چرا از میکروسرویس‌ها (MicroServices)استفاده کنیم؟

با حرکت DevOps، میکروسرویس به عنوان یک رویکرد محبوب ظاهر شد که سیستم‌های نرم افزاری را به مجموعه ای از واحدهای کوچکتر، مستقل توسعه یافته و مستقر برای ساخت یک برنامه کاربردی بزرگ و پیچیده تجزیه می‌کند.

در میان صنایع و بخش‌های مختلف، محیط کسب‌وکار امروز به‌طور باورنکردنی پیچیده و رقابتی‌تر از همیشه است. در حال حاضر، برای استارت‌آپ‌های جدید بسیار آسان و سریع است که با به چالش کشیدن مدل‌های کسب‌وکار سنتی خود همراه با ارائه راهکارهای جدید و نوآورانه، سازمان‌ها را مختل کنند.صرف نظر از اندازه کسب و کار، پذیرش پیشگیرانه پیشرفت‌های تکنولوژیک و روندهای جدید برای نجات کسب و کار شما و ماندن در خط مقدم حیاتی است. در غیر این صورت، در چشم انداز پویای کسب و کار فعلی، بدون توجه به اینکه بازار مشتری شما چقدر بزرگ است و فرآیندهای شما چقدر بالغ هستند، بیشترین ضربه را خواهید دید. همانطور که مدیرعامل نوکیا سخنان خود را با این یادداشت به پایان رساند:

«ما کار اشتباهی انجام ندادیم، اما به نوعی شکست خوردیم»

وقتی در مورد زمینه رو به رشد توسعه نرم افزار صحبت می‌کنیم، برنامه‌های کاربردی مقیاس پذیر و انعطاف پذیر همراه با زمان تحویل سریعتر و کاهش خطرات، الزامات درجه یک کسب و کار امروزی هستند. تیم‌های توسعه در حال تجزیه سیستم‌های یکپارچه خود به مجموعه‌ای از اجزای سرویس مستقل کوچکتر به نام میکروسرویس‌ها هستند. در ادامه به بررسی دلایلی می‌پردازیم که چرا از میکروسرویس‌ها استفاده می‌کنیم:

• معماری‌های یکپارچه (Monolithic) به سرعت در حال محو شدن از چشم انداز توسعه نرم افزار هستند. رویکرد یکپارچه در جایی که پیچیدگی برنامه حداقل بود به خوبی کار می‌کرد.
• ایجاد یک تغییر کوچک در یک برنامه یکپارچه نیاز به بازسازی کامل برنامه، تست کل سیستم و استقرار نسخه به روز شده برنامه دارد.
• سازمان‌ها برای باقی ماندن در رقابت و پاسخ سریع به خواسته‌های بی‌پایان کسب‌وکار، به سمت سرویس‌های لوس کاپلینگ (Loose Coupling) مستقل برای توسعه برنامه‌های کاربردی خود حرکت می‌کنند.
• معماری‌های Loose Coupling (همراهی آزادانه) اجازه توسعه مستقل و استقرار ویژگی‌های جدید برنامه‌ها را می‌دهند و تعامل و بهره‌وری بیشتری را در بین تیم‌ها فراهم می‌کنند.

میکروسرویس چیست؟

با حرکت DevOps، میکروسرویس به عنوان یک رویکرد محبوب ظاهر شد که سیستم‌های نرم افزاری را به مجموعه ای از واحدهای کوچکتر، مستقل توسعه یافته و مستقر برای ساخت یک برنامه کاربردی بزرگ و پیچیده تجزیه می‌کند. هر واحد سرویس بر انجام یک کار خاص تمرکز نموده و با سایر واحدهای سرویس‌دهی با استفاده از API کاملا تعریف شده (به عنوان مثال REST) ارتباط برقرار می‌کند، البته بدون اطلاع از عملکرد داخلی آنها. این تفکیک نگرانی که به عنوان مرزهای سرویس شناخته می‌شود، ممکن است به خواسته‌های سازمانی و سلسله مراتب مرتبط باشد. به عنوان مثال، خدمات احراز هویت کاربر هیچ گونه نگرانی با خدمات پردازش پرداخت ندارند.

مقایسه میکروسرویس‌ها با معماری سرویس گرا (Service-Oriented) 

معماری سرویس‌گرا (SOA) و میکروسرویس‌ها هر دو سبک‌های معماری کاربردی هستند که هدفشان ارائه برنامه‌های نرم‌افزاری با Loose Coupling (همراهی آزادانه) ، انعطاف‌پذیر و مقیاس‌پذیر است. با این حال، تمایز بین SOA و میکروسرویس‌ها در سطح انواع سرویس نهفته است که یک طبقه بندی کاملا بوروکراتیک است.

SOA دارای چهار نوع سرویس اساسی و domain-specific شامل خدمات تجاری، سازمانی، برنامه کاربردی و زیرساخت است، در حالی که میکروسرویس‌ها تنها دو نوع خدمات دارند: زیرساخت و عملکرد.

ذکر این نکته ضروری است که این دسته بندی انواع سرویس را در میکروسرویس‌ها ساده می‌کند. با این حال، در عمل، معماری‌ میکروسرویس‌ها هنوز هم می‌توانند شامل انواع سرویس‌های کاربردی باشد که ممکن است با جنبه‌های مختلف کسب‌وکار یا برنامه هماهنگ باشد.

علاوه بر این، چند تفاوت مهم وجود دارد که قبل از انتخاب معماری برنامه باید از آنها آگاه باشیم.

چرا از میکروسرویس‌ها استفاده کنیم؟

میکروسرویس‌ها مزایای متعددی را برای سازمان‌ها ارائه می‌کنند و تغییر سیستم‌های نرم‌افزاری آن‌ها به معماری میکروسرویس‌ها می‌تواند یک حرکت استراتژیک برای رشد و باز کردن پتانسیل‌های تجاری جدید همراه با ارائه تجربه کاربری بهتر باشد. در ادامه برخی از دلایل قانع کننده برای تغییر برنامه‌های کاربردی خود به میکرو سرویس‌ها آورده شده است.

مقیاس بندی انعطاف پذیر و زمان رسیدن به بازار سریعتر

برنامه‌های نرم‌افزاری مبتنی بر معماری میکروسرویس‌ها دارای اهرمی هستند که بر اساس تقاضا، عملکرد و منابع هر مؤلفه سرویس را به طور مستقل افزایش می‌دهند. با رشد کسب و کار، بخش‌های خاصی ممکن است در مقایسه با سایر بخش‌ها به منابع بیشتری نیاز داشته باشند. مدل میکروسرویس‌ها امکان گسترش و تخصیص منابع را بر اساس نیاز به روشی بهینه و مقرون به صرفه فراهم می‌کند، زیرا میکروسرویس‌ها به توسعه دهندگان اجازه می‌دهند تا بر روی واحدهای خود بدون ایجاد اختلال در واحدهای دیگر کار کنند. این منجر به توسعه و استقرار زمان کوتاه‌تر ویژگی‌ها و منابع جدید می‌شود.

جداسازی خطا و قابلیت اطمینان بالا

در سیستم‌های یکپارچه، یک خطا در هر نقطه از سیستم می‌تواند کل سیستم را خفه کند. با این حال، در سیستم‌های مبتنی بر میکروسرویس‌ها، جداسازی خطا (fault isolation) را دریافت می‌کنیم، یعنی هیچ نقطه‌ای از خرابی وجود ندارد. مشکل در یک واحد خاص بر سرویس واحدهای دیگر تاثیر نمی‌گذارد و بقیه برنامه به طور مستقل کار می‌کند. به طور مشابه، ما می‌توانیم هر واحد سرویس را بدون ایجاد اختلال و خراب کردن کل سیستم به‌روزرسانی کنیم و نرم‌افزار خود را انعطاف‌پذیرتر و قابل اعتمادتر کنیم.

انعطاف پذیری در ابزارهای توسعه و فناوری

میکروسرویس‌ها فرهنگ یادگیری و بهبود مستمر را ترویج می‌کند. به این معنی که هر تیم آزادی انتخاب مناسب ترین ابزار و زبان برای واحدهای سرویس خود را دارد. این منجر به زمان توسعه سریع‌تر می‌شود و با فراهم کردن فرصت‌هایی برای یادگیری و بهبود مستمر، توسعه‌دهندگان را با انگیزه نگه می‌دارد.

ویژگی‌های طراحی خوب میکروسرویس‌ها

هنگام بررسی نحوه ساخت میکروسرویس‌ها، اینها برخی از ویژگی‌های کلیدی هستند که یک معماری خوب طراحی شده را تعریف می‌کنند:

• محدوده مسئولیت (Scope of Responsibility)

هر میکروسرویس در یک سیستم باید single-responsibility principle (SRP) را اتخاذ کند، که تعریف می‌کند که هر موجودیت برای انجام یک وظیفه یا عملکرد کاملا تعریف شده و واحد طراحی می‌شود. SRP یک مفهوم OOP است که تعریف می‌کند که هر شی منفرد باید برای انجام یک عملکرد واحد ایجاد شود. به عبارت دیگر، یک کلاس باید تنها یک دلیل برای تغییر داشته باشد. این امر SRP را به یکی از ضروری ترین اصول در طراحی میکروسرویس تبدیل می‌کند زیرا یک میکروسرویس نباید دلایل متعددی برای تغییر داشته باشد. به عنوان مثال، شکل زیر یک معماری میکروسرویس برنامه تجارت الکترونیک را نشان می‌دهد که در آن هر سرویس مسئولیت خاص خود را دارد که تست و نگهداری آن را آسان می‌کند.

• طراحی برای شکست (Design for Failure)

هر چیزی چالش‌های خاص خود را دارد، از آنجایی که میکروسرویس‌ها از نظر اندازه کوچکتر و برای یک کار خاص تخصصی هستند، توسعه و نگهداری را آسان می‌کند. اما وقتی به میکروسرویس‌ها در سطح سیستم نگاه می‌کنیم و می‌بینیم که چگونه این سرویس‌ها برای انجام یک عملیات تجاری با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند، همه چیز پیچیده می‌شود. با افزایش تعداد سرویس‌ها، پیچیدگی معماری سیستم را در برابر خرابی در نقاط مختلف آسیب پذیر می‌کند. به عنوان یک اقدام پیشگیری، ما یاد گرفته‌ایم که چگونه معماری میکروسرویس‌ها را برای خرابی‌ها و طراحی برای انعطاف‌پذیری بسازیم. ما استراتژی‌هایی را برای حذف افزونگی‌ها و تنزل‌های دلپذیر بدون به خطر انداختن کل سیستم طراحی و اجرا می‌کنیم.

• همراهی آزادانه (Loose Coupling)

همراهی آزادانه میکروسرویس‌ها به آنها اجازه می‌دهد تا به طور مستقل بدون تاثیر بر سایر میکروسرویس‌ها تکامل یافته و انعطاف پذیری را در مقیاس بندی و توسعه افزایش می‌دهد. برای دستیابی به این هدف، بر خلاف SOA که اغلب برای ارتباط سرویس به سرویس به ESB متکی است، میکروسرویس‌ها باید با استفاده از API‌هایی مانند REST و غیره با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. پروتکل ارتباطی باید ساده باشد و فقط مسئول انتقال و دریافت داده‎ها بدون تغییر است.

• مدیریت غیرمتمرکز داده (Decentralized Data Management)

بر خلاف سیستم‌های یکپارچه که دارای یک دیتابیس مرکزی برای همه سرویس‌ها هستند، معماری‌های میکروسرویس باید اسکیما (schema) و دیتا استورهای جداگانه‌ای را برای هر واحد خدمات، با استفاده از یک الگوی زمینه محدود از طراحی دامنه محور(domain driven design) تعریف کنند. یک کانتکس پترن محدود تضمین می‌کند که سرویس مستقل است و مشخص می‌کند که چه چیزی می‌تواند وارد و از سرویس خارج شود. به عنوان مثال، یک مشتری سفارشی می‌دهد و بخش بازاریابی به این داده‌های مشتری دسترسی پیدا و آنها را مشاهده می‌کند. با این حال، بخش صورتحساب ممکن است این اطلاعات مشتری را به عنوان یک نمای (view) جداگانه ببیند.

• انطباق پذیری (Adoptability)

مفهومی مشابه قابلیت reusability در طراحی شی گرا است. قابلیت انطباق پذیری موقعیت یک سرویس را به عنوان دارایی ارزشمند برای کسب و کار تعیین می‌کند، به این معنی که این سرویس توسعه یافته تا چه اندازه در زمینه‌های مختلف قابل پذیرش و قابل استفاده مجدد است. یک سرویس باید به گونه‌ای طراحی شود که بتواند خدمات خود را به چندین فرآیند در همان کسب و کار یا کسب و کار دیگر ارائه دهد.

• خودمختاری (Autonomy)

استقلال به سطح کنترلی اطلاق می‌شود که پیاده سازی سرویس بر روی محیط زمان اجرا و اسکیمای دیتابیس خود دارد. هنگامی که با بی تابعیتی (statelessness) ترکیب می‌شود، نقشی حیاتی در افزایش عملکرد کلی، در دسترس بودن و مقیاس پذیری سرویس ایفا می‌کند. در نهایت اطمینان بیشتری به کاربران در مورد کیفیت خدماتی که می‌توانند پیش بینی کنند، ارائه می‌دهد.

• مقیاس پذیری (Scalability)

یک ویژگی کلیدی و مزیت معماری میکروسرویس است که به توانایی یک معماری برای مقیاس‌بندی و استقرار نمونه‌های جدید سرویس در صورت رسیدن به ظرفیت بار اشاره دارد. ما برای منابع مختلف مورد نیاز سرویس‌های مختلف برنامه ریزی نموده  و از مقیاس افقی برای رسیدگی به تقاضای افزایش یافته و کاهش فشار استفاده می‌کنیم.

• مستندات کامل (Thorough Documentation)

یک معماری میکروسرویس خوب باید به خوبی مستندسازی شود. مستندات واضح و به‌روز از فرآیندها، سرویس‌ها، وابستگی‌ها و مشخصات API باید برای توسعه‌دهندگان، تست کنندگان و سایر ذینفعان در دسترس باشد تا پیچیدگی‌های معماری را درک کنند. این امر درک روشنی از فرآیندهای تجاری و رابط‌های فنی میکروسرویس‌ها را برای همه طرف‌های ذینفع فراهم می‌کند. در نتیجه، این سرویس باید به گونه‌ای منتشر شود که تضمین کند توسعه دهندگان نرم افزار کلاینت تمام منابع لازم را برای استفاده بی دردسر از آن دارند.

نتیجه گیری 

معماری میکروسرویس‌ها در حال تبدیل شدن به یک هنجار و استاندارد تکنولوژیک جدید در صنعت توسعه نرم افزار است و مزایای بی شماری نسبت به معماری‌های یکپارچه معمولی دارد. با این حال، تغییر کسب‌وکار ما به مدل میکروسرویس‌ها می‌تواند یک تصمیم استراتژیک باشد که در نتیجه مزایای متعددی از جمله مقیاس‌پذیری، تحمل خطا و انعطاف‌پذیری، تجربه کاربر غنی‌تر و زمان سریع‌تر برای پاسخگویی به تقاضاهای بازار را باز می‌کند.

انتقال به معماری میکروسرویس باید به عنوان یک هدف بلندمدت در نظر گرفته شود، اما این فرآیند باید به سرعت با استخراج تدریجی میکروسرویس‌ها از سیستم یکپارچه موجود آغاز شود. این پذیرش معماری میکروسرویس، صحنه‌ای را برای رشد آینده کسب و کار در این چشم انداز دیجیتالی که به سرعت در حال تحول است، ایجاد خواهد کرد.