میکروسرویس چیست؟
+ باید ها و نباید های آموزش و بررسی مسیر شغلی
تاریخ به روز رسانی: ۳۰ دی ۱۴۰۲
مقدمه
فهرست مقاله...
- معماری نرم افزار یا Software Architecture
- میکروسرویس Microservice چیست؟
- معماری سرویس گرا (Service Oriented Architecture) چیست؟
- معماری یکپارچه یا Monolithic Architecture چیست؟
- تفاوت های معماری میکروسرویس، سرویس گرا و مونولیتیک
- مفاهیم کلیدی معماری میکروسرویس (Microservice)
- مزایا و معایب میکروسرویس
- چه زمانی باید از میکروسرویس ها استفاده کنیم؟
- مهاجرت از معماری یکپارچه به میکروسرویس ها
- برخی از شرکتهای بزرگ دنیا که از معماری میکروسرویس (Microservice) استفاده میکنند
- باید ها و نباید های آموزش میکروسرویس
- شغل های مرتبط و راهنمای مسیر شغلی معمار ارشد نرم افزار
- API Gateway چیست؟ (تعامل با میکروسرویسها)
- ارتباط بین سرویس ها در معماری میکروسرویس به چه شکل است!؟
- تکنولوژی های ارتباطی بین سرویس ها در میکروسرویس
- Service Discovery در معماری میکروسرویس
- مدیریت دادهها در میکروسرویس
- آشنایی با روش های انتشار در میکروسرویس ها
- حرف آخر در مورد معماری میکروسرویس
- معماری نرم افزار یا Software Architecture
- میکروسرویس چیست؟
- معماری سرویسگرا (Service Oriented Architecture) چیست؟
- معماری یکپارچه یا Monolithic Architecture چیست؟
- تفاوتهای معماری میکروسرویس، سرویسگرا و مونولیتیک
- مفاهیم کلیدی معماری میکروسرویس (Microservice)
- مزایا و معایب میکروسرویس
- چه زمانی باید از میکروسرویسها استفاده کنیم؟
- مهاجرت از معماری یکپارچه به میکروسرویسها
- برخی از شرکتهای بزرگ دنیا که از معماری میکروسرویس (Microservice) استفاده میکنند
- بایدها و نبایدهای آموزش میکروسرویس
- شغل های مرتبط و راهنمای مسیر شغلی معمار ارشد نرم افزار
- API Gateway چیست؟ (تعامل با میکروسرویسها)
- ارتباط بین سرویسها در معماری میکروسرویس به چه شکل است!؟
- تکنولوژی های ارتباطی بین سرویس ها در میکروسرویس
- Service Discovery در معماری میکروسرویس
- مدیریت دادهها در میکروسرویس
- آشنایی با روشهای انتشار در میکروسرویسها
- حرف آخر در مورد معماری میکروسرویس
معماری نرم افزار یا Software Architecture
در طول زمان، تاریخچه معماری نرم افزار به عنوان منعکس کننده تکامل شیوه های توسعه نرم افزار (Software Development) عمل کرده و به واسطه آن، اهمیت سیستم های نرم افزاری ساختارمند، سازماندهی شده و مقیاس پذیر به طور کامل قابل درک است. از کدهای ماشینی دهه پنجاه گرفته تا دنیای میکروسرویس فعلی، معماری نرم افزار نقش بسزایی در نحوه طراحی و ساخت نرم افزار ایفا میکند.
میکروسرویس Microservice چیست؟
میکروسرویس (Microservice) یک الگوی معماری نرمافزاری است که در آن برنامههای نرمافزاری به شکل سرویسهای کوچکتر و مستقل از یکدیگر طراحی و پیادهسازی میشوند. در این الگو، برنامه اصلی به صورت یک مجموعه از سرویسهای کوچک (میکروسرویسها) تقسیم میشود، هر کدام از این سرویسها مسئولیتهای خاص خود را انجام میدهند و با استفاده از API با یکدیگر ارتباط برقرار میکنند.
مقاله مرتبط
معماری سرویس گرا (Service Oriented Architecture) چیست؟
معماری سرویس گرا (SOA) یک سبک معماری نرم افزار محسوب میشود که در آن سیستم نرم افزاری به صورت مجموعه ای از سرویس های دارای ارتباط سست ساختاردهی شدهاند. میتوانید معماری سرویسگرا را مشابه ساختار لوگو تصور کنید که در آن هر یک از اجزا کارایی مشخصی دارند. در واقع، سرویسها یا همان خدمات این معماری به گونهای طراحی میشوند که ویژگیهایی مانند ماژولاریتی، خودکفایی و مستقل بودن را دارا باشند.
مقاله مرتبط
معماری یکپارچه یا Monolithic Architecture چیست؟
فرض کنید شما برای توسعه یک نرم افزار دعوت به همکاری شده اید. از شما خواسته می شود یک فروشگاه اینترنتی کدنویسی کنید که کارش بسیار ساده است. کالا تعریف کند، امکان اتصال به درگاه اینترنتی داشته باشد و در نهایت کاربران سایت امکان خرید محصولات داشته باشند.
از آنجا که شما یک توسعه دهنده حرفهای هستید احتمالا سراغ یک ابزار خوب و یک ساختار خوب و تمیز خواهید رفت، مثلا معماری Hexagonal یا معماری Onion برای توسعه انتخاب میکنید و در نهایت یک نرم افزار بسیار تمیز توسعه میدهید. در همچین شرایطی احتمالا منطق برنامه در مرکز برنامه قرار گرفته و جاهایی که نیاز به ارتباط با زیرساخت و استفاده از ابزار دارید به جای وابسته شدن به تکنولوژی و زیرساخت از اینترفیسها استفاده میکنید و وابستگیها را به خارج از دامنه اصلی برنامه هدایت میکنید خروجی مناسب برای برنامه خودتان طراحی و پیاده سازی میکنید.
هر چند در این روش از نظر منطقی برنامه ما کاملا ماژولار طراحی و پیاده سازی شده است اما در واقع کل این ماژول ها کاملا وابسته به هم هستند و در قالب یک بسته نرم افزاری روی خروجی قرار میگیرند. اینکه این یک بسته نرم افزاری دقیقا چه چیزی است بستگی به تکنولوژیهای مورد استفاده شما دارد اما در محیط NET. شما یک یا چند اسمبلی دارید که در نهایت به عنوان خروجی برنامه شما شناخته خواهند شد و هر جایی نیاز به نرم افزار داشته باشید کل این اسمبلیها باید در کنار هم بسته بندی بشوند و خدمات خودشان را ارائه بدهند.
توسعه برنامه به این روش بسیار فراگیر و مرسوم است. البته این فراگیری دلیل خوبی دارد و آن سادگی در توسعه و نصب برنامه است. ابزارها و IDEها به سادگی این قابلیت را در اختیار شما قرار میدهند که یک برنامههای خودتان را توسعه بدید و نصب و راه اندازی کنید. با یک نصب ساده قابلیت تست کل برنامه را دارید و برای راه اندازی نسخه جدید برنامه فقط کافیه بستههای نرم افزاری خودتان را کپی کنید و همه چیز آماده است. این روش توسعه همون چیزی است که در اصطلاح ما به آن Monolithic میگوییم.
مقاله مرتبط
تفاوت های معماری میکروسرویس، سرویس گرا و مونولیتیک
در این بخش، معماری میکروسرویس، سرویس گرا (SOA) و مونولیتیک را از جوانب مختلف با یکدیگر مقایسه میکنیم.
دانه بندی (Granularity | بخش بخش بودن)
دانه بندی (Granularity | بخش بخش بودن)
در معماری میکروسرویس و سرویس گرا روی ماژولاریتی تاکید فراوانی وجود دارد. با این وجود، در میکروسرویس سطح Granularity بیشتر است و به دنبال آن خدمات به صورت مشخصتری تعریف میشوند.
مشارکت پذیری و تعامل
مشارکت پذیری و تعامل
در حالی که هر سه معماری مذکور با هدف همکاری و تطبیق با سایر بخشها ارائه شدهاند، اما معمولا در SOA به پروتکلهای استاندارد شده اکتفا میشود و در معماری میکروسرویس انعطاف پذیری بیشتری در زمینه انتخاب تکنولوژی برای شما فراهم خواهد شد.
مقیاس پذیری
مقیاس پذیری
معماری میکروسرویس به شما اجازه میدهد مقیاس هر یک از سرویسها را به صورت مستقل افزایش دهید. اما اگر اپلیکیشن شما دارای معماری مونولیتیک یا SOA باشد، لازم است تمام اپلیکیشن را مقیاس گذاری کنید.
پیچیدگی توسعه
پیچیدگی توسعه
علیرغم اینکه توسعه اپلیکیشن با معماری مونولیتیک در ابتدای مسیر به سادگی انجام میشود، اما با گسترش اپلیکیشن، مدیریت آن با چالش های مختلفی همراه خواهد بود.
بهره وری منابع
بهره وری منابع
معمولا معماری سرویس گرا و میکروسرویس بهره وری منابع مناسبتری را ارائه میدهند. چون در این دو معماری میتوان فقط به سرویسهایی منبع تخصیص داد که به آن نیاز داشته باشند. به این ترتیب از بلااستفاده شدن آنها جلوگیری میشود.
مدیریت تغییرات
مدیریت تغییرات
معماری میکروسرویس و SOA در مدیریت تغییرات از روش آسانتری پشتیبانی میکنند. چون در آنها امکان بروزرسانی هر یک از سرویسها، بدون تغییر کل سیستم وجود دارد. در صورتی که معماری مونولیتیک بررسی بیشتری در این زمینه نیاز دارد.
مقاله مرتبط
مفاهیم کلیدی معماری میکروسرویس (Microservice)
سرویسهای مستقل
سرویس های مستقل
هر میکروسرویس به صورت مستقل توسعه و مدیریت میشود. این به توسعهدهندگان امکان میدهد به تعداد کمتری از کد مرتبط با سرویس مشغول شوند و در نتیجه، توسعه و تست سریعتر و آسانتری داشته باشند.
تعامل از طریق API
تعامل از طریق API
سرویسهای مختلف از طریق رابط های برنامهنویسی (API) با یکدیگر ارتباط برقرار میکنند. این APIها معمولاً بر اساس پروتکلهای معروفی مانند HTTP یا gRPC پیادهسازی میشوند.
مستقل از زبان و فریمورک
مستقل از زبان و فریمورک
هر سرویس میتواند با زبان و فریمورک متناسب با نیاز خود پیادهسازی شود. این انعطاف به توسعهدهندگان امکان میدهد بهترین ابزارها را برای هر سرویس انتخاب کنند.
توسعه و بهروزرسانی به صورت جداگانه
توسعه و بروزرسانی به صورت جداگانه
توسعه، تست و بهروزرسانی هر میکروسرویس به صورت جداگانه انجام میشود. این به تیمهای توسعه اجازه میدهد تغییرات را به سرعت در سرویسهای خود اعمال کنند بدون تأثیر بر بقیه سیستم.
مدیریت داده مستقل
مدیریت داده مستقل
هر سرویس میتواند دادههای خود را به صورت مستقل مدیریت کند. این امر به ازایگانی و انعطافپذیری بیشتر در مورد پایگاهدادهها و مدیریت دادهها منجر میشود.
مدیریت کاملاً خودکار
مدیریت کاملاً خودکار
برای پیادهسازی معماری میکروسرویس، ابزارها و خودکارسازیها برای مدیریت و مانیتورینگ به شدت مهم هستند. این ابزارها میتوانند در مانیتور کردن عملکرد سرویسها، ردیابی خطاها، و مدیریت کانتینرها (مانند Docker) کمک کنند.
در کل، معماری میکروسرویس به توسعهدهندگان اجازه میدهد تا برنامههای نرمافزاری را به شکل قطعات کوچکتر و قابل مدیریت تر تقسیم کنند و از انعطاف، توسعه سریعتر و بهرهوری بیشتری در توسعه و مدیریت برنامهها بهرهبرند.
مزایا و معایب میکروسرویس
برنامهنویسی، فرآیندی است که با استفاده از آن، افراد قادر به ساخت و ویرایش نرمافزارها هستند. این حرفه از مزایا و معایب مخصوص به خود برخوردار است. در این مطلب، به بررسی ویژگیهای مثبت و منفی این حرفه میپردازیم.
مزایای برنامه نویسی
- انعطافپذیری (Flexibility)
- مقیاسپذیری (Scalability)
- توسعه موازی (Parallel Development)
- مدیریت پیچیدگی (Complexity Management)
- توسعه مستقل (Independent Development)
- مدیریت بهتر خطاها (Better Error Handling)
- استفاده مجدد (Reusability)
- مزیت رقابتی (Competitive Advantage)
- مستندسازی (Documentation)
- ادغام و تست آسانتر (Easier Integration and Testing)
- توسعه چندزبانه (Polyglot Development)
- قابلیت انتخاب فناوری (Technology Choice)
مزایای میکروسرویس
انعطافپذیری (Flexibility)
انعطاف پذیری (Flexibility)
یکی از مزایای اصلی معماری میکروسرویس، انعطافپذیری بالا است. این به معنای این است که هر میکروسرویس به صورت مستقل توسعه و بهروزرسانی میشود. این امکان را به توسعهدهندگان میدهد تا بدون تأثیر بر دیگر میکروسرویسها، تغییرات در خدمات خود ایجاد کنند.
مقیاسپذیری (Scalability)
مقیاس پذیری (Scalability)
با توجه به اینکه هر میکروسرویس به صورت مستقل مدیریت میشود، مقیاسپذیری آن به سهولت امکانپذیر است. در صورت نیاز به افزایش ترافیک یا ظرفیت، میتوان هر میکروسرویس را به تنهایی مقیاس بندی کرد.
توسعه موازی (Parallel Development)
توسعه موازی (Parallel Development)
با معماری میکروسرویس، تیمهای توسعه میتوانند به موازات کار کنند. این به توسعهدهندگان امکان میدهد تا به موقعتر و با سرعتتر از قابلیتها و ویژگیهای جدید در میکروسرویسها بهرهبرداری کنند.
مدیریت پیچیدگی (Complexity Management)
مدیریت پیچیدگی (Complexity Management)
معماری میکروسرویس به تجزیه و تحلیل بزرگترین وظایف به وظایف کوچکتر و مدیریتپذیرتر کمک میکند. این کاهش پیچیدگی و سادهتر شدن توسعه و مدیریت سیستم را تسهیل میکند.
توسعه مستقل (Independent Development)
توسعه مستقل (Independent Development)
هر میکروسرویس به صورت مستقل توسعه و مدیریت میشود. این امکان را به توسعهدهندگان میدهد تا به توقف سرویسهای دیگر در صورت نیاز بدون تأثیر بر کل سیستم کار کنند.
مدیریت بهتر خطاها (Better Error Handling)
مدیریت بهتر خطاها (Better Error Handling)
در معماری میکروسرویس، هر میکروسرویس به صورت مستقل مدیریت میشود، این به این معناست که خطاها در یک میکروسرویس تأثیری بر سایر میکروسرویسها ندارند و میتوانند به بهترین شکل ممکن مدیریت شوند.
استفاده مجدد (Reusability)
استفاده مجدد (Reusability)
معماری میکروسرویس امکان استفاده مجدد از میکروسرویسها را به سادگی فراهم میکند. این به توسعهدهندگان این امکان را میدهد که خدمات را در پروژههای مختلف مجدداً استفاده کنند.
مزیت رقابتی (Competitive Advantage)
مزیت رقابتی (Competitive Advantage)
با استفاده از معماری میکروسرویس، شرکتها میتوانند به سرعت خدمات و ویژگیهای جدید را به مشتریان ارائه دهند. این امر میتواند به شرکتها در تبلیغات و جذب مشتریانهای جدید کمک کند و از آنها مزیت رقابتی بر دیگران را به دست آوردند.
مستندسازی (Documentation)
مستندسازی (Documentation)
هر میکروسرویس به صورت مستقل مستندسازی میشود. این به توسعهدهندگان و تیمهای فنی اطلاعات دقیقی در مورد عملکرد و رابطهای هر میکروسرویس را فراهم میکند.
ادغام و تست آسانتر (Easier Integration and Testing)
ادغام و تست آسانتر (Easier Integration and Testing)
به دلیل طراحی مستقل میکروسرویسها، ادغام و تست آنها آسانتر میشود. این به توسعهدهندگان امکان میدهد تا واحدهای کوچکتر را به صورت مستقل تست و ادغام کنند.
توسعه چندزبانه (Polyglot Development)
توسعه چندزبانه (Polyglot Development)
از آنجا که هر میکروسرویس به صورت مستقل توسعه میشود، توسعهدهندگان میتوانند زبانهای برنامهنویسی مختلف را برای پیادهسازی میکروسرویسها استفاده کنند.
قابلیت انتخاب فناوری (Technology Choice)
قابلیت انتخاب فناوری (Technology Choice)
با استفاده از معماری میکروسرویس، شرکتها میتوانند فناوریهای مختلف را برای هر میکروسرویس انتخاب کنند که بهترین عملکرد و پاسخدهی به نیازهای آن میکروسرویس را دارد.
معایب میکروسرویس
با وجود مزیتهای گوناگون میکروسرویس ، این الگوی معماری نرم افزاری کاستیهایی نیز دارد که در ادامه به آنها میپردازیم.
افزایش پیچیدگی
افزایش پیچیدگی
میکروسرویس ها یک اپلیکیشن را به خدمات یا همان سرویسهای کوچکتر و مستقل تقسیم میکنند. این کار میتواند مدیریت هر یک از این سرویسها را تسهیل دهد. اما در کنار آن، درجه پیچیدگی هماهنگی و ارتباط این سرویسها و در مجموع پیچیدگی معماری سیستم را افزایش خواهد داد.
سربار ارتباطی
سربار ارتباطی
ارتباط میان میکروسرویس ها روی یک شبکه رخ میدهد و معمولاً از طریق API فراهم میشود. این ارتباطات از لحاظ مقدار تاخیر (Latency) و ترافیک شبکه دارای سربار (Overhead) است، اما در معماری مونولیتیک (Monolithic) تمام فراخوانیهای تابع به صورت داخلی هستند و به دنبال آن سریعتر خواهند بود.
چالش در تست و عیب زدایی
چالش در تست و عیب زدایی
به دلیل وجود چندین سرویس مستقل، آزمایش (Test) و اشکالزدایی (Debugging) نسبتاً پیچیده است. به بیان ساده، تشخیص مشکلات در این فضای توزیع شده و اطمینان از اینکه تمام سرویسها همزمان به درستی کار میکنند، میتواند امری زمانبر و همراه با چالش به حساب بیاید.
مدیریت داده ها
مدیریت داده ها
ایجاد هماهنگی سراسر میکروسرویسها امری چالشی است. در واقع حفظ و نگهداری سازگاری دادهها (Data Consistency) و اطمینان از اینکه سرویسها به دادههای مورد نیاز دسترسی دارند یا خیر، امری پیچیده محسوب میشود.
پیچیدگی در مقیاس پذیری (Scalability)
پیچیدگی در مقیاس پذیری (Scalability)
در حالی که میکروسرویس ها مزیت افزایش مقیاس هر یک از اجزای سیستم به صورت جداگانه را دارا هستند، اما تعیین زمان و نحوه افزایش مقیاس کامپوننتهای آن امری مهم است و تامین بیش از حد میتوانند به افزایش هزینهها منجر شود.
در این قسمت اصلیترین چالشهای استفاده از معماری میکروسرویس را شرح دادیم. با وجود اینکه این معماری دارای برخی معایب است، اما همچنان میتواند به عنوان یک انتخاب ارزشمند برای اپلیکیشنهای گسترده و پیچیده باشد و به نیازمندیهایی مانند مقیاس پذیری، انعطاف و بهبود پذیری بالا پاسخ بدهد. بنابراین پیش از هر تصمیمی، لازم است تمام نیازها و و محدودیتهای سازمان به صورت دقیق مورد بررسی قرار داده شوند و در مرحله بعد این تصمیم گرفته شود که آیا شرایط سازمان و میکروسرویس ها در سازگاری هستند یا خیر.
چه زمانی باید از میکروسرویس ها استفاده کنیم؟
در حالی که معماری میکروسرویس مزیتهای متعددی دارد، باید در شرایط خاصی از آن استفاده کرد. در این بخش سناریوهای مختلفی را بررسی میکنیم که به کارگیری معماری میکروسرویس در آنها مطلوب محسوب است.
- پیچیدگی اپلیکیشن و وجود کامپوننتها و کاراییهای مختلف در آن
- وجود لودهای کاری مختلف و نیاز به افزایش مقیاس در برخی اجزا یا سرویسها
- نیاز به استفاده از تکنولوژیهای مختلف
- توسعه و استقرار سریع و نیاز به کار کردن سرویسها به صورت همروند
- وجود چرخه های Release مستقل برای بخش های گوناگون اپلیکیشن
- نیاز به مجتمع سازی سرویس های شخص ثالث (Third-Party)
- نیاز به امنیت و کنترل بیشتر روی داده
مهاجرت از معماری یکپارچه به میکروسرویس ها
اگر بخواهید معماری نرم افزار خود را از مونولیتیک به میکروسرویس تغییر دهید، لازم است فرآیند آن را با دقت و به درستی انجام دهید تا بدین طریق این مهاجرت موفق آمیز باشد. به منظور انجام این کار، اقدامات زیر ضروری محسوب میشوند.
- تعریف اهداف و دلایل مهاجرت به میکروسرویس ها
- بررسی و تجزیه و تحلیل دقیق سیستم فعلی
- شناسایی مرزهای مربوط به سرویسها و طراحی دقیق میکروسرویس ها
- پیادهسازی الگوهای مجتمعسازی (Integration Patterns)
- جداسازی پایگاه داده و مایگریشن دادهها
- آزمایش و اطمینان از کیفیت
- استقرار (Deployment) و مقیاس گذاری
- استفاده از ابزارهای مانیتورینگ به منظور بررسی کارایی
- به کارگیری DevOps و CI/CD
- مایگریشن افزایشی و به صورت تدریجی
- مستندسازی و ارائه آموزش به تیمهای مختلف سازمان
- حفظ و نگهداری پس از مایگریشن
- ارزیابی میزان موفقیت و مقایسه آن با اهداف ابتدایی
برخی از شرکت های بزرگ دنیا که از معماری میکروسرویس (Microservice) استفاده میکنند
شرکت Netflix
شرکت Netflix
شرکت Netflix یکی از معروفترین شرکتهایی است که از معماری میکروسرویس به عنوان بخشی از معماری نرمافزاری خود بهره میبرد. این معماری در Netflix به بهبود عملکرد و انعطافپذیری خدمات کمک کرده است. Netflix به عنوان یکی از بزرگترین سرویسهای استریمینگ ویدئو در جهان، از معماری میکروسرویس برای پشتیبانی از سیستمهای استریمینگ خود استفاده میکند. هر کامپوننت از این سیستم به عنوان یک میکروسرویس مستقل طراحی شده است.
شرکت Uber
شرکت Uber
معماری میکروسرویس نقش مهمی در عملکرد Uber داشته است. Uber به عنوان یک سرویس ارائهدهنده تاکسی و اتومبیلهای خصوصی با توجه به مقیاس بزرگی که دارد، از معماری میکروسرویس برای مدیریت خدمات خود و ارتقاء انعطافپذیری و کیفیت خدمات به مشتریان خود بهرهبرداری میکند. یکی از اصلیترین خدمات Uber، سیستم رزرو تاکسی است. این سیستم به چندین میکروسرویس کوچک تقسیم شده است که هر کدام به تشخیص مکان، مدیریت درخواستها، محاسبه هزینهها، پرداخت و غیره متعلق هستند. این تقسیم بندی به بهبود عملکرد و توسعهپذیری کمک میکند. همچنین Uber دارای یک سیستم پرداخت پیچیده است که از میکروسرویسهای مختلفی برای پردازش تراکنشهای مالی استفاده میکند. این امر به بهبود امنیت و دقت پرداختها کمک میکند.
شرکت Airbnb
شرکت Airbnb
Airbnb، به عنوان یکی از بزرگترین پلتفرمهای اجاره مسکونی در جهان، از معماری میکروسرویس به منظور ارائه خدمات به میلیونها میزبان و مسافر در سراسر جهان استفاده میکند. این معماری به Airbnb امکان میدهد تا با انعطافپذیری بالا، بهبود کارایی و توسعه سریعتر خدمات و ویژگیهای جدید را ارائه دهد. سیستم رزرو و اجاره مسکونی به عنوان هسته اصلی Airbnb، این سیستم به چندین میکروسرویس کوچک تقسیم شده است. هر کدام از این میکروسرویسها مسئولیتهای مختلفی از جمله جستجوی ملک، مدیریت قیمتگذاری، مدیریت درخواستها، پرداخت و مدیریت مراجعه به مسکونی را به عهده دارند.
شرکت Twitter
شرکت Twitter
معماری فنی میکروسرویس Twitter یکی از مثالهای موفق معماری میکروسرویس در صنعت فناوری اطلاعات است. Twitter از این معماری برای ارائه خدمات میکروبلاگینگ و شبکه اجتماعی خود به صدها میلیون کاربر در سراسر جهان استفاده میکند. سرویسهای اصلی Twitter به چندین سرویس اصلی تقسیم شده است، هر کدام به عنوان یک میکروسرویس مستقل عمل میکنند. این سرویسها شامل سرویسهای تایملاین (Timeline)، اعلانات (Notifications)، مدیریت حساب کاربری، مدیریت توییتها و غیره میشوند. همچنین Twitter از معماری ابری برای اجرای سرویسهای خود استفاده میکند. آنها از ابرهای معروفی مانند Amazon Web Services (AWS) استفاده میکنند تا به توسعه و مدیریت بسیاری از اجزای معماری خود بپردازند.
بایدها و نبایدهای آموزش میکروسرویس
هر چند میکروسرویس یک معماری شناخته شده برای ساخت سیستم نرم افزاری مقیاس پذیر و قابل نگهداری است، اما بایدها و نبایدهایی وجود دارند که باید آنها را هنگام یادگیری در نظر بگیرید.
باید های آموزش میکروسرویس
درک قوانین و اصول
درک قوانین و اصول
پیش از اینکه به دنیای میکروسرویس وارد شوید، باید مطمئن باشید که درک عمیقی از مفاهیم پایه، مانند پیوست سست اجزا و ایده استقرار مستقل سرویسها، داشته باشید.
تمرکز روی پروژه های مبتدی
تمرکز روی پروژه های مبتدی
در مراحل ابتدایی آموزش میکروسرویس، روی یک سرویس کوچک و دارای تعریف مشخص کار کنید تا یادگیری و پیاده سازی آنها در مقیاس کم را بیاموزید و سپس روی سیستم های پیچیده تمرکز کنید.
طراحی مناسب برای مستقل بودن سرویسها
طراحی مناسب برای مستقل بودن سرویسها
لازم است هر یک از میکروسرویسها یک کارایی واضح و مستقل داشته باشند. به طوری که هر یک امکان کار کردن مستقل و بدون اکتفا به سایر سرویس ها را دارا باشند.
طراحی API
طراحی API
توجه کنید که طراحی API ها برای میکروسرویسها به گونهای انجام شود که Clean و همراه با مستندات باشند. زیرا طراحی صحیح و مناسب API ها یکی از موارد ضروری برای ارتباط بین سرویسها محسوب میشود.
کانتینر سازی (Containerization)
کانتینر سازی (Containerization)
یکی دیگر از بایدهای یادگیری میکروسرویس، آشنایی شما با تکنولوژیهای کانتینرسازی مثل داکر (Docker) محسوب میشود. چنین ابزارهایی در استقرار (Deployment) و مدیریت میکروسرویس ها مورد استفاده قرار میگیرند.
یادگیری CI/CD
یادگیری CI/CD
با فراگیری نحوه کار با روش های CI/CD و ابزارهای مربوطه، میتوان ساخت، تست و استقرار میکروسرویسها را خودکارسازی کرد. این موضوع باعث میشود به روزرسانیها به صورت مکرر و قابل اکتفا باشند.
گزارشگیری و مانیتورینگ
گزارشگیری و مانیتورینگ
یکی از بایدهای میکروسرویس، آشنایی با ابزارهای مانیتورینگ است. چون به واسطه گزارشگیری و مشاهده دقیق سیستم، این امکان به وجود میآید که از حفظ کارایی میکروسرویسها اطمینان پیدا کنید.
نباید های آموزش میکروسرویس
- عجله داشتن برای مهاجرت به معماری میکروسرویس
- مهندسی بیش از حد (Overengineering) معماری میکروسرویس
- عدم توجه به رمزنگاری دادهها، احراز هویت و امنیت دادهها
- بی توجهی به چالش های مربوط به الگوهای ارتباطی
- عدم مهم شمردن فرآیند تست
مقاله مرتبط
شغل های مرتبط و راهنمای مسیر شغلی معمار ارشد نرم افزار
با یادگیری میکروسرویسها میتوان به انواع موقعیت های شغلی در توسعه و معماری نرم افزار رسید. به واسطه مقیاس پذیری، قابلیت نگهداری و انعطاف پذیری میکروسرویسها، این معماری بسیار مورد توجه همگان قرار گرفته است. در ادامه به بررسی عدهای از مشاغل میپردازیم که میتوانید پس از یادگیری میکروسرویس آنها را دنبال کنید
توسعه دهنده فول استک (Full-Stack)
- برنامه نویس فول استک، حرفهای است که در آن فرد در توسعه Back-end و Front-end تخصص دارد و میتواند روی تمام جوانب توسعه وب، از طراحی UI تا مدیریت پایگاه داده، کار کند.
مهارتهای الزامی
- تسلط کامل روی یک زبان برنامه نویسی back-end
- آشنایی با یک زبان برنامه نویسی سمت front-end
- توانایی API نویسی
- آشنایی و توانایی کار با یکی از سیستمهای مدیریت پایگاه داده رابطهای (RDBMS)
- درک دقیق مفاهیم DDD و TDD
مهارتهای پیشنهادی
- آشنایی با معماری میکروسرویس
- ارتقای توانایی API نویسی
برنامه نویس Mid-Level
معمولا برنامه نویسان Mid-Level ، چند سال تجربه کار عملی در این حوزه را دارند و به درک صحیح و یکپارچهای از مفاهیم برنامه نویسی رسیدهاند.
مهارتهای الزامی
- تسلط کامل روی یک زبان برنامه نویسی (بک اند)
- درک عمیق مفاهیم DDD و TDD
- آشنایی با معماری نرم افزار میکروسرویس
- آشنایی با فرآیندهای DevOps
- توانایی کار با پایگاه های داده
- مهارت های نرم و توانایی کار تیم
مهارتهای پیشنهادی
- توسعه دانش معماری نرم افزار
- افزایش تسلط روی Design Pattern
برنامه نویس سنیور (Senior)
برنامه نویس Senior ، دارای تجربه کار حرفهای در حوزه برنامه نویسی است و درک عمیق از توسعه نرم افزار دارد. برنامه نویسان سنیور تخصص فنی بالایی دارند و تجربیات گذشته انها در به سرانجام رساندن موفقیت آمیز پروژههای پیچیده مهارتشان را نشان میدهد.
مهارتهای الزامی
- سابقه کار با سیستم های پرتراکنش
- توانایی API نویسی قوی
- تسلط به زبان های برنامه نویسی مختلف
- تسلط به انواع فریمورکها و تکنولوژیها
- آشنایی عمیق و کامل با معماری میکروسرویس
- تجربه کار بالا و در سطح سازمانی (حداقل ۷ سال)
- درک صحیح از فرآیند های Devops
مهارتهای پیشنهادی
- افزایش تجربه کار روی پروژههای مختلف
- ارتقا مهارت های برنامه نویسی
مدیر فنی (Tech Lead)
یک توسعه دهنده/برنامه نویس نرمافزار سنیور (Senior| سطح حرفهای) که وظایف راهنمایی و رهبری تیم فنی را برعهده دارد. مدیر فنی با ارائه نظرات تخصصی و مشاوره، از قرار داشتن تیم در مسیر صحیح پروژه نرم افزاری اطمینان حاصل میکند.
مهارتهای الزامی
- توانایی مدیریت و راهبری یک تیم فنی
- تعامل قوی و دارا بودن مهارت های نرم
- دارای تفکر حل مسئله و ارائه راه حل مناسب
- آشنایی کامل با معماری میکروسرویس
- درک صحیح اصول DevOps
مهارتهای پیشنهادی
- افزایش تواناییها در برقرار ارتباط با اعضای تیم
- بهبود مهارت های مدیریتی و فنی
معمار نرم افزار
- اساساً تجزیه و تحلیل تمامی فرآیند توسعه اپلیکیشن نرم افزار بر عهده معمار نرم افزار است. این فرد خبره، باید درک صحیحی از نیازمندیهای مشتری داشته باشد و بتواند آنها را به منظور پیادهسازی به برنامه نویسان ارائه دهد. توانایی تحلیل نرم افزار در سطح سازمانی، یکی از ضرورت های مورد نیاز برای شغل معمار نرم افزار به حساب میآید و فرد باید بتواند اختلاف میان نیازمندیها و راهکارهای فنی را به حداقل برساند.
مهارتهای الزامی
- توانایی مدیریت چند Tech Lead
- همگامسازی نیازمندیها با مسیر پروژه و راهنمایی فنی
- توانایی طراحی سیستمهای Enterprise
- تسلط روی چند زبان برنامه نویسی بک اند و فرانت اند
- تسلط روی مفاهیم DevOps، DDD و TDD
- توانایی طراحی فریم ورک
مهارتهای پیشنهادی
- کسب تجربه کار روی پروژههای مختلف
- ارتقای مهارتهای مدیریتی و رهبری
معمار ارشد نرم افزار
- این موقعیت شغلی وظایفی مشابه معمار نرم افزار دارا است، با این تفاوت که معمار ارشد نرم افزار سطح تجربه بالاتری دارد و تجربه کار روی پروژههای گوناگونی بدست آورده است.
مهارتهای الزامی
- توانایی مدیریت و راهنمایی چند مدیر فنی
- هماهنگیسازی نیازمندیها با مسیر پروژه
- ارائه راهنمایی و توصیه های فنی
- توانایی طراحی سیستمهای Enterprise و پیشرفته
- تسلط روی چند زبان برنامه نویسی بک اند و فرانت اند
- توانایی کار با انواع فریم ورک و تکنولوژیها
- تسلط روی مفاهیم DevOps، DDD و TDD
- داشتن مهارت کافی برای طراحی و توسعه فریم ورک
مهارتهای پیشنهادی
- افزایش مهارت تعامل با اعضای تیم
- تجربه کار روی پروژههای گوناگون
- ارتقای دیدگاه تحلیلی به صورت عمیق
البته علاوه بر فهرست فوق، شغل های دیگری نیز وجود دارند که میتوان به واسطه یادگیری میکروسرویس در آنها استخدام شد. نکته حائز اهمیت این است که در نهایت، با بدست آوردن درک عمیق از مفاهیم میکروسرویس و آشنایی گسترده با این معماری، این فرصت برای شما فراهم خواهد شد تا در شغل معمار ارشد نرم افزار نقش پررنگی از خود به جا بگذارید.
API Gateway چیست؟ (تعامل با میکروسرویس ها)
زمانی که نرمافزارهای مبتنی بر معماری میکروسرویس را توسعه میدهید، بجای ساخت یک برنامه کلی که همه عملکردها را در یک Endpoint انجام میدهد (معماری Monolithic)، نرمافزار شما از چندین میکروسرویس کوچکتر تشکیل شده است. هر میکروسرویس عملکردهای خود را انجام میدهد و برای دسترسی به این عملکردها باید با آن میکروسرویس ارتباط برقرار کنید.
API Gateway یا در واقعیت به عنوان دروازه API شناخته میشود، یک الگوی مهم در معماری میکروسرویس است که به بهبود تعامل بین clientها و میکروسرویسها کمک میکند. در این الگو، یک نقطه ورود (Gateway) برای سیستم شما وجود دارد که تمام درخواستها و پاسخها را مدیریت میکند.
مدیریت ترافیک
مدیریت ترافیک
API Gateway عملکرد مدیریت ترافیک را انجام میدهد. این به این معناست که تمام درخواستهایی که از clientها به سیستم شما میآیند، ابتدا به API Gateway میرسند و از آنجا به میکروسرویسهای مناسب ارسال میشوند. این به شما امکان میدهد ترافیک را مدیریت کنید، درخواستها را توزیع کنید و به میکروسرویسهای مختلف مسیردهی کنید
احراز هویت و امنیت
احراز هویت و امنیت
API Gateway میتواند وظیفه احراز هویت و اعتبارسنجی را برای درخواستهای وارد انجام دهد. این به شما امکان میدهد سیاستهای امنیتی مختلفی را پیادهسازی کنید و مشکلات امنیتی را کاهش دهید.
کشگذاری (Caching)
کشگذاری (Caching)
API Gateway میتواند نتایج درخواستها را کش کرده و پاسخهای قبلی را به clientها ارائه دهد، این کار میتواند عملکرد سیستم را بهبود ببخشد و بار سرورها را کاهش دهد.
مقاله مرتبط
ارتباط بین سرویس ها در معماری میکروسرویس به چه شکل است!؟
تفاوت بین معماری Monolithic و میکروسرویسها در مورد ارتباط بین بخشها یکی از نکات کلیدی است. در معماری Monolithic، تمام بخشهای برنامه در یک نرمافزار و یک زبان برنامهنویسی پیادهسازی شده و ارتباط بین آنها به سادگی با صدا زدن توابع و فراخوانی متدها انجام میشود. این بسیار ساده و شفاف است و اطلاعات به راحتی از یک قسمت به قسمت دیگر جریان پیدا میکند. اما در معماری میکروسرویس، بخشهای مختلف برنامه روی سرورهای مختلف و به صورت توزیعشده اجرا میشوند. این به این معناست که نمیتوانید به راحتی توابع یا متدها را در بخشهای دیگر فراخوانی کنید چون آنها روی سرورهای مجزا اجرا میشوند. به جای اینکه ارتباط مستقیم بین توابع داشته باشید، باید از مکانیزمهای تعامل توزیعشده مانند شبکه و پروتکلهای مختلف استفاده کنید تا درخواستها و پاسخها بین میکروسرویسها جابجا شوند.
برای این منظور، از روشهایی مانند HTTP Request، gRPC، یا Message Queues استفاده میشود تا امکان ارتباط و تعامل بین میکروسرویسها را فراهم کنند. این روشها به شما اجازه میدهند تا درخواستها و پاسخها را بین میکروسرویسها جابجا کنید و ارتباطات توزیعشده را مدیریت کنید. بنابراین، در معماری میکروسرویس، توابع و بخشهای مختلف برنامه به صورت توزیعشده در اجزای مختلف سیستم اجرا میشوند و ارتباطات بین آنها نیازمند استفاده از تکنولوژیهای مبتنی بر تعامل توزیعشده است.
بیایید یک مثال سادهتر را برای توضیح این تفاوت بین معماری Monolithic و معماری میکروسرویس بیان کنیم:
معماری Monolithic
فرض کنید شما یک فروشگاه اینترنتی Monolithic دارید. در این برنامه Monolithic، تمام اجزای مختلف مانند مدیریت کاربران، مدیریت محصولات، پرداخت و مدیریت سبد خرید در یک نرمافزار واحد پیادهسازی شدهاند. ارتباط بین این اجزا به سادگی از طریق فراخوانی توابع داخلی انجام میشود. به عنوان مثال، وقتی کاربری به سبد خرید اضافه میکند، تابعی به نام “اضافه کردن به سبد خرید” فراخوانی میشود و اطلاعات مستقیماً به این تابع منتقل میشود.
معماری میکروسرویس
حالا تصور کنید که شما به معماری میکروسرویس منتقل شدهاید. در اینجا، هر عملکرد از برنامه شما به عنوان یک میکروسرویس مستقل پیادهسازی شده است. به عنوان مثال، یک میکروسرویس برای مدیریت کاربران، یک میکروسرویس برای مدیریت محصولات، و یک میکروسرویس برای پرداخت وجود دارد. حالا، اگر کاربری محصولی به سبد خرید خود اضافه کند، درخواست اضافه کردن به سبد خرید به یک میکروسرویس مخصوص ارسال میشود و سپس این میکروسرویس با استفاده از تعامل توزیعشده مثل HTTP Request یا گروهیشدن اطلاعات، این عملکرد را انجام میدهد.
مقاله مرتبط
تکنولوژی های ارتباطی بین سرویس ها در میکروسرویس
وقتی در مورد ارتباط صحبت میکنیم دو گروه از عناصر اصلی قابل شناسایی هستند. شرکت کنندگان در یک رابطه و پیامهای ارتباطی دو عنصر اصلی هر ارتباطی هستند. به عنوان یک مهندس نرمافزار، شما میتوانید از تکنولوژیهای مختلف برای انجام ارتباطات بین فرآیندها (IPC) در سیستمهای استفاده کنید. هر کدام از این تکنولوژیها و روشها ویژگیها و مزایا و معایب خاص خود را دارند. برای مثال برای یک ارتباط از نوع Request/Response و به روش Sync میتوان Rest APIهایی بر اساس پروتکل HTTP توسعه داد یا برای توسعه سرویسهای خود از Thrift استفاده کنید. در مقابل اگر نیاز به برقراری ارتباط Async داشته باشیم میتوانیم به سراغ AMQP یا STOMP برویم.
مقاله مرتبط
Service Discovery در معماری میکروسرویس
Service Discovery در معماری میکروسرویس یکی از عناصر کلیدی است که به کاربران این امکان را میدهد تا بتوانند سرویسهای مختلفی که در یک محیط میکروسرویسی وجود دارند را پیدا و به آنها دسترسی پیدا کنند. در معماری میکروسرویس، سرویسها به طور مستقل توسعه مییابند و اجرا میشوند و برای ایجاد ارتباط بین آنها نیاز به اطلاعاتی در مورد مکان و ویژگیهای هر سرویس دارند.
دسترسی به سرویسها
با استفاده از Service Discovery، سرویسها میتوانند به راحتی به سرویسهای دیگر دسترسی پیدا کنند. این امکان به توسعهدهندگان کمک میکند تا نیازی به دانستن آدرسها یا جزئیات فنی سرویسهای دیگر نداشته باشند.
اتصال دینامیک
در محیط میکروسرویس، سرویسها به طور مکرر ایجاد، حذف و تغییر میکنند. Service Discovery این امکان را فراهم میکند تا سرویسها به طور دینامیک به سایر سرویسها متصل شوند و تغییرات در توپولوژی سرویسها را به صورت خودکار تشخیص دهند.
توزیع بار
اگر شما چندین نمونه از یک سرویس دارید، Service Discovery به شما این امکان را میدهد تا بتوانید بارهای درخواست به این نمونهها توزیع کنید. این کار میتواند باعث بهبود عملکرد و قابلیت اطمینان سیستم شود.
مدیریت خطا
در صورت وقوع خطا یا از کار افتادن یک سرویس، Service Discovery میتواند به سرویسهای دیگر اطلاع دهد تا به جستجوی یک جایگزین بپردازند. این کار میتواند قابلیت اطمینان سیستم را افزایش دهد.
برای اجرای Service Discovery، معمولاً از ابزارها و سیستمهایی مانند Consul، Etcd، ZooKeeper و Kubernetes Service Discovery استفاده میشود. این ابزارها اطلاعات مربوط به سرویسها را در یک مخزن مشترک نگهداری میکنند و به سرویسها این اطلاعات را ارائه میدهند تا اتصال به سرویسهای دیگر را فراهم کنند.
مقاله مرتبط
مدیریت داده ها در میکروسرویس
مدیریت دادهها در معماری میکروسرویس از اهمیت بسیاری برخوردار است، زیرا در این معماری، سرویسها به صورت مستقل توسعه مییابند و عملیاتها با دادهها نیز توزیع شده است. این موضوع باعث میشود که مواردی نظیر تراکنشها، دسترسی به دادهها و امنیت دادهها به چالشهایی خاص برای توسعه و مدیریت سیستمهای میکروسرویس منجر شود. در ادامه، با یک مثال توضیحاتی در مورد مدیریت دادهها در میکروسرویسها ارائه میشود.
فرض کنید که یک فروشگاه آنلاین دارید که به سبک میکروسرویسها ایجاد شده است. در این سامانه، هر میکروسرویس مسئولیتهای خاصی دارد و برای انجام کارهای مختلف از دادهها استفاده میکند.
میکروسرویس مدیریت مشتریان
میکروسرویس مدیریت مشتریان
این میکروسرویس مسئولیت مدیریت اطلاعات مشتریان از جمله نام، آدرس، شماره تلفن و تاریخ تولد را دارد.
درخواستهایی برای ثبت نام، ویرایش اطلاعات مشتری و یا دریافت جزئیات یک مشتری از این میکروسرویس میآید.
میکروسرویس مدیریت محصولات
میکروسرویس مدیریت محصولات
این میکروسرویس مسئولیت مدیریت اطلاعات محصولات از جمله نام، قیمت، توضیحات و موجودی را دارد.
درخواستهایی برای افزودن محصول جدید، بروزرسانی جزئیات محصول و یا دریافت لیست محصولات موجود از این میکروسرویس میآید.
میکروسرویس سبد خرید
میکروسرویس سبد خرید
این میکروسرویس مسئولیت مدیریت سبد خرید مشتریان را دارد.
این سرویس نیاز به دسترسی به اطلاعات مشتری و محصولات دارد تا بتواند سبد خرید را مدیریت کند.
میکروسرویس پرداخت
میکروسرویس پرداخت
این میکروسرویس مسئولیت انجام تراکنشهای پرداختی را دارد.
این سرویس نیاز به اطلاعات مشتری و سبد خرید دارد تا بتواند تراکنش را انجام دهد.
میکروسرویس مدیریت انبار
میکروسرویس مدیریت انبار
این میکروسرویس مسئولیت مدیریت موجودی محصولات در انبار را دارد.
این سرویس نیاز به اطلاعات محصولات دارد تا بتواند موجودی را بروزرسانی کند.
چالشها و راهکارها
یکی از چالشها در این سناریو، دسترسی به دادهها از طریق میکروسرویسهای مختلف است. برای مثال، میکروسرویس مدیریت محصولات به دادههای محصولات نیاز دارد که ممکن است در پایگاهداده اختصاصی خود ذخیره شده باشد. باید از استانداردها و پروتکلهای امنیتی برای دسترسی به دادهها استفاده کنید.
برای مدیریت امنیت دادهها، میتوانید از احراز هویت و اجازه دسترسی به دادهها استفاده کنید تا مطمئن شوید که تنها میکروسرویسهای مجاز به دسترسی به دادهها دسترسی دارند.
برای بهبود عملکرد و کاهش بار در پایگاهدادهها، میتوانید از سیستمهای کش و حافظه نهان مانند Redis یا Memcached استفاده کنید. این سیستمها به سرویسها امکان میدهند تا دادههای متداول را در حافظه نهان نگهداری کرده و از آنها برای پاسخ به درخواستها استفاده کنند.
برای مدیریت دادهها در میکروسرویسها باید از ابزارهای نگهداری و مانیتورینگ استفاده کنید تا بتوانید عملکرد و وضعیت دادهها را نظارت کنید و در صورت وقوع مشکلات به سرعت واکنش نشان دهید.
در کل، مدیریت دادهها در معماری میکروسرویس نیازمند برنامهریزی دقیق، استفاده از استانداردها، ابزارهای مناسب و راهکارهای امنیتی است تا سیستم به عملکرد مطلوبی دست پیدا کند و مشکلات احتمالی را مدیریت کند.
مقاله مرتبط
آشنایی با روش های انتشار در میکروسرویس ها
انتشار نرمافزار در معماری میکروسرویس به دلیل پیچیدگی بالا و توزیع شده بودن سیستمها نیازمند استراتژیها و فرآیندهای خاصی است.
Continuous Integration and Continuous Deployment (CI/CD):
Continuous Integration and Continuous Deployment (CI/CD):
CI/CD یک روش اتوماتیک برای انتشار نرمافزار است که در میکروسرویسها بسیار اهمیت دارد. با استفاده از CI/CD، تغییرات کد به طور مکرر و اتوماتیک انتشار مییابند. هر بار که تغییرات به مخزن کد اضافه میشوند، یک سری از تستها اجرا میشوند و اگر موفقیتآمیز باشند، نسخه جدید از میکروسرویس به محیط تولیدی منتقل میشود. این رویکرد منجر به انعطافپذیری بالا، تسریع در انتشار و کاهش خطاها میشود.
مقاله مرتبط
حرف آخر در مورد معماری میکروسرویس
در نهایت، معماری میکروسرویس به عنوان یک الگوی معماری معتبر در توسعه نرمافزار، مزایا و چالشهای خود را دارد. برای بهرهبرداری بهتر از این معماری، نیازمند برنامهریزی دقیق، مدیریت مناسب، استفاده از ابزارهای مناسب و رعایت استانداردهای معماری و امنیتی است. همچنین، نباید فراموش کنید که انتخاب معماری میکروسرویس باید با توجه به نیازها و موازنهای میان مزایا و چالشهای آن صورت گیرد.
امروزه وارد هر شرکت یا سازمانی شوید خواهید دید مهمترین دارایی اطلاعات مشتریان و داده هستند که بنا به هردلیلی ممکن است دیتابیس آن سازمان آسیب ببینید و از این جهت تهیه Backup از دیتابیس الزامی است. و ادامه …
