Как избежать распространенных ошибок при переходе с монолита на микросервисы

Почему стоит перейти на микросервисы и в чем заключается разница с монолитом

Монолитное приложение со временем сталкивается с проблемами масштабирования и низкой скоростью внесения изменений. В результате продукт тормозится, медленно развертывается, показывает низкую производительность. В этом случае микросервисы удобное решение, при котором деление программного продукта на отдельные модули позволит быстрее соответствовать запросам бизнеса.

За последние годы в программировании переход на микросервисную архитектуру (МСА, MSA) взамен монолитной стал очень популярным. По прогнозу, рынок облачных микросервисов вырастет к 2028 году до $3,72 млрд.

Микросервисы (МС) представляют собой небольшие сервисы, которые работают автономно, ориентированы только на одну функциональность и соответствуют принципу единой ответственности (SRP). Автономность МСА позволяет масштабировать и развертывать их независимо друг от друга, что позволяет разработчикам создавать гибкое ПО.

Как выглядит монолитная архитектура:

Как выглядит микросервисная архитектура:

Преимущества микросервисной архитектуры

• Гибкость. Команды могут работать над различными микросервисами параллельно и независимо друг от друга, что позволяет быстрее разрабатывать и развертывать новые функции.

• Масштабируемость. Один из главных плюсов микросервисов возможность масштабировать отдельные компоненты системы независимо друг от друга. Например, если один сервис испытывает повышенную нагрузку, можно масштабировать только его, не затрагивая другие части системы.

• Независимость микросервисов позволяет чаще разворачивать обновления небольшими порциями, что снижает риски и упрощает откат в случае проблем.

• Каждая команда может выбирать наиболее подходящие технологии microservice architecture, инструменты и языки программирования для своих задач. Это позволяет использовать лучшие практики и инструменты для каждой конкретной задачи. Легче обновить одну часть системы, не затрагивая другие. Это упрощает процесс миграции на новые технологии и платформы.

Примеры успешных миграций

Яркий пример успеха в переводе монолитной архитектуры на МС для улучшения масштабируемости и скорости разработки Netflix. Переход позволил компании расширить список услуг в соответствии со спросом и обеспечить скорость и персонализацию потоковой передачи.

Spotify еще один пример, когда платформа превратилась из монолита в систему на МС, чтобы повысить гибкость, качество и масштабируемость сервисов под требования рынка.

Во всем известном «Яндекс GO» почти каждая иконка главной страницы -– это microservice: Такси, Маркет, Еда, Деливери, Доставка, Отели.

Как это выглядит:

Основные ошибки при переходе на микросервисную архитектуру

Все чаще компании выбирают взамен существующего монолита архитектуру МС из-за их растущей популярности архитектуры. Переход с монолитной архитектуры на микросервисную зачастую оправдан, но для успешной реализации нужно учитывать сложности, возникающие во время перемещения.

Недостаточное планирование и анализ

Одной из самых распространенных ошибок является недостаток общей стратегии и плана действий. Решение о переходе на микросервисы не должно быть импульсивным. Прежде чем начать процесс, необходимо тщательно спланировать, какие именно части монолита будут преобразованы и в какой последовательности.

Команде необходимо проанализировать состояние существующей культуры разработки, изучить действующие приложения, определить, готовы ли они к переводу. Важно соблюдать принципы Agile и DevOps, так как микросервисы, как правило, не очень хорошо сочетаются с каскадными подходами к управлению разработкой программного обеспечения.

Отсутствие четкой стратегии разделения на микросервисы

Когда нет четкой стратегии погружения в МС, в результате миграции можно получить структуру «распределенного монолита» – со всеми их недостатками и с малыми преимуществами microservice.

МСА можно сделать менее связанной, если:

• Использовать балансировщики нагрузки и практики высокой доступности. Таким образом, система не будет остановлена в случае сбоя какой-либо из служб;

• Реализовать событийную architecture;

• Обеспечивать независимость развертывания.

Проблемы с интеграцией и взаимодействием между микросервисами

Идея МСА разработка независимых сервисов, которые не нуждаются друг в друге для работы. При этом каждую из служб можно изменить, не допуская простоев в других частях приложения. Сильная связность модулей увеличит простои приложения при изменении одних компонентов.

Ошибки в управлении данными и БД

Распространенная и очевидная ошибка при переводе на микросервисную архитектуру – использование одного экземпляра базы данных (БД) для нескольких сервисов. Это может привести к тому, что изменения в одной службе могут повлиять на другие.

Принципы совместного использования данных необходимо определять еще до внедрения микросервисной архитектуры. Если микросервисы не имеют возможности напрямую изменять или обращаться к основной базе данных, каждому из них должна быть выделена своя собственная база, спроектированная с учетом минимизации задержек, обеспечения доступности и устойчивости к сбоям.

В случае, когда сервисы пользуются общей базой данных, работающей по принципу ACID, стоит разделять их схемы, чтобы каждый микросервис можно было развивать и обновлять независимо от других.

Недооценка сложности оркестрации и мониторинга

MSA требуют глубокого понимания множества новых концепций и инструментов. Недооценка сложности миграции может привести к проблемам на всех этапах разработки и внедрения. Необходимо осознавать, что каждый микросервис это отдельный продукт со своими жизненным циклом, которым нужно адекватно управлять.

Лучшие практики для успешной миграции

Наиболее распространенный паттерн, который используют программисты для успешной миграции – поэтапная замена функций старой системы на новые микросервисы.

Монолит сохраняется, пока вся основная функциональность не перейдет на микросервисы. Условная маршрутизация трафика между микросервисом и монолитом позволяет убедиться в его правильной работе.

Этапы планирования и подготовки

Прежде чем приступать к миграции, разработайте детальный план. Определите приоритеты, ресурсы и этапы перехода. План должен учитывать технические, организационные и культурные аспекты изменений.

Вместо одноразового переключения разбейте процесс на несколько этапов. Это позволит постепенно адаптироваться к изменениям и минимизировать риски. Начните с небольших и менее критичных компонентов, чтобы набраться опыта перед миграцией более важных элементов.

План должен включать:

• цели перехода;

• объем проекта;

• основные этапы;

• роли и обязанности в команде;

• технологический стек;

• требования к инфраструктуре;

• бюджет и распределение ресурсов;

• показатели эффективности;

• тактики оценки и снижения рисков;

• план отката на случай непредвиденных ошибок во время миграции.

Благодаря сформированной стратегии можно держать на контроле процесс перехода, управлять расходами на проект и быстро реагировать на возможные трудности, обеспечивая плавную трансформацию.

Разработка и тестирование микросервисов

Паттерные стратегии создания, тестирования и развертывания МС являются ключевыми для поддержания целостности и функциональности приложений, построенных на базе микросервисной архитектуры (MSA). Эти стратегии позволяют разработчикам выявлять и устранять проблемы на ранних этапах программирования. Оценка результатов после каждого этапа разработки помогает определить качество выполнения и выявить необходимость оптимизации, что способствует ускорению процесса разработки.

Гибкий подход отлично сочетается с модульностью и практиками DevOps. Пока команда планирует этапы программирования, инженер DevOps настраивает инфраструктуру и среды (IDE, репозитории кода и другие инструменты) в соответствии с планом миграции. Таким образом, подготовка инфраструктуры и среды разработки идет параллельно с проектированием и разработкой, что помогает улучшить координацию и оперативность.

Процесс реализации механизмов отказоустойчивости в каждом микросервисе требует особого внимания. Это включает повторные попытки выполнения задач, автовыключатели и резервные механизмы. Эти меры помогают корректно и своевременно обрабатывать сбои, обеспечивая непрерывность работы систем.

Безопасность должна быть приоритетом на каждом этапе разработки и тестирования. Важно использовать передовые методы безопасности, такие как валидация данных, шифрование и безопасные протоколы передачи данных, а также внедрение механизмов контроля доступа, аутентификации и авторизации. Эти меры помогут предотвратить уязвимости и защитить систему от потенциальных угроз.

Тестирование микросервисов представляет свои вызовы и преимущества. Одним из сложных аспектов является то, что микросервисы часто распределены по разным серверам и могут быть написаны на разных языках программирования. Это может осложнить понимание того, как взаимодействуют различные микросервисы. С другой стороны, это позволяет быстро обновлять и тестировать один microservice, не затрагивая другие. Тестирование компонентов изолированно помогает идентифицировать проблемы в контролируемых условиях, что снижает риски и повышает качество.

Рекомендуется в качестве пилотного проекта для тестирования выбранной архитектуры и инструментов выбрать один (или несколько) важных МС, а затем постепенно добавлять и расширять их.

Выполнение тестов на каждом уровне разработки обеспечивает стабильное качество кода, помогает выявить неточности на ранних стадиях и способствует надежному и быстрому развертыванию. Регулярное тестирование повышает уверенность в том, что каждый микросервис функционирует корректно и безопасно интегрируется с остальными компонентами системы.

Выполняя тесты на каждом уровне разработки, команда обеспечивает стабильное качество кода, выявляет неточности на ранней стадии и способствует надежному и быстрому развертыванию.

Интеграционное тестирование и мониторинг

Большинство современных МС работают с внешними сетевыми службами (БД, очереди и другие). Чтобы убедиться, что продукт из нескольких микросервисов будет работать, на помощь приходит интеграционное тестирование (ИТ).

ИТ позволяет создать тестовую модель поведения пользователя и быстро получить подтверждение корректного взаимодействия продукта с другими системами.

Преимущества использования ИТ:

• Профилактика критических ошибок в работе;

• Снижение влияния человеческого фактора;

• Уменьшение расходов на исправление ошибок.

Положительный результат ИТ показывает, что все отдельные микросервисы работают как целостный продукт в соответствии с задачами бизнеса.

Мониторинг определенных параметров (нагрузки на сервер, состояния web-сервера, БД) позволяет быть в курсе текущего состояния микросервисов, своевременно выявлять и устранять проблемы. Использование таких инструментов, как Zabbix или Prometheus, помогает обеспечить надежное взаимодействие сервисов.

Обучение и поддержка команды

Перевод монолитов на МС довольно сложная задача, которая требует хорошей технической подготовки инженерной команды. Даже при наличии «идеальной» теоретической дорожной карты миграции, из-за уникальности проектов зачастую сложно полностью применить ее на практике.

Поэтому для успеха проекта важно, чтобы разработчики имели практический опыт проектирования microservice и обладали необходимыми навыками для выполнения миграции.

Все зоны ответственности разработчиков должны быть разграничены у каждого своя среда и концентрация на работе своего участка в приложении. Если разработчики ранее работали только с монолитными системами, стоит заложить ресурсы на переобучение по гибкой методологии под руководством опытных специалистов по МСА и их поддержку в процессе работы.

Аспекты, которые следует учесть при обучении и поддержке команды:

• Обучение новым технологиям и инструментам, которые используются для создания и поддержки микросервисов (изучение языков программирования, фреймворков, систем контроля версий).

• Изменение процессов разработки: разделение задач на более мелкие компоненты, использование контейнеров и оркестраторов для управления микросервисами, применение методик DevOps для автоматизации процессов.

• Управление изменениями. Команда должна разработать стратегию управления изменениями, включая планирование, тестирование и внедрение новых функций и возможностей.

• Коммуникация и сотрудничество между членами команды и другими участниками проекта: обмен информацией, обсуждение проблем и принятие совместных решений.

• Мониторинг и поддержка. После перехода на микросервисы необходимо отслеживать работу системы, выявлять проблемы и обеспечивать поддержку пользователей. Процесс может потребовать изменения подходов к мониторингу и поддержке, а также обучения персонала новым методам работы.

В целом, переход на микросервисы требует значительных усилий со стороны команды и руководства. Однако правильно организованное обучение и поддержка помогут команде успешно адаптироваться к новым условиям и достичь лучших результатов в разработке и поддержке системы.