контрактами.
  2. Modeled Around a Business Domain. Развертывание фичи, требующей изменений в нескольких микросервисах, обходится дорого → архитектура системы должна максимально отражать бизнес-задачи, а не технологические отделы. Потому что задачи бизнеса не могут быть решены только одним отделом, нужна кроссфункциональная команда.
  3. Owning Their Own State. Не шарить базы данных. Никогда. Если что-то надо от микросервиса, то нужно идти и спросить его.
  4. Size. Размер микросервиса — чтобы уместился в твоей голове.
  5. Flexibility. Важно количество микросервисов. Растёт сложность. Внедрять микросервисы постепенно.

Монолит

Note

Монолит — валидный выбор. Следует обосновывать использование микросервисов.

Монолиты могут упростить повторное использование кода внутри самого монолита.

Если требуется переиспользовать код в распределенной системе, то можно:

  1. копировать такой код;
  2. выделять его в библиотеки;
  3. выделять общие функции в отдельный микросервис.

Single-process monolith

Весь код деплоится как single process. У вас может быть несколько экземпляров этого процесса из соображений надежности или масштабирования, но в основном весь код упакован в один процесс.

В single-process monolith весь код упакован в один процесс

Modular monolith

Modular monolith — вариация, когда single process содержит отдельные модули. Каждый модуль может работать отдельно, но все еще должны быть скомбинированы вместе для деплоя.

На схеме приведены несколько модулей в одной связке, работающие с одной БД:

В модульном монолите код внутри процесса разделен на модули

Есть ещё вариант, где эти же модули работают со своими отдельными БД:

Модульный монолит с декомпозированной базой данных

Distributed monolith

Распределенный монолит — это система, состоящая из нескольких сервисов, но по какой-то причине вся система должна быть развернута вместе.

Распределенный монолит имеет все недостатки распределенной системы и недостатки однопроцессного монолита, не имея достаточно плюсов того и другого.

Преимущества микросервисов

  1. Технологическая неоднородность (гетерогенность):
    1. Позволяет использовать подходящие инструменты для каждой задачи вместо одного универсального.
    2. Можно быстрее абсорбировать новые технологии. Например, сначала использовать на одном наименее критичном микросервисе.
  2. Надежность:
    1. Ключевая концепция обеспечения надежности — изоляция доменов отказа.
    2. С монолитной системой мы можем работать на нескольких машинах, чтобы уменьшить вероятность сбоя, но с микросервисами мы можем создавать системы, которые обрабатывают полный сбой некоторых из составляющих сервисов и пропорционально снижают функциональность.
  3. Масштабируемость:
    1. Можно масштабировать ресурсы только тех частей системы, которые действительно в них нуждаются.
  4. Простота развертывания:
    1. Изменение одной строки в монолитном приложении из миллиона строк требует, чтобы все приложение было развернуто, чтобы выпустить изменение. Придется протестировать на регрессию все приложение.
    2. С микросервисами деплой осуществляется быстрее и чаще.
  5. Организационное выравнивание:
    1. С микросервисами можно минимизировать кодовую базу отдельных частей и уменьшить размеры команд → выше продуктивность.
  6. Компонуемость:
    1. Открываются возможности для повторного использования функциональности.
    2. С помощью микросервисов мы позволяем использовать нашу функциональность по-разному для разных целей.

Болевые точки микросервисов

  1. Developer Experience:
    1. С ростом числа компонентов системы становится сложнее запустить её локально на машине разработчика, чтобы проверить, как всё работает.
    2. Это может стать еще более сложным, если вы используете облачные сервисы, которые не можете запустить локально.
  2. Technology Overload:
    1. Микросервисы могут предоставить вам возможность для каждого микросервиса быть написанным на другом языке программирования, запускаться в другой среде выполнения или использовать другую базу данных — но это опции, а не требования.
    2. Вокруг микросервисов создано много технологий → см. CNCF Cloud Native Interactive Landscape. Пропускная способность команды, затрачиваемая на попытки разобраться во всех этих новых технологиях, сократит время, которое у вас есть на фактическую доставку функций вашим пользователям.
  3. Cost:
    1. Микросервисы — плохой выбор для организации, которая в первую очередь заинтересована в снижении затрат, поскольку менталитет сокращения затрат — когда ИТ рассматривается как центр затрат, а не центр прибыли — будет постоянно тормозить получение максимальной отдачи от этой архитектуры.
    2. С другой стороны, микросервисы могут помочь вам заработать больше денег, если вы сможете использовать эти архитектуры для охвата большего числа клиентов или параллельной разработки дополнительных функций.
  4. Reporting:
    1. Нет единой БД, по которой можно делать join'ы. Собрать отчет из распределенной системы гораздо сложнее, потому что данные разбросаны по разным логически изолированным схемам.
    2. Может потребоваться внедрение современных подходов streaming for real-time reporting. Или может потребоваться публикация данных со всех микросервисов в единую reporting БД (data lake).
  5. Monitoring and Troubleshooting:
    1. В микросервисной архитектуре связи могут быть нелинейны и их много.
    2. В монолитной системе, если наш CPU утилизирован на 100% в течение длительного времени, мы знаем, что это большая проблема. Можем ли мы сказать то же самое о микросервисной архитектуре с десятками или сотнями процессов? Нужно ли нам будить кого-то в 3 часа ночи, когда только один процесс утилизировал CPU на 100% ?
  6. Security:
    1. Больше коммуникации по сети → нужно защищать сетевое взаимодействие.
    2. Авторизация эндпоинтов.
  7. Testing:
    1. В микросервисной архитектуре сложно производить end-to-end тестирование, потому что их скоуп становится очень большим.
    2. Теперь нам нужно будет запускать тесты в нескольких процессах, все из которых должны быть развернуты и соответствующим образом настроены для тестовых сценариев. Мы также должны быть готовы к ложноотрицательным результатам, которые возникают, когда проблемы с окружающей средой, такие как отказ экземпляров службы или сетевые тайм-ауты при неудачных развертываниях, приводят к сбою наших тестов.
  8. Latency:
    1. Обработка, которая ранее могла выполняться локально на одном процессоре, теперь может быть разделена на несколько отдельных микросервисов. Информация, которая ранее передавалась только в рамках одного процесса, теперь нуждается в сериализации, передаче по сети и десериализации. Все это может привести к увеличению latency вашей системы.
  9. Data Consistency:
    1. Не получится использовать транзакции.
    2. Трудно обеспечить консистентность данных → см.транзакции, ACID, уровни изоляции, CAP-теорема.

Должен ли я использовать микросервисы

❌ Не подходит для:

  1. Плохой выбор для новых продуктов или стартапов.
  2. Более целесообразно подождать, пока модель предметной области стабилизируется, прежде чем пытаться определить границы сервиса.
  3. На требование по масштабированию не надо обращать внимание. Будет ещё много пивотов и то, что задумывалось изначально, преобразуется до неузнаваемости.
  4. В стартапах и некоторых других компаниях вечно не хватает разработчиков. А для микросервисов их нужно больше → “microservice tax”. И чем меньше команда, тем более заметен этот налог.
  5. Не подходит для компаний, создающих ПО, которое будет деплоиться и управляться их потребителями.

✅ Подходит для:

  1. Больших команд. Когда нужно, чтобы много разработчиков не мешали друг другу при работе над одной и той же системой. Т.е. для команды из 5 разработчиков микросервисы не нужны. А вот для 100 разработчиков уже обоснованны.
  2. Software as a Service (SaaS) приложений.
  3. Для проектов, которые предполагается деплоить в публичные облака.