Сравнение микросервисной и монолитной архитектур

Организации могут извлечь выгоду как из монолитной архитектуры, так и из микросервисной в зависимости от ряда различных факторов. При использовании монолитной архитектуры удобно создавать приложения на основе одной базы кода, поэтому ее основное преимущество заключается в быстроте разработки.

К преимуществам монолитной архитектуры можно отнести следующие особенности.

Простое развертывание. Использование одного исполняемого файла или каталога упрощает развертывание.

Разработка. Приложение легче разрабатывать, когда оно создано с использованием одной базы кода.

Производительность. В централизованной базе кода и репозитории один интерфейс API часто может выполнять ту функцию, которую при работе с микросервисами выполняют многочисленные API.

Упрощенное тестирование. Монолитное приложение представляет собой единый централизованный модуль, поэтому сквозное тестирование можно проводить быстрее, чем при использовании распределенного приложения.

Удобная отладка. Весь код находится в одном месте, благодаря чему становится легче выполнять запросы и находить проблемы.

Как и в случае с Netflix, монолитные приложения работают достаточно эффективно до тех пор, пока они не становятся слишком большими и не вызывают проблем с масштабированием. Чтобы внести небольшое изменение в одну функцию, необходимо выполнить компиляцию и тестирование всей платформы, что противоречит agile-подходу, которому отдают предпочтение современные разработчики.

К недостаткам монолитной архитектуры можно отнести следующие особенности.

Снижение скорости разработки. Большое монолитное приложение усложняет и замедляет разработку.

Масштабируемость. Невозможно масштабировать отдельные компоненты.

Надежность. Ошибка в одном модуле может повлиять на доступность всего приложения.

Препятствия для внедрения технологий. Любые изменения в инфраструктуре или языке разработки влияют на приложение целиком, что зачастую приводит к увеличению стоимости и временных затрат.

Недостаточная гибкость. Возможности монолитных приложений ограничены используемыми технологиями.

Развертывание. При внесении небольшого изменения потребуется повторное развертывание всего монолитного приложения.

Микросервисная архитектура (или просто «микросервисы») представляет собой метод организации архитектуры, основанный на ряде независимо развертываемых служб. У этих служб есть собственная бизнес-логика и база данных с конкретной целью. Обновление, тестирование, развертывание и масштабирование выполняются внутри каждой службы. Микросервисы разбивают крупные задачи, характерные для конкретного бизнеса, на несколько независимых баз кода. Микросервисы не снижают сложность, но они делают любую сложность видимой и более управляемой, разделяя задачи на более мелкие процессы, которые функционируют независимо друг от друга и вносят вклад в общее целое.

Внедрение микросервисов зачастую тесно связано с DevOps, поскольку они лежат в основе методики непрерывной поставки, которая позволяет командам быстро адаптироваться к требованиям пользователей.

Компания Atlassian начала переход к микросервисам в 2018 году после того, как столкнулась с проблемами роста и масштабирования Jira и Confluence. Мы обнаружили, что наши монолитные архитектуры с одним держателем, работающие в локальной среде, не получится масштабировать в соответствии с будущими потребностями.

Мы решили изменить архитектуру Jira и Confluence и перенести эти продукты из монолитной системы с одним держателем и сохранением состояния в облачные приложения с несколькими держателями и без сохранения состояния, размещенные в Amazon Web Services (AWS). Затем мы решили, что постепенно разобьем эти приложения на микросервисы. Проект получил название «Головокружение», которое появилось после того, как старший разработчик сказал: «Мне очень нравится эта идея, но от нее голова идет кругом». Это наш крупнейший инфраструктурный проект: переход на AWS занял два года, в результате чего всего за 10 месяцев нам удалось перенести более 100 000 клиентов без перерывов в обслуживании. Кроме того, мы собираемся разбить службы на микросервисы.

Микросервисы не являются волшебной палочкой, но они решают ряд проблем, с которыми сталкиваются растущие компании при развитии ПО. Поскольку архитектура микросервисов состоит из независимо работающих модулей, каждую службу можно разрабатывать, обновлять, развертывать и масштабировать отдельно от остальных. Обновления можно выполнять чаще, повышая надежность, время бесперебойной работы и производительность программного обеспечения. Раньше мы выпускали обновления раз в неделю, а теперь делаем это до двух-трех раз в день.

Благодаря микросервисам мы можем увереннее масштабировать команды и географические области по мере роста Atlassian за счет разделения по линиям владения службами. Перед тем как мы начали работу над проектом «Головокружение», у Atlassian было пять разных центров разработки по всему миру. Возможности этих распределенных команд были ограничены централизованным монолитом, и нам нужно было поддерживать их автономно. Микросервисы позволяют нам это делать.

К преимуществам проекта «Головокружение» можно отнести ускоренное развертывание, возможность аварийного восстановления, снижение затрат и повышение производительности. Благодаря этому мы можем быстрее достигать поставленной цели, обеспечивая при этом дополнительную инкрементную поставку ценности для клиентов.

Кроме того, микросервисы упрощают для команд обновление кода и ускоряют циклы релиза благодаря непрерывной интеграции и непрерывной поставке (CI/CD). Команды могут поэкспериментировать с кодом и вернуться к предыдущей версии, если что-то пойдет не так.

Таким образом, микросервисы дают следующие преимущества.

Гибкость. Продвигайте гибкие методы работы среди небольших команд, которые регулярно выполняют развертывание.

Гибкое масштабирование. Когда микросервис достигает предельной нагрузки, можно быстро выполнить развертывание новых экземпляров данной службы в сопутствующем кластере и снизить нагрузку. Теперь мы работаем с несколькими держателями и без сохранения состояния, а клиенты распределены по различным экземплярам. С таким подходом мы можем поддерживать экземпляры гораздо большего размера.

Непрерывное развертывание. Теперь у нас есть регулярные и ускоренные циклы релиза. Раньше мы выпускали обновления раз в неделю, а теперь можем делать это примерно два-три раза в день.

Легкость обслуживания и тестирования. Команды могут экспериментировать с новыми функциями и возвращаться к предыдущей версии, если что-то не работает. Это упрощает обновление кода и ускоряет выпуск новых функций на рынок. Кроме того, в отдельных службах легко находить и исправлять ошибки и баги.

Независимое развертывание. Микросервисы представляют собой отдельные модули, поэтому с ними можно легко и быстро выполнять независимое развертывание отдельных функций.

Гибкость технологий. При использовании архитектуры микросервисов команды могут выбирать инструменты с учетом своих предпочтений.

Высокая надежность. Развертывая изменения для конкретной службы, можно не бояться, что приложение выйдет из строя целиком.

Довольные команды. Команды Atlassian, работающие с микросервисами, гораздо лучше отзываются о своей работе благодаря автономности и возможности самостоятельно создавать и развертывать приложения, не дожидаясь одобрения запроса pull в течение нескольких недель.

Когда мы перешли от небольшого количества монолитных баз кода к множеству распределенных систем и служб, которые теперь составляют основу наших продуктов, возникла непредвиденная сложность. Поначалу нам не удавалось добавлять новые возможности с прежней скоростью и уверенностью. Микросервисы могут сделать процесс разработки сложнее и привести к его разрастанию — быстрому и неуправляемому росту. Иногда бывает сложно определить, как различные компоненты связаны друг с другом, кто владеет конкретным программным компонентом или как избежать вмешательства в работу зависимых компонентов.

С помощью проекта «Головокружение» мы создали общие функциональные возможности, которые станут основой существующих и будущих продуктов (как приобретенных, так и разработанных самостоятельно). Если ваша компания разрабатывает только один продукт, микросервисы могут и не понадобиться.

К недостаткам микросервисов можно отнести следующие особенности.

Разрастание процесса разработки. Микросервисы усложняют работу по сравнению с монолитной архитектурой, поскольку в различных местах возникает все больше служб, созданных несколькими командами. Если разрастание не контролируется должным образом, оно приводит к замедлению разработки и снижению операционной эффективности.

Экспоненциальный рост расходов на инфраструктуру. У каждого нового микросервиса может быть своя стоимость комплекта тестов, инструкций по развертыванию, инфраструктуры хостинга, инструментов мониторинга и т. д.

Дополнительные организационные расходы. Командам требуется дополнительный уровень коммуникации и сотрудничества, чтобы координировать работу над обновлениями и интерфейсами.

Проблемы при отладке. У каждого микросервиса свой набор журналов, что усложняет отладку. Кроме того, дополнительные затруднения могут возникать в том случае, когда один бизнес-процесс выполняется на нескольких машинах.

Отсутствие стандартизации. Без общей платформы может возникнуть ситуация, в которой расширяется список языков, стандартов ведения журналов и средств мониторинга.

Отсутствие ясности в вопросах владения. По мере появления новых служб увеличивается и количество работающих над ними команд. Со временем становится сложнее определить, какие службы команда может использовать и к кому следует обращаться за поддержкой.

Многие проекты начинаются как монолитные, а затем, по мере развития, переходят к архитектуре микросервисов. По мере добавления в монолитный проект новых возможностей рано или поздно возникают сложности при работе нескольких разработчиков с единой базой кода. Учащаются конфликты в коде и увеличивается риск того, что при обновлении одной возможности появятся баги в другой, не связанной возможности. Если такие нежелательные ситуации возникают, возможно, настало время обсудить переход на микросервисы.

Ниже приведены рекомендации, которые мы сформулировали в процессе перехода.

В январе 2016 года у нас было около 15 микросервисов. Сейчас их более 1300. Мы перенесли 100 000 клиентов в облако, разработали при этом новую платформу, изменили нашу культуру разработки и в итоге создали новые инструменты. Теперь у нас есть довольные автономные команды и более развитая культура DevOps.

Микросервисы могут подойти не всем. Если устаревшее монолитное приложение работает без нареканий, его разрушение может не стоить усилий. Однако архитектура микросервисов может оказаться полезной по мере роста организации и повышения требований к приложениям.

Поскольку во многих организациях используются микросервисы с распределенной архитектурой, компания Atlassian разработала продукт Compass, предназначенный для управления сложными распределенными архитектурами по мере их масштабирования. Это расширяемая платформа для разработчиков, которая объединяет разрозненные сведения по сотрудничеству и всем результатам разработки в едином центре с возможностью поиска.