Как и зачем переходить от сервис-ориентированной архитектуры к микросервисам / хабр

Обзор

В SOA службы используют протоколы, описывающие, как они передают и анализируют сообщения, используя метаданные description . Эти метаданные описывают как функциональные характеристики услуги, так и характеристики качества обслуживания. Сервис-ориентированная архитектура нацелена на то, чтобы позволить пользователям комбинировать большие функциональные возможности для формирования приложений, которые построены исключительно на основе существующих сервисов и комбинируют их специальным образом. Сервис представляет запрашивающей стороне простой интерфейс, который абстрагирует базовую сложность, действуя как черный ящик. Другие пользователи также могут получить доступ к этим независимым службам, не зная об их внутренней реализации.

Критика

SOA была объединена с Web-сервисами ; однако веб-службы — это лишь один из вариантов реализации шаблонов, составляющих стиль SOA. В отсутствие собственных или двоичных форм удаленного вызова процедур (RPC) приложения могут работать медленнее и требовать большей вычислительной мощности, что увеличивает затраты. Большинство реализаций несут эти накладные расходы, но SOA может быть реализована с использованием технологий (например, Java Business Integration (JBI), Windows Communication Foundation (WCF) и служба распределения данных. (DDS)), которые не зависят от удаленных вызовов процедур или преобразования через XML или JSON. В то же время появляющиеся технологии синтаксического анализа XML с открытым исходным кодом (такие как VTD-XML ) и различные XML-совместимые двоичные форматы обещают значительно улучшить производительность SOA.

Сервисы с отслеживанием состояния требуют как потребитель и поставщик должны совместно использовать один и тот же специфический для потребителя контекст, который либо включен, либо упоминается в сообщениях, которыми обмениваются поставщик и потребитель. Это ограничение имеет недостаток, заключающийся в том, что оно может снизить общую масштабируемость поставщика услуг, если поставщику услуг необходимо сохранить общий контекст для каждого потребителя. Это также увеличивает взаимосвязь между поставщиком услуг и потребителем и затрудняет переключение между поставщиками услуг. В конечном итоге некоторые критики считают, что сервисы SOA все еще слишком ограничены приложениями, которые они представляют.

Основная проблема, с которой сталкивается сервис-ориентированная архитектура, — это управление метаданными. Среды, основанные на SOA, включают множество сервисов, которые взаимодействуют друг с другом для выполнения задач. Из-за того, что дизайн может включать в себя несколько служб, работающих вместе, Приложение может генерировать миллионы сообщений. Дополнительные услуги могут принадлежать разным организациям или даже конкурирующим фирмам, что создает огромную проблему доверия. Таким образом, управление SOA входит в схему вещей.

Еще одна серьезная проблема, с которой сталкивается SOA, — это отсутствие единой среды тестирования. Не существует инструментов, обеспечивающих необходимые функции для тестирования этих сервисов в сервис-ориентированной архитектуре. Основные причины трудностей:

Неоднородность и сложность решения.
Огромный набор комбинаций тестирования из-за интеграции автономных сервисов.
Включение сервисов от разных и конкурирующих поставщиков.
Платформа постоянно меняется в связи с появлением новых функций и услуг.

Сервисная шина предприятия (ESB)

Сервисная шина предприятия использовала веб-сервисы уже в 1990-х, когда они только развивались (быть может, некоторые реализации сначала использовали CORBA?).

ESB возникла во времена, когда в компаниях были отдельные приложения. Например, одно для работы с финансами, другое для учёта персонала, третье для управления складом, и т. д., и их нужно было как-то связывать друг с другом, как-то интегрировать. Но все эти приложения создавались без учёта интеграции, не было стандартного языка для взаимодействия приложений (как и сегодня). Поэтому разработчики приложений предусматривали конечные точки для отправки и приёма данных в определённом формате. Компании-клиенты потом интегрировали приложения, налаживая между ними каналы связи и преобразуя сообщения с одного языка приложения в другой.

Очередь сообщений может упростить взаимодействие приложений, но она не способна решить проблему разных форматов языков. Впрочем, была сделана попытка превратить очередь сообщений из простого канала связи в посредника, доставляющего сообщения и преобразующего их в нужные форматы/языки. ESB стал следующей ступенью в естественной эволюции простой очереди сообщений.

В этой архитектуре используется модульное приложение (composite application), обычно ориентированное на пользователей, которое общается с веб-сервисами для выполнения каких-то операций. В свою очередь, эти веб-сервисы тоже могут общаться с другими веб-сервисами, впоследствии возвращая приложению какие-то данные. Но ни приложение, ни бэкенд-сервисы ничего друг о друге не знают, включая расположение и протоколы связи. Они знают лишь, с каким сервисом хотят связаться и где находится сервисная шина.

Клиент (сервис или модульное приложение) отправляет запрос на сервисную шину, которая преобразует сообщение в формат, поддерживаемый в точке назначения, и перенаправляет туда запрос. Всё взаимодействие идёт через сервисную шину, так что если она падает, то с ней падают и все остальные системы. То есть ESB — ключевой посредник, очень сложный компонент системы.

Это очень упрощённое описание архитектуры ESB. Более того, хотя ESB является главным компонентом архитектуры, в системе могут использоваться и другие компоненты вроде доменных брокеров (Domain Broker), сервисов данных (Data Service), сервисов процессной оркестровки (Process Orchestration Service) и обработчиков правил (Rules Engine). Тот же паттерн может использовать интегрированная архитектура (federated design): система разделена на бизнес-домены со своими ESB, и все ESB соединены друг с другом. У такой схемы выше производительность и нет единой точки отказа: если какая-то ESB упадёт, то пострадает лишь её бизнес-домен.

Главные обязанности ESB:

Отслеживать и маршрутизировать обмен сообщениями между сервисами.
Преобразовывать сообщения между общающимися сервисными компонентами.
Управлять развёртыванием и версионированием сервисов.
Управлять использованием избыточных сервисов.
Предоставлять стандартные сервисы обработки событий, преобразования и сопоставления данных, сервисы очередей сообщений и событий, сервисы обеспечения безопасности или обработки исключений, сервисы преобразования протоколов и обеспечения необходимого качества связи.

У этого архитектурного паттерна есть положительные стороны. Однако я считаю его особенно полезным в случаях, когда мы не «владеем» веб-сервисами и нам нужен посредник для трансляции сообщений между сервисами, для оркестрирования бизнес-процессами, использующими несколько веб-сервисов, и прочих задач.

Также рекомендую не забывать, что реализации ESB уже достаточно развиты и в большинстве случаев позволяют использовать для своего конфигурирования пользовательский интерфейс с поддержкой drag & drop.

Достоинства

Независимость набора технологий, развёртывания и масштабируемости сервисов.
Стандартный, простой и надёжный канал связи (передача текста по HTTP через порт 80).
Оптимизированный обмен сообщениями.
Стабильная спецификация обмена сообщениями.
Изолированность контекстов домена (Domain contexts).
Простота подключения и отключения сервисов.
Асинхронность обмена сообщениями помогает управлять нагрузкой на систему.
Единая точка для управления версионированием и преобразованием.

Недостатки

Ниже скорость связи, особенно между уже совместимыми сервисами.
Централизованная логика:
- Единая точка отказа, способная обрушить системы связи всей компании.
- Большая сложность конфигурирования и поддержки.
- Со временем можно прийти к хранению в ESB бизнес-правил.
- Шина так сложна, что для её управления вам потребуется целая команда.
- Высокая зависимость сервисов от ESB.

Сервисная шина предприятия (ESB)

Главные обязанности ESB:

Отслеживать и маршрутизировать обмен сообщениями между сервисами.
Преобразовывать сообщения между общающимися сервисными компонентами.
Управлять развёртыванием и версионированием сервисов.
Управлять использованием избыточных сервисов.
Предоставлять стандартные сервисы обработки событий, преобразования и сопоставления данных, сервисы очередей сообщений и событий, сервисы обеспечения безопасности или обработки исключений, сервисы преобразования протоколов и обеспечения необходимого качества связи.

Достоинства

Независимость набора технологий, развёртывания и масштабируемости сервисов.
Стандартный, простой и надёжный канал связи (передача текста по HTTP через порт 80).
Оптимизированный обмен сообщениями.
Стабильная спецификация обмена сообщениями.
Изолированность контекстов домена (Domain contexts).
Простота подключения и отключения сервисов.
Асинхронность обмена сообщениями помогает управлять нагрузкой на систему.
Единая точка для управления версионированием и преобразованием.

Недостатки

Ниже скорость связи, особенно между уже совместимыми сервисами.
Централизованная логика:
- Единая точка отказа, способная обрушить системы связи всей компании.
- Большая сложность конфигурирования и поддержки.
- Со временем можно прийти к хранению в ESB бизнес-правил.
- Шина так сложна, что для её управления вам потребуется целая команда.
- Высокая зависимость сервисов от ESB.

Характеристики

широко известной статьеФаулерЛьюис

Что такое микросервис?

определением Эдриана Кокрофтамикросервисы должны

дёшево заменяться;
быстро масштабироваться;
быть устойчивыми к сбоям;
никоим образом не замедлять нашу работу.

Насколько велик микросервис?

настолько большим, чтобы умещаться в рукеописывает случаисоотношение количества сотрудников и сервисовФред Джордж полагаетмикросервис должен соответствовать ограниченному контексту, который способен полностью понять один человекв Netflix их около 800Фред ДжорджРебекка Парсонспри разработке микросервисов труднее всего определять их границы

Компонентное представление через сервисы

Компонент — это элемент системы, который можно независимо заменить, усовершенствовать (Мартин Фаулер) и масштабировать (Ребекка Парсонс).
При разработке ПО мы используем два типа компонентов:
А. Библиотеки: куски кода, применяемые в приложениях, которые могут дополняться или заменяться другими библиотеками, желательно без воздействия на остальную часть приложения. Взаимодействие происходит через языковые конструкты. Однако если интересующая нас библиотека написана на другом языке, мы не можем использовать этот компонент.
Б. Сервисы: части приложений, по факту представляющие собой маленькие приложения, выполняющиеся в собственных процессах. Взаимодействие выполняется за счёт межпроцессной связи, вызовов веб-сервисов, очереди сообщений и т. д. Мы можем использовать сервис, написанный на другом языке, поскольку он выполняется в собственном процессе (этот подход предпочитает Чед Фаулер).
Независимая масштабируемость — каждый сервис может быть масштабирован независимо от остального приложения.

Гетерогенность

Мартин ФаулерЧед Фаулердолжны

Предотвращает возникновение тесных связей благодаря использованию разных языков.
Разработчики могут экспериментировать с технологиями, что повышает их собственную ценность и позволяет не уходить в другие компании, чтобы попробовать новинки.
Правило. При экспериментах с новыми технологиями:
— нужно использовать маленькие элементы кода (code unit), модули/микросервисы, чтобы снизить риск;
— элементы кода должны быть одноразовыми (disposable).

Автоматизация инфраструктуры

Непрерывное развёртываниеМартин ФаулерРебекка ПарсонсЧед ФаулерЭрик Эванс

«Голубое» и «зелёное» развёртывание: нулевое время простоя.
Автоматизация: нажатием одной кнопки можно развернуть несколько серверов.
Серверы Phoenix: быстрый запуск и остановка.
Мониторинг: можно заметить, когда что-то пошло не так, и отладить.

Архитектура с эволюционным развитием

Превратить (рефакторить) единое приложение в приложение микросервисное, изолировав и перенеся наборы бизнес-логики (ограниченные контексты) в отдельные микросервисы.
Объединить существующие микросервисы, например когда часто приходится одновременно изменять разные микросервисы.
Разделить существующие микросервисы, когда нужно и есть возможность развивать их по отдельности или когда мы понимаем, что разделение серьёзно повлияет на бизнес-логику.
Временно добавить в приложение какую-то возможность, создав микросервис, который будет работать определённое время.

Микросервисы

В основе микросервисной архитектуры лежат концепции SOA. Назначение у неё то же, что и у ESB: создать единое общее корпоративное приложение из нескольких специализированных приложений бизнес-доменов.

Главное различие микросервисов и шины в том, что ESB была создана в контексте интеграции отдельных приложений, чтобы получилось единое корпоративное распределённое приложение. А микросервисная архитектура создавалась в контексте быстро и постоянно меняющихся бизнесов, которые (в основном) с нуля создают собственные облачные приложения.

То есть в случае с ESB у нас уже были приложения, которые нам не «принадлежат», и поэтому мы не могли их изменить. А в случае с микросервисами мы полностью контролируем приложения (при этом в системе могут использоваться и сторонние веб-сервисы).

Характер построения/проектирования микросервисов не требует глубокой интеграции. Микросервисы должны соответствовать бизнес-концепции, ограниченному контексту. Они должны сохранять своё состояние, быть независимыми от других микросервисов, и потому они меньше нуждаются в интеграции. То есть низкая взаимозависимость и высокая связность привели к замечательному побочному эффекту — уменьшению потребности в интеграции.

Главным недостатком архитектуры ESB было очень сложное централизованное приложение, от которого зависели все остальные приложения. А в микросервисной архитектуре это приложение почти целиком убрано.

Ещё остались элементы, пронизывающие всю экосистему микросервисов. Но у них гораздо меньше задач по сравнению с ESB. К примеру, для асинхронной связи между микросервисами до сих пор применяется очередь сообщений, но это лишь канал для передачи сообщений, не более того. Или можно вспомнить шлюз экосистемы микросервисов, через который проходит весь внешний обмен данными.

Сэм Ньюман, автор Building Microservices, выделяет восемь принципов микросервисной архитектуры. Это:

Проектирование сервисов вокруг бизнес-доменов
Это может дать нам стабильные интерфейсы, высокосвязные и мало зависящие друг от друга модули кода, а также чётко определённые разграниченные контексты.
Культура автоматизации
Это даст нам гораздо больше свободы, мы сможем развернуть больше модулей.
Скрытие подробностей реализации
Это позволяет сервисам развиваться независимо друг от друга.
Полная децентрализация
Децентрализуйте принятие решений и архитектурные концепции, предоставьте командам автономность, чтобы компания сама превратилась в сложную адаптивную систему, способную быстро приспосабливаться к переменам.
Независимое развёртывание
Можно развёртывать новую версию сервиса, не меняя ничего другого.
Сначала потребитель
Сервис должен быть простым в использовании, в том числе другими сервисами.
Изолирование сбоев
Если один сервис падает, другие продолжают работать, это делает всю систему устойчивой к сбоям.
Удобство мониторинга
В системе много компонентов, поэтому трудно уследить за всем, что в ней происходит. Нам нужны сложные инструменты мониторинга, позволяющие заглянуть в каждый уголок системы и отследить любую цепочку событий.

Достоинства

Независимость набора технологий, развёртывания и масштабируемости сервисов.
Стандартный, простой и надёжный канал связи (передача текста по HTTP через порт 80).
Оптимизированный обмен сообщениями.
Стабильная спецификация обмена сообщениями.
Изолированность контекстов домена (Domain contexts).
Простота подключения и отключения сервисов.
Асинхронность обмена сообщениями помогает управлять нагрузкой на систему.
Синхронность обмена сообщениями помогает управлять производительностью системы.
Полностью независимые и автономные сервисы.
Бизнес-логика хранится только в сервисах.
Позволяют компании превратиться в сложную адаптивную систему, состоящую из нескольких маленьких автономных частей/команд, способную быстро адаптироваться к переменам.

Недостатки

Высокая сложность эксплуатации:
- Нужно много вложить в сильную DevOps-культуру.
- Использование многочисленных технологий и библиотек может выйти из-под контроля.
- Нужно аккуратно управлять изменениями входных/выходных API, потому что эти интерфейсы будут использовать многие приложения.
- Использование «согласованности в конечном счёте» (eventual consistency) может привести к серьёзным последствиям, которые нужно учитывать при разработке приложения, от бэкенда до UX.
- Тестирование усложняется, потому что изменения в интерфейсе могут непредсказуемо влиять на другие сервисы.

SOA – вместо реинжиниринга бизнес-процессов – реинжиниринг предприятия

Стив Джонс, автор книги «Enterprise SOA Adoption Strategies. Using SOA to deliver IT to the businesss» утверждает: «Большинство компаний совершают одну принципиальную ошибку в отношении технологий: они рассмативают их через призму существующих процессов. Компании спрашивают: «Как эти новые технологические возможности могут улучшить и оптимизировать текущую работу?» Но вместо этого они должны спрашивать: «Что новое могут позволить нам делать технологии?» В отличие от автоматизации суть реинжиниринга — в новаторстве, в использовании новейших технологических возможностей для достижения совершенно новых целей. Один из самых сложных элементов реинжиниринга — умение найти новые, незнакомые возможности технологии».

Приходится слышать, что SOAпредполагает реинжиниринг бизнес-процессов. Нет – SOAпредполагает отказ от бизнес-процессов как бизнес-концепции. SOAпредполагает реинжиниринг предприятия, а не его бизнес-процессов. SOA предлагает концепцию бизнес-сервисов вместо бизнес-процессов.

Процессный подход оказался неприменим в большинстве компаний. И не потому, что в этих компаниях работали неквалифицированные менеджеры. Главные причины провала попыток внедрения процессного подхода:

ориентация бизнес-процессов внутрь компании, а не ее положение во внешней конкурентной среде
неповоротливость процессного подхода — неприспособленность процессов к условиям постоянной трансформации бизнеса
конфликт процессного подхода с исторически принятым и достаточно эффективным функциональным подходом построения предприятия.

Бизнес-процессы обращены внутрь компании и нацелены на оптимизацию исполнения корпоративной мелодии (бизнес-процесса) – раз и навсегда заданной. Поэтому так остро стоит проблема постоянного реинжиниринга бизнес-процессов. Бизнес-процесс-это мелодия. И до сегодняшнего дня большинство предприятий проектируют под эту мелодию свой оркестр. Для другой мелодии они проектирую другой оркестр. Получается множество оркестров, исполняющих множество мелодий. Есть оркестр, исполняющий вальс, есть оркестр исполняющий польку и т.п

Так получается, потому, что целью проектирования и управления является исполнение конкретной – часто уникальной — мелодии, а кто и как исполняет эту мелодию – неважно. Если нам надо будет исполнить другую мелодию, нам придется сделать или купить другой оркестр

SOAставит целью создание набора инструментов, с помощью которого можно будет исполнить любую мелодию – бизнес-процесс (не важно какую) — нужную предприятию. SOA – это набор инструментов, необходимый и достаточный для исполнения и польки, и вальса

SOA– это единая нотная грамота, позволяющая исполнить любую мелодию. SOA – это аранжировка мелодии, учитывающая доступный набор инструментов.

SOAтребует не реинжиниринга бизнес-процессов на предприятии, а конструирование бизнес-процессов из набора бизнес-сервисов. SOA предполагает наличие бизнес-процесса по конструированию бизнес-процессов. Такой бизнес-процесс называется SOAGovernance.

Заключение

Появление SOA снова подняло вопрос об эффективности использования ИТ и наведении порядка в ИТ-системах. В ближайшее время SOA будет играть роль катализатора для работ по инвентаризации корпоративной ИТ-архитектуры и описанию бизнес-процессов. Но как только ИТ-рынок сможет предоставить набор полнофункциональных инструментов, которые позволят применить принципы SOA на практике, работы по построению ИТ-решений на базе этой концепции будут инициированы многими компаниями. В первых рядах окажутся те, кто изначально имеет процессно-ориентированную организацию бизнеса, — например, компании телекоммуникационного и финансового секторов. По прогнозу Gartner, к 2008 году более 60% предприятий будут использовать SOA в качестве основного принципа построения корпоративной ИТ-архитектуры.