Стиль

Привет, хабр. Сегодня я продолжаю серию публикаций, которую написал специально к старту нового потока курса Software Architect.

---

Введение

Выбор архитектурного стиля является одним из основополагающих технических решений при построении информационной системы. В этой серии статей я предлагаю разобрать самые популярные архитектурные стили построения приложений и ответить на вопрос когда какой архитектурный стиль является наиболее предпочтительным. В процессе изложения я постараюсь провести логическую цепочку, которая объясняет развитие архитектурных стилей от монолитов до микросервисов.

В прошлый раз мы разобрались с монолитом и пришли к тому, что монолит имеет ряд проблем: размер, связанность, развертывание, масштабируемость, надежность и косность.

В этот раз я предлагаю поговорить о возможностях организации системы в виде набора модулей/библиотек (компонентно-ориентированная архитектура) или сервисов (сервис-ориентированная архитектура).

Компонентно-ориентированная архитектура

Компонентно-ориентированная архитектура предполагает выполнение системы в виде набора компонентов, которые можно использовать как в текущем, так и в будущих проектах. При разбиении системы на компоненты учитываются: пригодность их для повторного использования, их замещаемость, независимость от контекста, расширяемость, инкапсуляцию и независимость.

При грамотном использовании компонентов решается проблема большого кома грязи (большой размер + высокая связанность), а сами компоненты могут представлять из себя как единицы сборки (модули, библиотеки), так и единицы развертывания (сервисы). Единицы развертывания не всегда отображаются на выполняемый процесс: например, веб-приложение и база данных развертываются совместно.

Наиболее часто монолиты разрабатываются в виде набора модулей. Такой подход приводит к обеспечению независимости разработки, но при этом проблемы независимых масштабирования и развертывания, отказоустойчивости и независимости от общего технологического стека остаются. Именно поэтому модуль частично независимая компонента.

Самая главная проблема такого монолита заключается в том, что разделение на модули является чисто логическим и может быть легко нарушено разработчиками. Может появиться модуль core, который постепенно превращается в помойку, может расти граф зависимостей между модулями и так далее. Для избежания таких проблем разработка должна вестить либо очень зрелой командой, либо под руководством архитектора, который на full time занимается code review и бьет нарушающих логическую структуру разработчиков по рукам.

Идеальный монолит представляет из себя набор логически разделенных модулей, каждый из которых смотрит в свою базу данных.

Сервис-ориентированная архитектура

Если все-таки предполагается организация системы в виде набора сервисов, то речь идет о сервис-ориентированной архитектуре. Ее принципы: сочетаемость приложений, ориентированных на пользователей, многократное использование бизнес-сервисов, независимость от набора технологий и автономность (независимые эволюция, масштабируемость и развертываемость).

Сервис-ориентированная архитектура (SOA = service oriented architecture) решает все обозначенные проблемы монолита: при изменении затрагивается только одна служба, а четко определенный API поддерживает хорошую инкапсуляцию компонент.

Но не все так гладко: SOA приводит к возникновению новых проблем. Удаленные вызовы дороже локальных, а перераспределение обязанностей между компонентами стало существенно дороже.

Кстати говоря, возможность независимого развертывания это очень важная особенность сервиса. Если сервисы должны развертываться совместно или, тем более, в определенной последовательности, то система не может считаться сервис-ориентированной. В таком случае говорят о распределенном монолите (считается антипаттерном не только с точки зрения SOA, но и микросервисной архитектуры).

Сервис-ориентированная архитектура неплохо поддерживается архитектурным коммьюнити и вендорами. Отсюда следует наличие множества курсов и сертификаций, хорошо проработанных паттернов. К последним относится, например, не безызвестная сервисная шина предприятия (ESB = enterprise service bus). При этом ESB это багаж от вендоров, она не обязательно должна использоваться в SOA.

Пик популярности сервис-ориентированной архитектуры приходился примерно на 2008 год, после чего она пошла на спад, который стал существенно более резким после появления микросервисов (~2015 год).

Заключение

После того, как мы обсудили возможности организации информационных систем в виде сервисов и модулей, я предлагаю наконец-то перейти к принципам микросервисной архитектуры и уделить особое внимание отличию микросервисной архитектуры от сервис-ориентированной в следующей части.

Привет, Хабр. Сегодня я продолжаю серию публикаций, которую написал специально к старту нового потока курса Software Architect.

---

Введение

Выбор архитектурного стиля является одним из основополагающих технических решений при построении информационной системы. В этой серии статей я предлагаю разобрать самые популярные архитектурные стили построения приложений и ответить на вопрос когда какой архитектурный стиль является наиболее предпочтительным. В процессе изложения я постараюсь провести логическую цепочку, которая объясняет развитие архитектурных стилей от монолитов до микросервисов.

В прошлый раз мы поговорили о различных видах монолитов и об использовании компонентов для их построения, причем как компонентов сборки, так и компонентов развертывания. Мы разобрались с сервис-ориентированной архитектурой.

Сейчас мы наконец определим основные характеристики микросервисной архитектуры.

Отношение архитектур

Необходимо понимать, что исходя из данных в предыдущих статьях определений любой сервис является компонентом, но не любой сервис является микросервисом.

Характеристики микросервисной архитектуры

Основными характеристиками микросервисной архитектуры являются:

Организация в соответствии с бизнес-возможностями
(Organized around Business Capabilities)
Продукты, а не проекты (Products not Projects)
Умные точки входа и глупые каналы (Smart endpoints and
dumb pipes)
Децентрализованное управление (Decentralized Governance)
Децентрализованное управление данными (Decentralized
Data Management)
Автоматизация инфраструктуры (Infrastructure Automation)
Страховка от сбоев (Design for failure)
Архитектура с эволюционным развитием (Evolutionary
Design)

1-ый пункт приходит от сервис-ориентированной архитектуры, потому что микросервисы являются частным случаем сервисов. Другие пункты заслуживают отдельного рассмотрения.

Организация в соответствии с бизнес-возможностями (Organized around Business Capabilities)

Сейчас необходимо вспомнить закон Конвея: организации, создающие системы, организуют ее архитектуру, копирующую структуру взаимодействия внутри этих организаций. В качестве примера можно вспомнить случай создания компилятора: команда из семи человек разработала семипроходный компилятор, а команда из пяти пятипроходный.

Если мы говорим про монолиты и микросервисы, то в том случае, если разработка организована по функциональным отделам (бэкенд, фронтенд, администраторы баз данных), то получается классический монолит.

Для получения микросервисов команды необходимо организовывать по бизнес-возможностям (команда заказов, отгрузок, каталога). Такая организация даст возможность командам сосредоточиться на создании конкретных частей приложения.

Продукты, а не проекты (Products not Projects)

Проектный подход при котором команда передает разработанную функциональность другим командам в случае микросервисной архитектуры совершенно не подходит. Команда должна поддерживать систему на протяжении всего ее жизненного цикла. Компания Amazon, один из флагманов внедрения микросервисов, заявляла: вы создаете продукт, и вы же запускаете его (you build, you run it). Продуктовый подход позволяет команде почувствовать потребности бизнеса.

Умные точки входа и глупые каналы (Smart endpoints and dumb pipes)

SOA архитектура большое внимание уделяла каналам связи, в частности Enterprise Service Bus (сервисная шина предприятия). Что зачастую приводит к Erroneous Spaghetti Box, то есть сложность монолита переходит в сложность связей между сервисами. В микросевисной архитектуре используются только простые способы взаимодействия.

Децентрализованное управление (Decentralized Governance)

Ключевые решения по микросервисам должны принимать люди, которые действительно разрабатывают микросервисы. Здесь под ключевыми решениями подразумевается выбор
языков программирования, методологии развёртывания, контрактов публичных интерфейсов и т. д.

Децентрализованное управление данными (Decentralized Data Management)

Стандартный подход, в котором приложение опирается на одну базу данных, не может учитывать специфики каждого конкретного сервиса. MSA предполагает децентрализованное управление данными, вплоть до применения различных технологий.

Автоматизация инфраструктуры (Infrastructure Automation)

MSA поддерживает процессы непрерывного развертывания и поставки. Осуществить это возможно только путем автоматизации процессов. При этом, развертывание большого количества сервисов уже не выглядит чем-то страшным. Процесс развертывания должен стать скучным. Второй аспект связан с управлением сервисами в продуктовой среде. Без автоматизации, управление процессами, запущенными в разных операционных средах, становится невозможным.

Страховка от сбоев (Design for failure)

Многочисленные сервисы MSA подвержены сбоям. При этом, обработка ошибок в распределенной системе весьма не тривиальная задача. Архитектура приложений должна быть устойчива к таким сбоям. Ребекка Парсонс считает очень важным, что мы больше не используем даже внутрипроцессное взаимодействие между сервисами, вместо этого для связи мы прибегаем к HTTP, который и близко не бывает столь же надёжен.

Архитектура с эволюционным развитием (Evolutionary Design)

Архитектура MSA системы должна развиваться эволюционно. Желательно ограничить необходимые изменения границами одного сервиса. Необходимо так же учитывать влияние на другие сервисы. Традиционный подход состоит в том, чтобы попытаться решить эту проблему с помощью управления версиями, но MSA предполагает использовать управление версиями в
качестве крайней меры.

Заключение

После всего вышесказанного можно сформулировать что такое микросервисы. Микросервисная архитектура это подход к разработке отдельного приложения в виде набора небольших сервисов, каждый из которых работает в своем собственном процессе и взаимодействует посредством облегченных механизмов, часто API-интерфейсом HTTP-ресурсов. Эти сервисы построены на бизнес-возможностях и могут быть развернуты независимо с помощью полностью
автоматизированного механизма развертывания. Существует минимальный уровень централизованного управления этими сервисами, которые могут быть написаны на разных языках программирования и использовать разные технологии хранения данных.



Читать часть 2

В конце октября запускаем новую группу курса Архитектура и шаблоны проектирования и приглашаем всех специалистов на бесплатный Demo-урок Шаблон адаптер, который проведёт Матвей Калинин главный разработчик в одном из крупнейших банков страны.

Введение

Выбор архитектурного стиля является одним из основополагающих технических решений при построении информационной системы. В этой серии статей я предлагаю разобрать самые популярные архитектурные стили построения приложений и ответить на вопрос когда какой архитектурный стиль является наиболее предпочтительным. В процессе изложения я постараюсь провести логическую цепочку, которая объясняет развитие архитектурных стилей от монолитов до микросервисов.

В прошлый раз мы сформулировали понятие микросервиса и определили основные положения, отличающие микросервисную архитектуру от сервис-ориентированной.

Напомню: микросервисная архитектура это подход к разработке отдельного приложения в виде набора небольших сервисов, каждый из которых работает в своем собственном процессе и взаимодействует посредством облегченных механизмов, часто API-интерфейсом HTTP-ресурсов. Эти сервисы построены на бизнес-возможностях и могут быть развернуты независимо с помощью полностью автоматизированного механизма развертывания. Существует минимальный уровень централизованного управления этими сервисами, которые могут быть написаны на разных языках программирования и использовать разные технологии хранения данных.

Проблема выбора

На самом деле, микросервисная архитектура не является серебрянной пулей: она решает вполне конкретные задачи и влечет большое количество проблем, которые возникают наравне с преимуществами этого архитектурного стиля.

Независимое развертывание

С одной стороны, в микросервисной архитектуре нет нужды координировать поставку и развертывание разного функционала. Таким образом обеспечивается быстрй запуск, а сбой при развертывании не приводит к отказу системы. Каждая служба может быть развернута в том количестве, которое действительно необходимо, а специализация сервисов позволяет предоставлять им только необходимые ресурсы.

С другой стороны, в связи с большим количеством разнородных компонент, процесс развертывания в целом становится достаточно сложным и требует автоматизации. Кроме того усложняются процессы тестирования и сопровождения. Переход от гигантских мэйнфреймов к множеству слабых машин приводит к сетевым проблемам, а соединение по сети медленно и ненадежно.

Улучшение отказоустойчивости

Возможность независимого масштабирования и развертывания позволяет повышать избыточность отдельного сервиса и при необходимости перезапускать его без остановки всей системы.

Но при этом необходимо учитывать то, что каждый сетевой вызов может закончится неудачей любая служба, с которой вы взаимодействуете, может перестать отвечать. Кроме этого распределение данных в сети делает проблемой обеспечение согласованности данных.

Гибкость и ясность

Жесткие физические границы сервиса обеспечивают низкую связанность, хорошо управляемые части, их независимую разработку. Разработчики хорошо понимают свою часть системы.

Но, независимость разработчиков приводит к эффекту колодца, когда никто не видит картины целиком.

Варьирование технологического стека

Каждый сервис может использовать наиболее подходящие под его условия технологии и стили. Ошибочное архитектурное решение не фатально, так как может быть исправлено в кратчайшие сроки.

Но, наличие множества подходов и технологий делает сервисы плохо отчуждаемыми. Кроме того, каждая новая технология эта новая возможность выстрелить себе в ногу.

Техническая сложность

Исходя из всего вышесказанного можно сделать вывод, что разработка микросервисов является достаточно сложной технической задачей, требующей особых навыков разработчиков, технических специалистов (DevOps) и тестировщиков. А так же, что самое главное, определенной организационной перестройки и смены парадигмы мышления у отдельных индивидуумов.

Распространенные заблуждения

С микросервисной архитектурой связан ряд заблуждений. Вот некоторые из них:

1. Код будет чище. Код не будет чище, если не будут предприняты усилия, чтобы код стал чище.
2. Писать модули, решающие одну задачу легче.
   Не легче, поскольку у таких модулей будет очень много интеграций.
3. Это работает быстрее, чем монолит.
   Монолит работает быстрее из-за меньшего количества сетевых вызовов.
4. Инженерам проще, если не нужно работать с единой кодовой
   базой.
5. Это самый простой способ обеспечить автоматическое
   масштабирование.
6. И тут где-то замешан Докер.
   

Заключение

На этой радостной ноте предлагаю закончить. В следующий раз поговорим о том, когда стоит применять такой архитектурный стиль как микросервисная архитектура.

Привет, хабр. Прямо сейчас в OTUS открыт набор на новый поток курса Software Architect. В преддверии старта курса хочу поделиться с вами своей авторской статьёй.

---

Введение

Выбор архитектурного стиля является одним из основополагающих технических решений при построении информационной системы. В этой серии статей я предлагаю разобрать самые популярные архитектурные стили построения приложений и ответить на вопрос когда какой архитектурный стиль является наиболее предпочтительным. В процессе изложения я постараюсь провести логическую цепочку, которая объясняет развитие архитектурных стилей от монолитов до микросервисов.

Немного истории

Если вы попробуете задать вопрос разработчикам: Зачем нужны микросервисы?, то вы получите самые различные ответы. Вы услышите, что микросервисы улучшают масштабирование, упрощают понимание кода, улучшают отказоустойчивость, иногда можно услышать, что они позволяют очистить код. Давайте обратимся к истории, чтобы понять, какую цель приследовало появление микросервисов.

Если говорить вкратце, то микросервисы в нашем текущем понимании возникли следующим образом: в 2011 Джеймс Льюис, анализируя работы различных компаний, обратил внимание на появление нового паттерна micro-app, который оптимизировал SOA с точки зрения ускорения развертывания сервисов. Несколько позже, в 2012 году, на архитектурном саммите паттерн был переименован в микросервис. Таким образом, первоначальной целью внедрения микросервисов было улучшение пресловутого time to market.

На волне хайпа микросервисы были в 2015 году. По некоторым исследованиям, ни одна конференция не обходилась без доклада на тему микросервисов. Более того, некоторые конференции были посвящены исключительно микросервисам. Сейчас же очень многие проекты начинаются с применением данного архитектурного стиля, а если проект содержит тонны legacy-кода, то наверняка активно осуществляется миграция на микросервисы.

Несмотря на все вышесказанное, до сих достаточно небольшое количество разработчиков может определить понятие микросервис. Но об этом мы поговорим несколько позже

Монолит

Архитектурным стилем, противопоставляемом микросервисному, является монолит (или все в одном). Что такое монолит рассказывать, наверное, не имеет смысла, поэтому я сразу перечислю недостатки этого архитектурного стиля, которые инициировали дальнейшее развитие архитектурных стилей: размер, связанность, развертывание, масштабируемость, надежность и косность. Ниже я предлагаю озномится с каждым из недостатков отдельно.

Размер

Монолит очень большой. И общается он как правило с очень большой базой данных. Приложение становится слишком большим, чтобы его мог понять один разработчик в принципе. С монолитом хорошо работать могут только те, кто провел за этим кодом достаточно много времени, тогда как новички потратят очень много времени на попытки разобраться с монолитом и не факт, что разберутся. Обычно при работе с монолитом всегда есть некоторый условный senior, который знает монолит более-менее хорошо и бьет по рукам в течении года-полутора других новых разработчиков. Естественно, что такой условный senior является единой точкой отказа, и его уход может привести к гибели монолита.

Связанность

Монолит представляет из себя большой комок грязи (big ball of mud), изменения в котором могут привести к непредсказуемым последствиям. Внося изменения в одном месте, можно повредить монолит в другом (то самое ухо почесал, *@ отвалилась). Связано это с тем, что компоненты в монолите имеют очень сложные и, главное, неочевидные взаимосвязи.

Развертывание

Развертывание монолита ввиду сложных взаимосвязей между его компонентами это долгий процесс со своим ритуалом. Такой ритуал обычно не окончательно стандартизирован и передается из уст в уста.

Масштабируемость

Модули монолита могут иметь конфликтующие потребности в ресурсах, из-за чего необходимо искать компромисс с точки зрения железа. Представьте себе, что у вас монолит состоит из сервисов A и B. Сервис A требователен к размеру жесткого диска, а сервис B к оперативной памяти. В таком случае, либо машина, на которую ставится монолит, должна поддерживать требования обоих сервисов, либо придется руками, искуственно один из сервисов отключать.

Еще один пример (более классический): сервис A намного более популярен, чем сервис B, поэтому вы хотите, чтобы сервисов A было 100, а сервисов B было 10. Опять-таки два варианта: либо разворачиваем 100 полноценных монолитов, либо на каких-то из них руками сервисы B придется отключать.

Надежность

Поскольку все сервисы находятся вместе, если монолит падает, то падают все сервисы сразу. На самом деле, возможно это не так уж и плохо, по крайней мере частичных отказов в распределенной системе не будет, но с другой стороны, из-за ошибки в функциональности, которую использует 0.001% пользователей, вы можете потерять всех пользователей вашей системы.

Косность

Ввиду размера монолита тяжело перейти на новые технологии. Как следствие, отдельной задачей вырисовывает удержание того самого условного senior'а. Выбранный на старте проекта технологический стек может стать блоком, препятствующим развитию продукта.

Заключение

В следующий раз мы поговорим о том, как люди попытались решить обозначенные проблемы, перейдя к компонентам и SOA.

Читать ещё:

• Почему SQL Server не гарантирует сортировку результатов без ORDER BY
• Архитектура для разработчиков и админов: кому какие навыки нужны?