معماری میکروسرویس MicroService چیست و چه کاربردی دارد؟ بلاگ آسا

به‌همین‌دلیل است که به‌عنوان بخشی از تحول میکروسرویس‌های خود باید در یک پلتفرم نظارتی سرمایه‌گذاری کنید. فریم‌ورک‌های معماری Microservice راه‌حل‌های مناسبی را برای توسعه برنامه‌ها ارائه می‌کنند و معمولا حاوی کتابخانه‌ای از کدها و ابزارهایی هستند که به پیکربندی و استقرار یک برنامه کمک می‌کند. میکروسرویس‌ها برای برنامه‌هایی که پرداخت‌ها و حجم بالایی از تراکنش‌ها را مدیریت و به‌این‌منظور فاکتورهایی را تولید می‌کنند عالی هستند. عدم موفقیت یک برنامه در پردازش پرداخت‌ها می‌تواند ضررهای زیادی را برای شرکت‌ها ایجاد کند. با کمک میکروسرویس‌ها می‌توان عملکرد تراکنش را بدون تغییر سایر بخش‌های برنامه تقویت کرد. با میکروسرویس‌ها، توسعه‌دهندگان این آزادی را دارند که پشته فناوری را انتخاب کنند که برای یک میکروسرویس خاص و عملکردهای آن مناسب است.

مزیت عمده میکروسرویس‌ها این است که استقرار مداوم و چرخه‌های انتشار سریع‌تر را امکان‌پذیر می‌کند. همچنین این معماری قابلیت نگهداری و آزمایش بسیار بالاتری را ارائه می‌دهد و امکان انعطاف‌پذیری بیش‌تری را در گزینه‌های فناوری فراهم می‌کند. برای درک بهتر معماری میکروسرویس اجازه دهید آن را با رویکرد قدیمی یعنی معماری مونولیت یا یکپارچه مقایسه کنیم. به‌طور خلاصه، میکروسرویس‌ها مجموعه‌ای از سرویس‌های کوچک‌تر و مستقل هستند، درحالی‌که معماری‌های مونولیت به‌عنوان سیستم‌های یکپارچه ساخته می‌شوند. در نهایت، میکروسرویس‌ها به توسعه دهندگان اجازه می‌دهند از زبان‌های برنامه نویسی مختلف و فناوری‌های مختلف ذخیره سازی داده‌ها استفاده کنند. این انعطاف‌پذیری توسعه‌دهندگان را قادر می‌سازد تا بهترین فناوری را برای هر سرویس انتخاب کرده و در نتیجه، برنامه‌ای کارآمدتر و مؤثرتر ایجاد کنند.

این ترکیب قدرتمند در خط مقدم معماری نرم افزار مدرن قرار دارد و چابکی، مقیاس‌ پذیری و انعطاف پذیری مورد نیاز برای رونق در بازارهای پویای امروزی را برای کسب‌ و کارها فراهم می کند. با توجه به اینکه مایکروسرویس‌ها یا Microservices از طریق API با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند، افزایش تعداد این ارتباطات ممکن است منجر به افزایش سربار ارتباطی و کاهش کارایی سیستم شود. در نهایت، انتخاب معماری مناسب برای یک نرم‌افزار باید بر اساس نیازهای خاص پروژه و سازمان صورت گیرد. اگر سازمانی بتواند به‌درستی چالش‌های موجود را مدیریت کند، معماری میکروسرویس‌ها می‌تواند به یک راه‌حل مؤثر و کارآمد تبدیل شود. توسعه‌دهندگان می‌توانند از فناوری‌های مختلف برای پیاده‌سازی میکروسرویس‌ها استفاده کنند. به عنوان مثال، یک میکروسرویس ممکن است با Node.js توسعه یابد، در حالی که میکروسرویس دیگری ممکن است از Python استفاده کند.

در یک معماری یکپارچه، اگر یک جزء یا مولفه واحد از کار بیفتد، می‌تواند باعث از دسترس خارج شدن کل برنامه شود. با میکروسرویس‌ها، خرابی یکی از مولفه‌ها اختلال کم یا ناچیزی در سایر مولفه‌ها ایجاد می‌کند و باعث خرابی کل اپلیکیشن نمی‌شود. میکروسرویس‌ها به‌طور ضعیفی با هم جفت می‌شوند؛ یعنی هرکدام از سرویس‌ها مستقل بوده و می‌تواند بدون تأثیرگذاری بر سرویس‌های دیگر تکامل یابد و به‌روزرسانی شود. تغییرات ایجادشده در یک سرویس نیاز به تغییر یا استقرار مجدد کل برنامه ندارند. با بزرگ شدن پایه کد، افزودن یا بهبود ویژگی‌های یک برنامه کاربردی یکپارچه پیچیده‌تر می‌شود.

برای این منظور از تست‌های واحد و موارد مشابه استفاده کنید تا اطمینان حاصل کنید که همه قسمت‌ها به درستی عمل می‌کنند. پس از تست و توسعه میکروسرویس‌ها، آن‌ها را راه‌اندازی کنید و عملکرد آن‌ها را مورد بررسی قرار دهید. ابزارهای مانیتورینگ مثل Prometheus، Grafana و ELK Stack به شما کمک می‌کند تا عملکرد میکروسرویس‌ها را نظارت کنید، خطاها را پیگیری کنید و مشکلات را حل کنید. با توجه به بار کاری و ترافیک برنامه خود، مطمئن شوید که میکروسرویس‌ها قابلیت مقیاس‌پذیری دارند. به کمک ابزارهایی مانند کوبرنتیس و افزایش افقی و عمودی، میکروسرویس‌های خود را به صورت موازی و با استفاده از منابع بیشتر مقیاس‌پذیر کنید. Microservices یک پارادایم است که برای طراحی، ساخت و استقرار نرم افزار مدرن استفاده می شود.

تقسیم نرم‌افزار به ماژول‌های کوچک و کاملا تعریف‌شده به تیم‌ها این امکان را می‌دهد تا از توابع برای اهداف متعدد استفاده کنند. یک سرویس که برای یک تابع خاص نوشته شده است، می‌تواند به‌عنوان بلوک ساختمانی برای ویژگی دیگری استفاده شود. این امر به برنامه اجازه می‌دهد تا از خود برای ایجاد قابلیت‌های جدید استفاده کند، بدون اینکه نیاز به نوشتن کد از ابتدا باشد. با اتخاذ یک معماری میکروسرویس، سازمان‌ها می‌توانند به مزایایی مانند بهبود مقیاس‌پذیری، انعطاف‌پذیری، جداسازی خطا و زمان سریع‌تر برای ارائه ویژگی‌های جدید به بازار دست یابند. بااین‌حال، این معماری همچنین پیچیدگی‌هایی در ارتباط بین سرویس‌ها، سازگاری داده‌ها و مدیریت سیستم‌های توزیع‌شده معرفی می‌کند که باید به‌دقت مدیریت شوند. هر میکروسرویس به‌عنوان یک موجودیت جداگانه و معمولا با استفاده از فناوری‌ها و زبان‌های برنامه‌نویسی بعضاً متفاوت توسعه و استقرار می‌یابد.

میکروسرویس‌ها از طریق توسعه توزیع شده به تیم‌ها و روال‌های شما کمک می‌کند. این به این معنی است که توسعه دهندگان بیشتری به طور همزمان روی یک برنامه کار می‌کنند، که منجر به صرف زمان کمتری برای توسعه می‌شود. در حرکت در چشم انداز میکروسرویس ها، سازمان ها خود را در تقاطع انعطاف پذیری و پیچیدگی، مقیاس پذیری و استقلال می‌یابند. کد هایی که می‌نویسند، معماری هایی که طراحی می‌کنند، و استراتژی هایی که به کار می‌گیرند، سفر آنها را در این عصر پویا توسعه نرم افزار تعریف می‌کنند. طراحی دامنه‌محور (DDD) یک اصل طراحی است که در آن یک مدل شی‌گرا را با استفاده از قوانین و ایده‌های عملی توصیف می‌شود. این رویکرد به‌طور ویژه‌ای طراحی میکروسرویس‌ها برای حوزه‌های تجاری را شامل می‌شود.

در اینجا به برخی از بهترین و بهینه‌ترین روش‌های استفاده از Microservice در سال 2023 اشاره می‌کنیم. بعدا در سال 2009، نتفلیکس انتقال معماری برنامه‌های خود از مونولیتیک به میکروسرویس را شروع کرد و این فرایند در نهایت در سال 2012 تکمیل شد. برای درک رفتار برنامه و اطمینان از سلامت و بررسی مشکلات آن، ابزار ها و پلتفرم هایی بر عملکرد برنامه نظارت دارند. یک پایگاه داده غیر سنتی، مانند NoSQL، می تواند اختلاف را کاهش دهد، اما برای بسیاری از انواع داده ها مناسب نیست. برخی از میکروسرویس ها به دستورالعمل های فرآیند متکی هستند و برخی دیگر عملکردهای واقعی را انجام می دهند که پیام رسانی منظم تر و بازیابی قابل اعتماد را امکان پذیر می کند.

دلیل این امر نیز واضح است؛ چون هر سرویس یک وظیفه مشخص دارد و تیم توسعه، به صورت کامل بر روی آن مسلط است. با توجه به این که این سرویس‌ها کوچک هستند، تغییرات، تست نرم افزار و نگهداری آن‌ها نیز آسان است. در این مقاله از بلاگ آسا قصد داریم به مزایا و معایب استفاده از معماری میکروسرویس (Microservice) و مقایسه‌ آن با معماری یکپارچه (Monolithic) که بسیاری از افراد با آن آشنایی دارند، بپردازیم. یعنی با ظهور سیستم‌های بزرگ و پیچیده و همچنین افزایش توانایی و میزان استفاده از شبکه‌ها، معماری میکروسرویس به عنوان یک راه حل جدید معرفی شد. معماری میکروسرویس بر اساس اصل تقسیم یک برنامه یکپارچه به مجموعه‌ای از سرویس‌های کوچک‌تر و مستقل است. در واقع برنامه به صورت تعدادی سرویس کوچک‌تر و مستقل از یکدیگر تشکیل شد و هر سرویس، وظیفه یک عملکرد واحد را بر عهده گرفت.

نکته دیگری که در ارتباط با تفاوت های این دو معماری وجود دارد، سایز ماژول‌ هاست. یعنی میکروسرویس ها به مراتب از SOA ها کوچک تر هستند که همین مسئله مدیریت آن‌ها را ساده‌ تر میکند. معماری میکروسرویس به اپلیکیشن ها و برنامه ها امکان می دهد تا بر روی یک سیستم، با هم ارتباط برقرار کنند. مدیریت داده های غیرمتمرکز وابستگی بین خدمات را کاهش می‌دهد و کپسول سازی را ترویج می‌دهد و به هر سرویس اجازه می‌دهد تا مناسب ترین فناوری پایگاه داده را انتخاب کند. تیم های توسعه باید در اطراف خدمات خاص سازماندهی شوند، مسئول توسعه، استقرار و نگهداری آنها باشند. این استقلال چرخه های توسعه را تسریع می‌کند و مالکیت خدمات فردی را ترویج می‌دهد.

برای میکروسرویس‌ هایی که در کانتینرها اجرا می شوند، مطمئن شوید که ایمن هستند و برای آسیب‌ پذیری‌ ها اسکن شده‌ اند. مدیریت هویت و دسترسی قوی (IAM) را با استفاده از پروتکل هایی مانند OAuth و OpenID Connect برای ارتباط سرویس به سرویس ایمن پیاده سازی کنید. از رمزگذاری قوی استفاده کنید، دروازه‌ های API را پیاده سازی کنید و از محدود کردن نرخ و throttling برای محافظت از برنامه خود در برابر حملات غیرمجاز و انکار سرویس (DoS) استفاده کنید. برای جلوگیری از قرار گرفتن در معرض یا نشت داده ها بین سرویس ها، داده ها را با استفاده از پروتکل های استاندارد صنعتی (مانند TLS برای داده های حین انتقال) رمزگذاری کنید. اگرچه معماری میکروسرویس مزایای بسیاری دارد، اما چالش‌هایی نیز به همراه دارد که باید به آن‌ها توجه کرد.

در این معماری، کل برنامه به صورت یکپارچه توسعه داده می‌شد و از یک پایگاه داده مشترک استفاده می‌کرد. این سبک و سیاق، برای سازمان‌های بزرگ مناسب بود اما با گذر زمان و رشد سریع سازمان‌ها، معماری نرم‌افزارهای یکپارچه با مشکلاتی مواجه شد. بعد از توضیح اجمالی در مورد معماری نرم افزار، می‌توانیم معماری یکپارچه را زیرمجموعه‌ای از آن معرفی کنیم. در واقع معماری یکپارچه (Monolithic Architecture) نوعی معماری نرم‌افزاری است که در آن برنامه‌های کامپیوتری به صورت یکپارچه، طراحی و پیاده‌سازی می‌شوند. در این نوع معماری، یک برنامه تمام قسمت‌های خود را شامل می‌شود و همه اجزای برنامه به صورت یکپارچه، در کنار یکدیگر قرار دارند.

API ها ادغام و ارتباط بین سرویس های مختلف را در معماری میکروسرویس ها تسهیل می کنند و خدمات را قادر می سازند تا نتایج را از یکدیگر درخواست و دریافت کنند. هر جزء میکروسرویس کوچک است و به توسعه دهندگان این امکان را می دهد تا در زمان بسیار کمتری نسبت به طراحی برنامه های کاربردی یکپارچه سنتی، یک جزء را طراحی، کدنویسی، آزمایش و به روز کنند. به این معنا که هر سرویس به صورت مستقل عمل می‌کند و می‌تواند توسط تیم‌های مختلف بدون وابستگی به دیگر بخش‌های سیستم توسعه داده شود. در این مقاله به بررسی دقیق معماری میکروسرویس و مزایای آن برای پروژه‌های مقیاس‌پذیر می‌پردازیم و اینکه چگونه این معماری به کسب‌وکارها کمک می‌کند تا با سرعت بیشتری به تغییرات بازار واکنش نشان دهند. برای پیاده‌سازی معماری Microservices، نیاز به استفاده از ابزارها و فناوری‌های مناسب برای مدیریت ارتباطات، مقیاس‌پذیری و مانیتورینگ سیستم‌ها است. ابزارهایی مانند Docker، Kubernetes و Spring Boot از جمله ابزارهای پرکاربرد در این زمینه هستند.

به عنوان مثال، اگر بخش خاصی از یک نرم‌افزار به ترافیک بالاتری نیاز دارد، می‌توان تنها آن میکروسرویس را مقیاس‌پذیر کرد بدون آنکه نیاز به مقیاس‌پذیری کل برنامه باشد. در گذشته، بسیاری از نرم‌افزارها بر اساس معماری‌های تک‌سازه (Monolithic Architecture) توسعه می‌یافتند، که در آن همه اجزا در یک کد واحد گردآوری می‌شدند. این نوع معماری ممکن است در مراحل اولیه توسعه کارا به نظر برسد، اما با افزایش پیچیدگی و نیاز به مقیاس‌پذیری، مشکلاتی از قبیل سختی در نگهداری و به‌روزرسانی اجزا به وجود می‌آورد. با ظهور میکروسرویس‌ها، توسعه‌دهندگان می‌توانند برنامه‌ها را به طور مؤثرتری سازمان‌دهی کنند و بهره‌وری را افزایش دهند. همچنین، برای مدیریت خطاها و عیب‌یابی میکروسرویس‌ها، از روش‌هایی مانند تحلیل لاگ‌ها، تراک‌ها و رویدادها استفاده کنید.

رویکرد این معماری برای ساخت برنامه های نرم‌ افزاری حول این ایده است که برنامه ها زمانی که به قطعات کوچک تر و قابل ترکیب تقسیم می شوند، ساخت و نگهداری آن ها آسان تر می شود. در معماری میکروسرویس، هر سرویس می‌تواند از زبان برنامه‌نویسی، پایگاه داده و ابزارهای مختلفی استفاده کند. این انعطاف‌پذیری به تیم‌ها اجازه می‌دهد تا بهترین ابزارها و تکنولوژی‌ها را برای هر سرویس انتخاب کنند. برای مثال، سرویس‌های مختلف می‌توانند از پایگاه‌های داده‌های مختلف مانند SQL، NoSQL یا گراف استفاده کنند و به این ترتیب کارایی سیستم افزایش یابد. معماری میکروسرویس‌ها به عنوان یک الگوی طراحی نوین در توسعه نرم‌افزار، مزایای زیادی را برای سازمان‌ها به ارمغان می‌آورد. از جمله مزایای آن می‌توان به مقیاس‌پذیری بهتر، سرعت توسعه و انعطاف‌پذیری در انتخاب فناوری اشاره کرد.

در این معماری، تمامی قابلیت‌ها و وظایف سیستم در یک برنامه یا برنامه‌های متصل به یکدیگر گنجانده می‌شوند. وقتی وارد سامانه می‌شود، درخواست مدیریت پروفایل به میکروسرویس مدیریت پروفایل ارسال می‌شود. این میکروسرویس اطلاعات پروفایل فعلی کاربر را دریافت و نمایش می‌دهد و کاربر می‌تواند آن را ویرایش کند. پس از ویرایش، اطلاعات جدید به میکروسرویس مدیریت پروفایل ارسال می‌شود و در پایگاه داده ذخیره می‌شود. همچنین، در صورتی که کاربر می‌خواهد خریدی آنلاین انجام دهد، درخواست پرداخت به میکروسرویس پرداخت آنلاین ارسال می‌شود.

ازآنجایی‌که هر سرویس به‌صورت مستقل مستقر می‌شود، به‌روزرسانی‌ها و ویژگی‌های جدید می‌توانند به‌سرعت و بدون ایجاد اختلال در کل برنامه منتشر شوند. میکروسرویس‌ها به یک برنامه بزرگ اجازه می‌دهند به بخش‌های مستقل کوچک‌تر با مسئولیت‌ها و عملکرد منحصربه‌فرد تفکیک شود. هر میکروسرویس از طریق رابط‌های برنامه‌نویسی کاربردی ساده (API) با سرویس‌های دیگر ارتباط برقرار می‌کند. برای پاسخ‌دهی به یک درخواست کاربر، یک اپلیکیشن مبتنی‌بر میکروسرویس می‌تواند بسیاری از میکروسرویس‌های داخلی را برای پاسخ خود فراخوانی کند. میکروسرویس‌ها معمولاً به‌وسیله APIها با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند.

میکروسرویس ها انعطاف پذیری را با اجازه دادن به تیم ها برای کار مستقل در خدمات مختلف ترویج می‌دهند. این استقلال چرخه های توسعه را تسریع می‌کند، انتشار سریع تر را تسهیل می‌کند و سازمان ها را قادر می‌سازد تا به سرعت به نیازهای تجاری در حال تغییر پاسخ دهند. برای پیاده‌سازی یک سیستم نرم‌افزاری باید از یک راه حل علمی و تکنیکی استفاده کرد که به آن معماری نرم‌افزار می‌گویند. در واقع معماری نرم‌افزار مجموعه‌ای از تصمیم‌ها است که این تصمیم‌ها می‌توانند بر چگونگی سرعت، امنیت و کنترل‌‌پذیری پروژه و موفقیت آن تاثیر به سزایی داشته باشد. این یعنی یک پلتفرم نظارتی انعطاف‌پذیری و مقیاس‌پذیری میکروسرویس‌ها را در کنار ساختار و دید عالی معماری مونولیت ارائه می‌دهد.

این رویکرد اجازه می‌دهد تا توسعه و نگهداری برنامه‌ها سریع‌تر و موثرتر انجام شود، زیرا هر بخش مستقل می‌تواند به طور مجزا توسعه و بهبود یابد. در معماری میکروسرویس‌ها، ریزسرویس‌ها می‌توانند به صورت مستقل و مجزا پیاده‌سازی و مدیریت شوند. هر میکروسرویس می‌تواند با استفاده از زبان برنامه‌نویسی، فریمورک و تکنولوژی مناسب خودش را پیاده‌سازی کند و می‌تواند از پایگاه داده و سرویس‌های مختلف استفاده کند. این میکروسرویس‌ها می‌توانند بر روی سرورهای جداگانه، کانتینرها یا ماشین‌های مجازی اجرا شوند و با استفاده از پروتکل‌های استاندارد و سرویس‌یاب‌ها ارتباط برقرار کنند. میکروسرویس‌ها یک رویکرد معماری و سازمانی برای توسعه نرم‌افزار هستند که در آن، نرم‌افزار از سرویس‌های مستقل کوچکی تشکیل شده است.

مقیاس پذیری، تحمل خطای بالا، و نگهداری و به‌روزرسانی آسان‌تری مهم‌ترین برتری‌های میکروسرویس در مقایسه با معماری یکپارچه است. نمی‌توان منکر شد که مهاجرت از معماری یکپارچه به معماری میکروسرویس چالش برانگیز نیست، اما با برنامه‌ریزی و اجرای دقیق، شدنی و امکان پذیر خواهد بود. همانطور که فضای فناوری و کسب‌وکارها مداوم در حال تکامل هستند، این احتمال وجود دارد که سازمان‌های‌ بیشتری معماری میکروسرویس‌ها را برای ماندن در میدان رقابت انتخاب کنند. شباهت هایی بین میکروسرویس ها و معماری سرویس گرا وجود دارد، اما آنها یکسان نیستند. SOA یک رویکرد توسعه نرم افزار است که بر ترکیب اجزا یا خدمات نرم افزار قابل استفاده مجدد متمرکز است.

خدمات را برای حداکثر تحمل خطا یا انعطاف پذیری طراحی کنید تا خطا در یک سرویس کل برنامه را غیرفعال نکند. این اغلب شامل استفاده از چندین سرویس یا خدمات اضافی می شود، به طوری که خرابی در یک مؤلفه، برنامه کلی را فلج نمی کند. میکروسرویس ها تقریباً همیشه با کانتینرهای مجازی مرتبط هستند، که ساختارهایی هستند که برای بسته بندی خدمات و وابستگی های آنها استفاده می شوند. کانتینرها می توانند یک هسته سیستم عامل مشترک را به اشتراک بگذارند که به آنها امکان می دهد در سرورها در تعداد بسیار بیشتری در مقایسه با ماشین های مجازی سنتی (VM) وجود داشته باشند. کانتینرها همچنین می توانند به سرعت چرخیده و در عرض چند ثانیه از کار بیفتند. سپس نسل دوم رایانه‌ها در دهه 1950 میلادی به عنوان نسخه بهبود یافته نسل اول رایانه‌ها معرفی شدند.

توسعه‌دهندگان می‌توانند به صورت مستقل بر روی هر ریزخدمت کار کنند که این امر باعث تسریع در فرایند توسعه و تحویل نرم‌افزار می‌شود. همچنین، این معماری امکان استفاده از فناوری‌ها و زبان‌های برنامه‌نویسی مختلف را برای هر ریزخدمت فراهم می‌کند. جدیدترین شرکت کننده در دنیای توسعه فناوری، معماری میکروسرویس است که به اختصار MSA نیز نامیده می شود. نظارت و مدیریت میکروسرویس‌ها به‌دلیل ماهیت توزیع‌شده معماری می‌تواند چالش‌برانگیز باشد. ابزارها و پلتفرم‌هایی برای نظارت بر سلامت، عملکرد و در دسترس بودن هر سرویس استفاده می‌شوند که امکان نگهداری و عیب‌یابی پیشگیرانه را فراهم می‌کنند. میکروسرویس‌ها می‌توانند پایگاه داده‌های مربوط به خود را داشته باشند که به هر سرویس اجازه می‌دهد مناسب‌ترین تکنولوژی پایگاه داده را برای نیازهای خاص خود انتخاب کند.

توسعه دهندگان می‌توانند از هر زبان برنامه نویسی که بیشتر با آن آشنا هستند استفاده کنند. معماری میکروسرویس به کاربران کمک می‌کند تا سریع‌تر کار کنند، با هزینه کمتر و اشکالات کمتر. در معماری میکروسرویس، یک برنامه کاربردی به خدمات کوچک‌تری تقسیم می‌شود. هر سرویس یک فرآیند منحصر به فرد را اجرا می‌کند و معمولا پایگاه داده خود را مدیریت می‌کند. یک سرویس می‌تواند هشدارها، ثبت داده‌ها، پشتیبانی از رابط‌های کاربری (UIs)، شناسایی یا احراز هویت کاربر و انجام وظایف مختلف دیگر را انجام دهد. پارادایم میکروسرویس‌ها رویکرد غیر متمرکزی را برای ساختن نرم افزار به تیم‌های توسعه ارائه می‌دهد.