Die Microservices-Architektur unterteilt große Anwendungen in kleinere, unabhängige Dienste. Jeder Dienst erfüllt eine bestimmte Funktion und kann separat entwickelt, bereitgestellt und skaliert werden. Dieser Ansatz steht im Gegensatz zu herkömmlichen monolithischen Architekturen, bei denen alle Teile eng miteinander verbunden sind. Die Zunahme von Microservices ist auf den Bedarf an agileren und skalierbareren Systemen zurückzuführen, die sich schnell an Änderungen anpassen.
Die Einführung von Microservices ist für die moderne Softwareentwicklung unerlässlich. Zu den Vorteilen gehören eine bessere Fehlerisolierung, eine verbesserte Modularität und eine einfachere Skalierbarkeit. Teams können komplexe Systeme effektiver verwalten und für jede Aufgabe die besten Tools verwenden. Um jedoch in vollem Umfang davon profitieren zu können, müssen Unternehmen bewährte Verfahren befolgen. Ohne sie laufen sie Gefahr, mit Problemen der Datenkonsistenz, Sicherheitsproblemen und Schwierigkeiten bei der Verwaltung verteilter Systeme konfrontiert zu werden. Das Verständnis und die Anwendung dieser Praktiken sind entscheidend für den Erfolg.
Microservices-Architektur ist für eine bestimmte Geschäftsfunktion konzipiert und kann unabhängig entwickelt, bereitgestellt und skaliert werden. Diese Architektur ermöglicht eine höhere Flexibilität und Geschwindigkeit im Entwicklungsprozess, da Teams gleichzeitig an verschiedenen Diensten arbeiten können, ohne sich gegenseitig zu stören.
Microservices verbessern die Fehlerisolierung, d. h. wenn ein Dienst ausfällt, führt dies nicht unbedingt zum Absturz der gesamten Anwendung. Diese Isolierung ermöglicht widerstandsfähigere und robustere Systeme.
Der modulare Charakter von Microservices erleichtert die Verwaltung und Wartung großer Anwendungen. Jeder Dienst kann unabhängig entwickelt und verwaltet werden, was zu saubereren und besser organisierten Codebasen führt.
Microservices ermöglichen eine bessere Skalierbarkeit, da jeder Dienst unabhängig von seinem spezifischen Bedarf skaliert werden kann. Das bedeutet, dass Ressourcen effizienter zugewiesen werden können, wodurch die Leistung verbessert und die Kosten gesenkt werden.
Mit Microservices können verschiedene Dienste unterschiedliche Technologien und Programmiersprachen verwenden, die für ihre Aufgaben am besten geeignet sind. Diese Vielseitigkeit des Tech-Stacks ermöglicht es Teams, für jeden Dienst die besten Tools auszuwählen, was zu einer effizienteren Entwicklung und einer besseren Leistung führt.
Durch die Aufteilung von Anwendungen in kleinere Dienste werden die Entwicklungszyklen schneller. Teams können parallel an verschiedenen Diensten arbeiten, was zu schnelleren Iterationen und einer schnelleren Markteinführung neuer Funktionen und Updates führt.
Wann sollten Sie sich für Microservices entscheiden
Microservices sind in Umgebungen hilfreich, die eine hohe Skalierbarkeit, schnelle Bereitstellung und häufige Updates erfordern. Sie eignen sich ideal für große, komplexe Anwendungen, die davon profitieren, dass sie in kleinere, verwaltbare Komponenten aufgeteilt werden können. Wenn Ihr Unternehmen häufig Teile der Anwendung aktualisieren muss, ohne das gesamte System zu beeinträchtigen, bieten Microservices diese Flexibilität. Sie sind auch dann von Vorteil, wenn für verschiedene Anwendungsteile unterschiedliche Technologie-Stacks erforderlich sind.
Wann sollte man bei monolithischen Architekturen bleiben
Monolithische Architekturen eignen sich besser für kleinere Anwendungen mit begrenzter Komplexität. Wenn für die Anwendung keine häufigen Updates und keine hohe Skalierbarkeit erforderlich sind, ist ein monolithischer Ansatz möglicherweise einfacher und kostengünstiger. Monolithische Architekturen vermeiden auch die Komplexität der Verwaltung verteilter Systeme, sodass sie einfacher zu entwickeln, zu testen und bereitzustellen sind.
Vergleichende Analyse
Ist es besser mitzunehmen Microservices oder monolithische Architekturen?
Microservices bieten zwar zahlreiche Vorteile in Bezug auf Skalierbarkeit und Flexibilität, sind aber auch mit einer erhöhten Komplexität bei der Verwaltung verteilter Systeme, der Sicherstellung der Datenkonsistenz und der Verwaltung der dienstübergreifenden Kommunikation verbunden.
Im Gegensatz dazu sind monolithische Architekturen einfach, da alle Komponenten eng integriert sind und als eine Einheit ausgeführt werden, was die Entwicklung und Bereitstellung vereinfacht. Sie können jedoch unhandlich werden, wenn die Anwendung wächst, was zu längeren Bereitstellungszeiten und Schwierigkeiten bei der Skalierung einzelner Komponenten führt.
Wenn Ihr Unternehmen also eine große, komplexe Anwendung erstellen muss, die häufige Updates und eine hohe Skalierbarkeit erfordert, sind Microservices wahrscheinlich die bessere Wahl. Aufgrund ihres modularen Charakters und ihrer Flexibilität eignen sie sich für dynamische und sich entwickelnde Umgebungen. Wenn Sie dagegen eine kleinere Anwendung mit begrenzter Komplexität und seltenen Aktualisierungen entwickeln, ist eine monolithische Architektur möglicherweise besser geeignet. Sie bietet Einfachheit und einfache Entwicklung und kommt kleineren Teams und Projekten mit weniger Skalierungsanforderungen zugute.
Definition klarer Grenzen für jeden Microservice ist unerlässlich, um sich überschneidende Zuständigkeiten und Abhängigkeiten zu vermeiden. Jeder Microservice sollte eine bestimmte Geschäftsfähigkeit oder Funktion umfassen, um sicherzustellen, dass er unabhängig betrieben werden kann. Diese Klarheit hilft Teams dabei, Services effizienter zu verwalten, und reduziert das Risiko unbeabsichtigter Serviceinteraktionen.
Jeder Dienst sollte seinen eigenen unabhängigen Datenspeicher in einer Microservices-Architektur haben. Diese Trennung stellt sicher, dass Dienste entkoppelt bleiben und unabhängig voneinander weiterentwickelt werden können, ohne eng an ein gemeinsames Datenbankschema gekoppelt zu sein. Ein separater Datenspeicher trägt zur Aufrechterhaltung der Autonomie der einzelnen Dienste bei und ermöglicht eine unabhängige Skalierung, Bereitstellung und Aktualisierung.
1. Polyglotte Persistenz: Adoptieren polyglotte Persistenz durch die Verwendung verschiedener Datenbanktypen für verschiedene Dienste, die auf ihren spezifischen Bedürfnissen basieren. Beispielsweise könnte ein Dienst, der Transaktionen abwickelt, eine relationale Datenbank verwenden, während ein Dienst, der sich mit umfangreichen Datenanalysen befasst, eine NoSQL-Datenbank verwenden könnte.
2. Beschaffung von Veranstaltungen: Implementieren Beschaffung von Veranstaltungen um ein Protokoll der Änderungen als eine Reihe von Ereignissen zu führen. Dieser Ansatz trägt dazu bei, letztendlich Konsistenz zu erreichen, und ermöglicht es, den Betriebszustand wiederherzustellen, indem Ereignisse bei Bedarf wiederholt werden.
3. Datenbank pro Dienst: Stellen Sie sicher, dass jeder Dienst über eine eigene Datenbank verfügt, um direkten Zugriff auf die Daten eines anderen Dienstes zu vermeiden. Die Kommunikation zwischen den Diensten sollte über klar definierte APIs erfolgen, wobei klare Grenzen und Kapselung gewahrt bleiben.
Beispiel
Twitter verwendet separate Datenspeicher für seine verschiedenen Dienste, um effektive Verwaltung hoher Query per Second (QPS) -Raten. Diese Strategie ermöglicht es Twitter, einzelne Dienste unabhängig voneinander zu skalieren und die Datenbank jedes Dienstes für seine spezifische Arbeitslast zu optimieren, wodurch die Gesamtleistung und Zuverlässigkeit verbessert werden.
Docker: Docker ist eine Plattform, die es Entwicklern ermöglicht, Anwendungen und ihre Abhängigkeiten in Container zu packen. Diese Container sind leicht und portabel und sorgen für Konsistenz in verschiedenen Umgebungen. Docker vereinfacht die Bereitstellung, Skalierung und Verwaltung von Anwendungen, indem es sie von der zugrunde liegenden Infrastruktur isoliert.
Kubernetes: Kubernetes ist eine Open-Source-Container-Orchestrierungsplattform, die die Bereitstellung, Skalierung und Verwaltung von containerisierten Anwendungen automatisiert. Durch die Verwaltung der Container-Lebenszyklen, den Lastenausgleich und die Skalierung wird sichergestellt, dass Anwendungen in verschiedenen Umgebungen effizient und zuverlässig ausgeführt werden.
Vorteile:
Beispiel
Spotify verwendet Kubernetes um seine Microservices-Architektur zu verwalten und zu skalieren. Mit über 150 Microservices verlässt sich Spotify auf Kubernetes, um eine effiziente Verarbeitung und ein effizientes Servicemanagement zu gewährleisten. Kubernetes hilft Spotify dabei, Millionen von Benutzeranfragen pro Sekunde zu verarbeiten und dabei eine hohe Leistung und Zuverlässigkeit aufrechtzuerhalten.
API-Gateways sind der zentrale Einstiegspunkt für alle Client-Anfragen an eine Microservices-basierte Anwendung. Sie kümmern sich um das Routing, die Zusammenstellung und die Protokollübersetzung von Anfragen und vereinfachen so die Interaktion des Kunden mit den Microservices. Anstatt mehrere Client-Anfragen direkt an verschiedene Dienste zu senden, konsolidiert das API-Gateway sie, verarbeitet sie nach Bedarf und leitet sie an die entsprechenden Microservices weiter.
Funktionen von API-Gateways:
Beispiel
Kong ist ein Open-Source-API-Gateway, das eine Reihe von Funktionen für die Verwaltung von Microservices bietet. Es unterstützt Lastenausgleich, Sicherheit und Überwachung und ist daher eine beliebte Wahl für Unternehmen, die Microservices implementieren.
In einer Microservices-Architektur sind Dienste oft dynamisch, wobei Instanzen aufgrund von Skalierung und Fehlertoleranz gestartet und gestoppt werden und ihre Standorte wechseln. Die Implementierung von Service Discovery ist entscheidend für die Aufrechterhaltung einer effizienten Kommunikation zwischen Diensten, ohne die Netzwerkstandorte fest zu codieren, was spröde und fehleranfällig sein kann.
Wichtigkeit:
Methoden:
1. Konsul:
Konsul ist eine Service Mesh-Lösung, die Funktionen zur Serviceerkennung, -konfiguration und -segmentierung bietet. Sie verwendet einen verteilten, hochverfügbaren Datenspeicher für die Registrierung und Erkennung von Diensten.
2. Heureka:
Entwickelt von Netflix, Eureka ist eine REST-basierte Dienstregistrierung, die zum Auffinden von Diensten zum Zwecke des Lastausgleichs und des Failovers von Middle-Tier-Servern verwendet wird.
3. usw.:
Etcd ist ein verteilter Schlüsselwertspeicher, der eine zuverlässige Methode zum Speichern von Daten bietet, auf die ein verteiltes System oder Computercluster zugreifen muss. Er wird häufig für die Diensterkennung in Kubernetes verwendet.
4. Zoowärter:
Zoowärter ist ein leistungsstarker Koordinationsdienst für verteilte Anwendungen. Er bietet Betriebsdienste für große verteilte Systeme, einschließlich der Diensterkennung.
In einer Microservices-Architektur ist es wichtig, verschiedene Metriken zu überwachen, um den Zustand, die Leistung und die Zuverlässigkeit der Dienste sicherzustellen. Zu den wichtigsten zu überwachenden Kennzahlen gehören:
In einer Microservices-Architektur sind Continuous Integration (CI) und Continuous Delivery (CD) entscheidend für die Aufrechterhaltung der Agilität, Zuverlässigkeit und Effizienz des Entwicklungsprozesses. CI/CD-Praktiken ermöglichen es Entwicklern, Codeänderungen häufig zu integrieren und die Bereitstellungspipeline zu automatisieren, um sicherzustellen, dass neue Funktionen und Updates schnell und zuverlässig bereitgestellt werden können.
Die wichtigsten Vorteile:
1. Jenkins:
Jenkins ist ein Open-Source-Automatisierungsserver, der zur Implementierung von CI/CD-Pipelines verwendet wird. Es unterstützt das Erstellen, Bereitstellen und Automatisieren von Softwareprojekten und lässt sich in verschiedene Tools und Dienste integrieren.
2. GitLab CI/CD:
GitLab CI/CD ist ein integriertes Tool für kontinuierliche Integration und Bereitstellung, das in GitLab verfügbar ist. Es ermöglicht die einfache Einrichtung von CI/CD-Pipelines direkt im GitLab-Repository.
3. Kreis CI:
Kreis CI ist ein cloudbasiertes CI/CD-Tool, das den Erstellungs-, Test- und Bereitstellungsprozess automatisiert. Es unterstützt verschiedene Programmiersprachen und lässt sich in gängige Versionskontrollsysteme integrieren.
DevOps ist ein Kultur- und Betriebsmodell, das die Zusammenarbeit zwischen Entwicklungs- und Betriebsteams fördert, um die Geschwindigkeit und Qualität der Softwarebereitstellung zu verbessern. Durch das Aufbrechen von Silos und die Förderung einer gemeinsamen Verantwortung für den Softwarelebenszyklus tragen DevOps-Praktiken dazu bei, Prozesse zu rationalisieren und Engpässe zu beseitigen.
Wichtige Möglichkeiten, wie DevOps die Liefergeschwindigkeiten verbessert:
Beispiele
Netflix:
Netflix ist ein Paradebeispiel für ein Unternehmen, das DevOps-Praktiken erfolgreich eingeführt hat. um die Geschwindigkeit der Softwarebereitstellung zu verbessern. Durch die Implementierung von CI/CD-Pipelines, automatisierten Tests und Infrastruktur als Code kann Netflix täglich Tausende von Änderungen vornehmen und so die Verfügbarkeit der Dienste und eine schnelle Einführung von Funktionen sicherstellen.
Amazon Web Services (AWS):
AWS nutzt DevOps um seine umfangreiche Infrastruktur und Dienste zu verwalten. Durch den Einsatz automatisierter Bereitstellung, kontinuierlicher Überwachung und IaC stellt AWS sicher, dass Updates und neue Funktionen schnell und zuverlässig bereitgestellt werden. Dieser Ansatz ermöglicht es AWS, seinen Wettbewerbsvorteil aufrechtzuerhalten und robuste, skalierbare Kundenservices anzubieten.
In einer Microservices-Architektur kann die Kommunikation zwischen Diensten synchron oder asynchron sein.
Synchrone Kommunikation:
Bei synchroner Kommunikation sendet der Client eine Anfrage an einen Dienst und wartet auf eine Antwort, bevor er seinen Prozess fortsetzt. Dieser Ansatz ist einfach zu implementieren und eignet sich daher für Szenarien, in denen eine sofortige Reaktion erforderlich ist. Er kann jedoch zu einer engen Kopplung zwischen Diensten führen und die Widerstandsfähigkeit und Skalierbarkeit des Systems beeinträchtigen. Wenn ein Dienst langsam ist oder ausfällt, kann dies zu Verzögerungen oder Ausfällen bei anderen Diensten führen, die davon abhängen.
Asynchrone Kommunikation:
Asynchrone Kommunikation entkoppelt Dienste, indem sie ihnen ermöglicht, zu kommunizieren, ohne auf eine sofortige Antwort warten zu müssen. Der Client sendet eine Anfrage an einen Dienst, der sie verarbeitet und reagiert, wenn sie bereit ist. Dieser Ansatz verbessert die Widerstandsfähigkeit und Skalierbarkeit des Systems, da Dienste weiterhin unabhängig voneinander betrieben werden können, auch wenn andere Dienste langsam oder nicht verfügbar sind. Er ermöglicht auch eine effizientere Nutzung der Ressourcen und kann höhere Lasten problemlos bewältigen.
1. HTTP/REST:
HTTP/REST ist ein weit verbreitetes synchrones Kommunikationsprotokoll. Es verwendet HTTP-Standardmethoden (GET, POST, PUT, DELETE) und ist einfach zu implementieren und zu verstehen. Obwohl es in erster Linie synchron ist, kann es auch in asynchronen Mustern mit Techniken wie Polling oder Webhooks verwendet werden.
2. gRPC:
gRPC ist ein leistungsstarkes Open-Source-Framework, das von Google für synchrone und asynchrone Kommunikation entwickelt wurde. Es verwendet HTTP/2 für den Transport, Protocol Buffers für die Serialisierung und bietet Funktionen wie bidirektionales Streaming und integrierte Authentifizierung.
3. Nachrichtenwarteschlangen:
Nachrichtenwarteschlangen wie Hase MQ und Apache Kafka sind bekannt für die Implementierung asynchroner Kommunikation. Sie ermöglichen Diensten die Kommunikation, indem sie Nachrichten an eine Warteschlange senden, die andere Dienste in ihrem eigenen Tempo verarbeiten können. Diese Entkopplung verbessert die Widerstandsfähigkeit und Skalierbarkeit.
Hase MQ:
Apache Kafka:
Die Aufrechterhaltung der Abwärtskompatibilität und die Implementierung effektiver Versionsstrategien sind in einer Microservices-Architektur von entscheidender Bedeutung. Die Versionierung stellt sicher, dass Änderungen an einem Dienst die bestehende Funktionalität, auf die sich andere Dienste verlassen, nicht stören oder beeinträchtigen.
Diese Stabilität ist für eine kontinuierliche Bereitstellung und eine nahtlose Integration unerlässlich. Sie ermöglicht die Einführung neuer Funktionen und Updates, ohne dass es zu Ausfallzeiten kommt oder sofortige Änderungen an anderen abhängigen Diensten erforderlich sind.
MAJOR.MINOR.PATCH (z. B. 1.2.3). Dieses Schema hilft dabei, die Art der Änderungen zu vermitteln:
Diese Klarheit hilft Entwicklern, die Auswirkungen eines Upgrades auf eine neue Version zu verstehen.
/api/v1/ressource).Akzeptiere: application/vnd.myapi.v1+json).
Diese Methoden ermöglichen die Koexistenz mehrerer Versionen einer API, wodurch sichergestellt wird, dass die Verbraucher in ihrem eigenen Tempo migrieren können.
Die Microservices-Architektur bietet erhebliche Vorteile wie verbesserte Skalierbarkeit, verbesserte Fehlerisolierung und schnellere Entwicklungszyklen. Die Implementierung von Best Practices, wie die Definition klarer Grenzen, die Sicherstellung einer soliden Überwachung und die Einführung einer DevOps-Kultur, ist entscheidend für den Erfolg. Diese Praktiken helfen dabei, die Komplexität von Microservices zu bewältigen und sorgen für ein effizienteres und widerstandsfähigeres System.
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Inhaltsautor mit großer Neugier auf die Auswirkungen der Technologie auf die Gesellschaft. Immer umgeben von Büchern und Musik.
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