Architektonische Elemente und Prinzipien von Microservices

Microservices haben vor einigen Jahren einen deutlichen Einzug in die IT-Welt gehalten. Sie kündigten ihre Fähigkeit an, monolithische Anwendungen aufzuteilen und das System in unabhängig verwaltete Komponenten zu transformieren, um die Bedeutung zu erlangen, die sie heute genießen.

Es dauerte nicht lange, bis Organisationen auf den Microservices-Zug aufsprangen und all ihre architektonischen Bedürfnisse befriedigten.

Diese revolutionäre Anwendung gab uns jedoch nicht viel Zeit, um eine Grundlage von Prinzipien für Sie zu schaffen. In diesem Artikel werden wir daher zu den Grundlagen von Microservices zurückkehren und die Elemente und Prinzipien ihrer Architektur entmystifizieren.

Elemente von Microservices

Diese fünf Elemente sind eine Voraussetzung für Ihren Microservice, bevor er seinen Platz im Ökosystem einnimmt.

Funktionalität und Flexibilität

Da das Hauptziel von Microservices darin besteht, die Monotonie monolithischer Strukturen aufzubrechen, erleichtert die Einfachheit neuer Prozesse die agile und flexible Herangehensweise an die Systeme. Die kürzeren Lebenszyklen führen zu häufigen Releases und inkrementellen Verbesserungen, die letztendlich bessere Produkte liefern. Die Benutzer können Anwendungen zu reduzierten Kosten ausführen und dennoch eine höhere Dichte erreichen, indem sie die gemeinsam genutzte Infrastruktur der Microservices nutzen. Jeder Container ist auf eine einzige Fähigkeit ausgerichtet und wird in einer separaten Umgebung verwaltet. Dies beschleunigt die Funktionalität, die Markteinführungszeit und die Infrastrukturnutzung.

API-Mechanismen

Für die Verbindung der verteilten Dienste untereinander wird die REST-Webdienste-API verwendet. Dieser Mechanismus beinhaltet, dass die API die feinkörnigen Daten für die Kunden offenlegt. Daher ist eine gemeinsame Schnittstelle erforderlich, die den APIs die Funktionen jedes Dienstes mitteilt. Es ist von großer Bedeutung, dass die API mit Sorgfalt behandelt wird, wenn die SLA zwischen dem Client und dem Dienst definiert wird. Es ist notwendig, das Design, die Dokumentation und die Entwicklung der betreffenden API zu automatisieren, um schnell liefern zu können.

Datenverkehr

Obwohl die Microservices zustandslos sind, gibt es andere Operationen, die in einem separaten Netzwerk laufen und Datendienste benötigen. Wenn Sie eine Plattform für die Bereitstellung dieser Dienste auswählen, müssen bestimmte Faktoren berücksichtigt werden. Zunächst einmal die Laufzeit oder die Reaktionszeit des Servers bei starkem Datenverkehr.

Die Unterstützung solcher Bedingungen erfordert ein Management, das den Status meldet und die Lastschwankungen koordiniert. Eine Möglichkeit, dies zu bewerkstelligen, ist der Prozess der automatischen Skalierung. Es handelt sich um ein Managementsystem, das die Dienstlasten verfolgt und je nach Bedarf Dienstinstanzen hinzufügt oder entfernt.

Auslagern der Daten

In Fortsetzung des Datenverkehrs wird auch die Basisinfrastruktur von den Diensten unter die Lupe genommen. Die Unzuverlässigkeit der Infrastruktur ist eine Realität, die zu Abstürzen und dem Ausfall der Reaktion auf den hohen Lastzustand der Dienste führt. Die Microservices benötigen ein stabiles Betriebssystem, um konsistente Ergebnisse zu liefern. Um dies zu erreichen, können die benutzerspezifischen Daten von der Dienstinstanz ausgelagert und in einem Speichersystem gespeichert werden, auf das von allen Dienstinstanzen aus zugegriffen werden kann. Falls die Sitzung fehlschlägt, können die Daten migriert werden, um sicherzustellen, dass der Absturz die Benutzerinteraktionen nicht unterbricht.

Sie können ein gemeinsam genutztes speicherbasiertes Caching-System einfügen, das einen schnellen Datenzugriff ermöglicht und so die Leistung der Anwendung verbessert. Das Einfügen des Caching-Systems kann die Architektur für die Microservices weiter verkomplizieren, aber die schiere Befriedigung der Datenauslagerung ist in solch kritischen Situationen eine Notwendigkeit.

Unvermeidliche Überwachung

Mit einer zusätzlichen ausgelagerten Datenschicht und Verkehrsschwankungen, die ebenfalls zu Komplexität führen, wird die Überwachung unvermeidlich. Aus offensichtlichen Gründen sind traditionelle Überwachungsansätze nicht mit den Umgebungen von Microservices kompatibel. Der Umfang und die dynamische Natur erfordern eine fortlaufende Ressource, die Daten an einem zentralen Ort erfasst und die Änderungen der Anwendung im Überwachungssystem widerspiegelt. Es ist auch wichtig, die Daten jeder Dienstinstanz zu verfolgen und anwendungsgenerierte Protokollinformationen zu erfassen. Diese Art der Echtzeit-Dienstüberwachung bietet einen ganzheitlichen Überblick über Ihre Microservices, um proaktiv Prozesse zu verarbeiten und Dienste bereitzustellen, die widerstandsfähige und skalierbare Lösungen für die Geschäftskontinuität bieten.

Der digitale Unterhaltungsgigant Netflix ist ein Paradebeispiel für die Optimierung des Designs und der Implementierung von Microservices im Einsatz. Netflix begann 2011 mit der Verwendung der Open-Source-Software NGINX als Bereitstellungsinfrastruktur, die ein hochwertiges digitales Erlebnis mit der Möglichkeit bietet, jeden Tag Millionen von Anfragen pro Sekunde zu verarbeiten. Adrian Cockcroft, der damalige Director of Web Engineering, visualisierte die Aufteilung der Teams in kleinere Gruppen, die an der End-to-End-Entwicklung der Plattform für ein reibungsloses Streaming-Erlebnis arbeiten. Cockcroft konzentrierte sich als Cloud Architect auf die Entdeckung und Formalisierung der Architektur, als die Netflix-Ingenieure mehrere Best Practices für das Design und die Implementierung der Microservices etablierten.

Wichtige Prinzipien

Im Folgenden sind die wichtigsten Prinzipien aufgeführt, die Sie beim Entwurf einer Microservices-basierten Unternehmensanwendung beachten sollten.

Implementieren Sie Domain-Driven Design

Damit die verschiedenen Domänen der Microservices miteinander harmonieren, bietet die Architektur ein Domain-Driven Design. Bei dieser Strategie verlagert sich der Fokus auf die Kerndomäne, wodurch die Wahrscheinlichkeit minimiert wird, dass die Anwendung außer Kontrolle gerät. Als Team sollten Sie Ihre Entitäten, Repositories, Wertobjekte und Dienste auflisten, die einen begrenzten Kontext Ihres Modells definieren. Dies hilft bei der Festlegung der Grenzen für Entscheidungen wie: Wer verwendet es, wie verwenden sie es und wo wird es innerhalb eines größeren Anwendungskontexts angewendet.

Implementierungsdetails ausblenden

Die Datenbank birgt einen geheimen Wert, wenn es darum geht, unabhängige Zyklen innerhalb eines Microservice auszuführen. Ein guter Vertrag erfordert, dass die Details der Dienstimplementierung ausgeblendet werden, um die enge Kopplung zwischen Diensten und Verbrauchern zu reduzieren. Dies stellt sicher, dass jeder Dienst seine Autonomie behält. Es ist entscheidend, eine getrennte Kontrolle über die Absicht des Dienstes und seine Implementierung zu verwalten. Der Vertrag kann die Verwendung des REST-Protokolls über HTTP für diesen Zweck erleichtern, wodurch die internen und externen Details verwaltet werden können.

Das DevOps-Team arbeitet synchron mit der Microservices-Architektur.

Dezentralisierung

Ein weiterer Aspekt der monolithischen Architektur ist die einzelne logische Datenbank für alle verwendeten Anwendungen. Das Ziel von Microservices ist es hingegen, diese Entscheidungsbefugnis zu dezentralisieren und den Teams ein schnelleres Tempo zu ermöglichen, um unabhängig zu arbeiten. Es gibt jedoch einige Schlüsselfragen, die für den Prozess der Dezentralisierung beantwortet werden müssen. Zum Beispiel, wer in welchem Team arbeitet, welche Tools, Sprachen und Architekturen innerhalb jedes Dienstes verwendet werden, wann Sie Dienste erstellen oder außer Betrieb nehmen usw. Die Beantwortung dieser Fragen ermöglicht es Innovationen, sich zu entfalten, und reduziert die Risiken, die sich auf das System auswirken.

Fehlerisolation

Das Errichten von Grenzen, die Dienste trennen, reduziert die Risiken von Fehlern im Großen und Ganzen innerhalb der Microservices-Architektur. Es beseitigt jedoch nicht vollständig Fehlerprobleme. Innerhalb der Dienste ist das Risiko von ausfallenden Systemen, Netzwerken, Hardware oder der Anwendung nicht isoliert.

Wie stellen Sie in solchen Fällen sicher, dass der Fehler keinen Dominoeffekt hat und sich in das zentrale System ausweitet?

Die Disziplin des Chaos Engineering wird eingesetzt, um dieses Dilemma der Erreichung zuverlässiger verteilter Systeme zu lösen. Das Hauptziel des Chaos Engineering ist es, Probleme zu injizieren, auf die das System in der realen Welt stoßen könnte. Zum Beispiel ein Absturz einer Anwendung, ein Netzwerkausfall oder keine Verfügbarkeitszone. Hier wird die Architektur auf die Probe gestellt, ob sie mit diesen erwarteten und unerwarteten Situationen umgehen kann und somit darauf vorbereitet ist, widerstandsfähiger zu sein.

DevOps-Kultur

Die DevOps-Teamarbeit ist synchron mit der Microservices-Architektur. Die Automatisierung des Aufbaus und der Bereitstellung der Prozesse wird vom DevOps-System aufrechterhalten, während die Microservices die Dienste aufteilen, um dies zu ermöglichen. Beide Praktiken sind darauf ausgelegt, eine größere Agilität und Effizienz für die Abläufe des Unternehmens zu bieten, damit diese reibungslos ablaufen.

Wiederverwendung

Das einzigartigste Prinzip von Microservices ist ihre Natur der Wiederverwendung. Hier ist der Schlüssel, eine Microservices-Architektur für einen nicht projektspezifischen Zweck aufzubauen. Entwickler können einfach neue Konfigurationen festlegen und die Logik des neuen Projekts zusammen mit dem Klonen eines Repositorys hinzufügen, um die Anwendung wiederzuverwenden. Dies verbessert die Produktivität und schafft eine Kultur des Teilens der Arbeit, wodurch letztendlich Innovationen ins Rampenlicht gerückt werden.

Fazit

Microservices haben sich mit richtungsweisenden Fähigkeiten in den IT-Abteilungen auf der ganzen Welt etabliert.

Unternehmen können diese Prinzipien von Microservices bei der Installation der Abläufe zur einfachen Bereitstellung und Agilität von Projekten implementieren.

OpenSense Labs, als Pionier in der Drupal-Entwicklung, bietet Dienstleistungen für Kunden an, die nach ähnlichen Prinzipien arbeiten. Senden Sie eine Nachricht an [email protected].

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