Da monolitico a microservizi: quando, perché e come eseguire la transizione

Devi pensare con saggezza prima di prendere decisioni sulla migrazione di un'applicazione monolitica a un equivalente di microservizi. Trascurare il momento giusto per fare il passo della migrazione può spingerti molto indietro rispetto alla concorrenza.

Negli ultimi anni, il passaggio dall'architettura monolitica a quella a microservizi è diventata una tendenza popolare nello sviluppo del software. Mentre le organizzazioni cercano di migliorare la scalabilità e la flessibilità delle loro applicazioni, il passaggio da un'architettura monolitica a un'architettura a microservizi è diventata un'opzione sempre più popolare. Ma cos'è esattamente questa transizione e perché potrebbe essere la scelta giusta per la tua organizzazione?

Questo articolo esplora le differenze tra le architetture monolitiche, a più livelli e a microservizi. Discute anche quando e come eseguire la migrazione a un'architettura di microservizi.

Immergiamoci!

Cos'è l'architettura monolitica?

L'architettura monolitica è un modello di progettazione software in cui un'intera applicazione è costruita come una singola unità autonoma. In un'architettura monolitica, tutti i componenti dell'applicazione, inclusa l'interfaccia utente, la logica aziendale e l'archiviazione dei dati, sono combinati in un'unica base di codice.

Professionisti

• Semplicità: un'architettura monolitica è facile da capire e con cui lavorare.
• Implementazione semplice: un'applicazione monolitica è una singola unità, che ne semplifica l'implementazione.
• Prestazioni migliorate: la comunicazione tra i componenti in un'applicazione monolitica è più veloce, con conseguente miglioramento delle prestazioni.
• Risparmio sui costi: un'architettura monolitica può essere meno costosa da sviluppare rispetto ad altre architetture.
• Familiarità: molti sviluppatori hanno familiarità con le architetture monolitiche e potrebbero preferire questo approccio.

Contro

• Problemi di flessibilità: la modifica di un componente può influire sull'intero sistema in un'architettura monolitica.
• Difficoltà di ridimensionamento: il ridimensionamento di un'applicazione monolitica richiede il ridimensionamento dell'intero sistema.
• Costi di manutenzione più elevati: mantenere un'architettura monolitica può essere costoso e richiedere molto tempo man mano che l'applicazione cresce e diventa più complessa.
• Riutilizzo limitato del codice: potrebbe non essere facile riutilizzare il codice in diverse parti dell'applicazione in un'architettura monolitica.

Che cos'è l'architettura multilivello?

Nell'architettura multilivello, dividiamo un sistema in diversi livelli o livelli. Questi livelli lavorano insieme per svolgere una funzione specifica. In primo luogo, ogni livello è responsabile di un particolare aspetto del sistema. Quindi, comunicano tra loro per svolgere un compito.

Nel complesso, questa architettura lavora sulla separazione delle preoccupazioni e utilizza i livelli per ogni attività specifica. Ad esempio, l'immagine seguente mostra un'architettura a 3 livelli per una tipica applicazione MVC. Il livello del modello gestisce le origini dati e la vista funge da livello di presentazione. Il controller funge da gestore tra il modello e i livelli di visualizzazione.

Professionisti

• Sicurezza migliorata: diversi livelli di applicazione rendono più difficile per gli aggressori l'accesso a dati o funzionalità sensibili.
• Migliore scalabilità: i livelli possono essere ridimensionati in modo indipendente, semplificando la gestione dell'aumento dell'utilizzo o del carico sul sistema.
• Maggiore manutenibilità: la separazione delle problematiche in un'architettura multilivello semplifica la manutenzione e gli aggiornamenti delle diverse parti dell'applicazione.
• Maggiore flessibilità: l'architettura modulare consente una maggiore flessibilità nell'aggiunta o modifica di funzionalità. Inoltre, anche le integrazioni con altri sistemi sono più facili.
• Riutilizzo avanzato del codice: il design a più livelli supporta la modularità. È possibile utilizzare lo stesso livello di logica aziendale con diversi livelli di presentazione.

Contro

• Maggiore complessità: l'utilizzo di più livelli può aggiungere complessità al sistema, rendendone più difficile la comprensione e la manutenzione.
• Aumento dei tempi di sviluppo: la creazione di un'architettura a più livelli può richiedere più tempo rispetto a un'architettura a un solo livello a causa dei livelli aggiuntivi e della comunicazione tra di essi.
• Maggiori sforzi di distribuzione e configurazione: la distribuzione e la configurazione di un sistema a più livelli può essere più lunga e complessa rispetto a un sistema a livello singolo.
• Maggiori requisiti hardware e infrastrutturali : un'architettura multilivello può richiedere più risorse hardware e infrastrutturali per funzionare correttamente.
• Maggiori sforzi di test: il test di un sistema multilivello può essere più complesso e richiedere molto tempo a causa dei livelli aggiuntivi e della comunicazione tra di loro.

Che cos'è l'architettura dei microservizi?

L'architettura dei microservizi suddivide un'applicazione in piccoli servizi indipendenti che comunicano tramite API.

Questo approccio consente una maggiore flessibilità e scalabilità, poiché ogni servizio può essere sviluppato e distribuito in modo indipendente. Inoltre, il ridimensionamento verso l'alto o verso il basso in base alla domanda diventa più semplice. Pertanto, l'architettura dei microservizi è particolarmente adatta per gli ambienti basati su cloud, in cui le risorse possono essere rapidamente allocate e deallocate secondo necessità.

Professionisti

• Scalabilità: i microservizi possono essere ridimensionati in modo indipendente, il che consente di ridimensionare parti specifiche dell'applicazione secondo necessità.
• Resilienza: se un microservizio fallisce, gli altri servizi possono continuare a funzionare. Ciò migliora la resilienza complessiva dell'applicazione.
• Modularità: puoi sviluppare, testare e distribuire ogni microservizio in modo indipendente. Pertanto, la modifica o l'aggiornamento dei singoli servizi diventa più gestibile.
• Flessibilità: con i microservizi, hai la flessibilità di scegliere tecnologie diverse per servizi diversi. In tal modo, ti consente di utilizzare gli strumenti migliori per ogni lavoro.
• Facilità di distribuzione: puoi distribuire i microservizi in modo indipendente, il che semplifica la distribuzione di nuove versioni dell'applicazione.

Contro

• Maggiore complessità : la gestione di più servizi indipendenti può essere più complessa.
• Requisiti di risorse più elevati : l'esecuzione di molti servizi può richiedere più risorse e infrastruttura.
• Aumento del sovraccarico di comunicazione : la comunicazione tra i servizi richiede API.
• Maggiore complessità dei test e della distribuzione : i test e la distribuzione di molti servizi possono essere complessi.

Monolitico, multilivello e microservizi

La tabella seguente riassume tutte le principali differenze: –

Da monolitico a microservizi: qual è il momento giusto per eseguire una transizione

Non esiste una risposta univoca a questa domanda, poiché la decisione di migrare da un'architettura monolitica a un'architettura di microservizi dipenderà dalle esigenze e dagli obiettivi specifici dell'applicazione. Ecco alcuni fattori da considerare quando si decide se effettuare la transizione:

• Dimensioni e complessità dell'applicazione: un'architettura di microservizi può semplificare lo sviluppo e la manutenzione se l'applicazione è grande e complessa, con molti componenti interconnessi. Tuttavia, un'architettura monolitica può essere sufficiente se l'applicazione è relativamente piccola e semplice.
• Livello di scalabilità richiesto: se l'applicazione deve essere scalata rapidamente e facilmente per soddisfare le mutevoli esigenze, un'architettura di microservizi potrebbe essere una scelta migliore. Poiché i microservizi possono essere ridimensionati in modo indipendente, puoi ridimensionare parti specifiche della tua applicazione in base alle tue esigenze.
• Livello di flessibilità richiesto: se devi essere in grado di modificare o aggiornare i singoli componenti della tua applicazione senza influire sull'intera applicazione, un'architettura di microservizi potrebbe essere una scelta migliore. Questo perché ogni microservizio può essere sviluppato, testato e distribuito in modo indipendente.
• Risorse disponibili per lo sviluppo e la manutenzione: se disponi di un team numeroso con le competenze e le risorse per sviluppare e mantenere un'architettura di microservizi, potrebbe essere una buona scelta per la tua applicazione. Tuttavia, un'architettura monolitica può essere più gestibile se il tuo team è piccolo o non dispone delle competenze necessarie.

Dal monolitico ai microservizi: i viaggi di successo

In definitiva, la decisione di passare da un'architettura monolitica a un'architettura a microservizi dipenderà dalle esigenze e dagli obiettivi specifici dell'applicazione. È fondamentale valutare attentamente i pro ei contro di ogni stile architettonico e scegliere quello che meglio risponde alle esigenze della propria applicazione.

Potresti aspettarti studi di casi pratici per valutare in che modo le grandi aziende prendono decisioni sulla migrazione. Discutiamo i casi di studio di Amazon e Netflix per sapere come hanno identificato il momento giusto per la migrazione.

Caso di studio Amazon

Amazon è un noto gigante della vendita al dettaglio che originariamente utilizzava un'architettura monolitica per il suo sito web. Tuttavia, con la crescita della base di codice e l'aumento del numero di sviluppatori che lavorano sulla piattaforma, è diventato sempre più difficile districare le dipendenze e apportare modifiche o aggiornamenti alla piattaforma. Ciò ha portato a ritardi nello sviluppo e problemi di codifica e ha anche reso difficile per l'azienda ridimensionare la piattaforma per soddisfare le esigenze della sua base di clienti in rapida crescita.

Per affrontare queste sfide, Amazon ha suddiviso le sue applicazioni monolitiche in applicazioni più piccole, funzionanti in modo indipendente e specifiche del servizio. Ciò ha comportato l'analisi del codice sorgente e l'estrazione di unità di codice che servivano a un unico scopo funzionale, avvolgendole in un'interfaccia di servizio Web e assegnando la proprietà di ciascun servizio a un team di sviluppatori.

L'approccio basato sui microservizi ha consentito ad Amazon di apportare facilmente modifiche e aggiornamenti alla sua piattaforma. Inoltre, ha consentito il ridimensionamento su richiesta di componenti specifici. Nonostante le sfide legate alla transizione, i vantaggi dell'architettura dei microservizi sono stati significativi. La piattaforma di e-commerce di Amazon ora gestisce oltre 2,5 miliardi di ricerche di prodotti al giorno e include milioni di prodotti di centinaia di migliaia di venditori.

Caso di studio Netflix

Netflix è una società molto popolare e conosciuta al giorno d'oggi. È disponibile in 190 paesi e conta oltre 223 milioni di utenti a pagamento nel 2022.

Nel 2008, Netflix ha dovuto affrontare un grave danneggiamento del database e il problema è durato per 3 lunghi giorni. Questo è stato il punto in cui l'azienda si è resa conto dei problemi di guasti a punto singolo del design monolitico. Pertanto, Netflix è gradualmente migrato dall'architettura monolitica a quella dei microservizi cloud utilizzando i servizi Web di Amazon.

Netflix ha impiegato anni per migrare le sue app rivolte ai clienti e non. Eppure i vantaggi sono enormi. Le ore di visualizzazione mensili dell'azienda sono aumentate di 1000 volte tra il 2008 e il 2015 ~ con conseguenti ricavi e profitti elevati.

Come migrare manualmente la tua applicazione da un'architettura monolitica a un'architettura a microservizi

Esistono diversi passaggi che puoi seguire per la migrazione (manuale) della tua applicazione da un'architettura monolitica a un'architettura di microservizi:

1. Identifica le funzionalità aziendali della tua applicazione: il primo passaggio nel processo di migrazione consiste nell'identificare le diverse funzionalità aziendali della tua applicazione. Questo passaggio prevede l'analisi della possibilità di implementare queste funzionalità come microservizi indipendenti.
2. Suddividi l'applicazione in microservizi: una volta identificate le funzionalità aziendali della tua applicazione, puoi iniziare a suddividere l'applicazione in microservizi. Ciò può comportare il refactoring della base di codice per separare le diverse funzionalità in servizi indipendenti.
3. Progettare le interfacce tra i microservizi: ogni microservizio deve comunicare con gli altri microservizi tramite interfacce o API ben definite. È importante progettare attentamente queste interfacce per garantire che siano facili da usare e mantenere.
4. Implementa i microservizi: dopo aver suddiviso l'applicazione in microservizi e progettato le interfacce tra di essi, puoi iniziare a implementarli. Ciò può comportare la creazione di nuovi servizi o il refactoring del codice esistente per adattarlo all'architettura dei microservizi.
5. Testare e distribuire i microservizi: una volta implementati i microservizi, è essenziale testarli accuratamente per assicurarsi che funzionino come previsto. Puoi quindi distribuire i microservizi alla produzione, individualmente o come gruppo.
6. Migrazione dei dati: se l'applicazione utilizza un database o un altro sistema di archiviazione dei dati, è necessario eseguire la migrazione dei dati dall'applicazione monolitica ai microservizi. Inoltre, potrebbe essere necessario progettare nuovi modelli di dati o eseguire il refactoring dei dati esistenti per adattarli all'architettura dei microservizi.

Nel complesso, la migrazione da un'architettura monolitica a un'architettura di microservizi può essere complessa e richiedere molto tempo. È essenziale pianificare ed eseguire attentamente la migrazione per garantire il successo.

Strumenti pratici per la migrazione monolitica a microservizi

Esistono diversi strumenti che possono aiutare con il processo di scomposizione di un'applicazione monolitica in microservizi. Ad esempio, Mono2Micro, Decomposition Tool e Decomposer di IBM sono gli strumenti più popolari che aiutano nel processo di scomposizione.

Questi strumenti forniscono una serie di meccanismi automatizzati o semi-automatici per identificare i microservizi e il refactoring del codice. Inoltre, aiutano a configurare e gestire l'infrastruttura necessaria per ospitare i microservizi.

Scomposizione automatica per la migrazione da monolitico a microservizi: una tendenza futuristica

L'ultimo boom dell'intelligenza artificiale e dell'apprendimento automatico ha rivoluzionato gli approcci tradizionali allo svolgimento dei nostri compiti. Non sarebbe meraviglioso se le macchine potessero eseguire le complesse attività di decomposizione da monolitico a microservizi?

Sebbene possa sembrare facile impiegare l'intelligenza artificiale per aiutare a scomporre un'applicazione monolitica in microservizi. Tuttavia, è un percorso pieno di sfide. Ecco perché trovi solo pochi studi completi su questo compito.

Abdullah et. al. ha proposto un approccio di apprendimento non supervisionato per l'auto-scomposizione delle applicazioni web in microservizi. Il seguente diagramma concettuale mostra il funzionamento complessivo del processo di decomposizione automatica.

Il processo di decomposizione automatica segue tre semplici passaggi.

Passaggio 01: accedere ai log di accesso URI

Ogni pagina Web su un sito Web ha un identificatore di risorsa uniforme (URI) univoco. Fortunatamente, i server Web che ospitano tali applicazioni conservano i registri di accesso (ad esempio, tempo di risposta e dimensione del documento) a questi URI. Il primo passaggio consiste nel raccogliere questi registri di accesso.

Passaggio 02: applicare l'algoritmo di clustering ML

Un algoritmo di clustering è un metodo di apprendimento automatico non supervisionato che, dato un insieme di punti dati, crea K cluster con punti dati di natura simile. Questo algoritmo di clustering, se alimentato con i dati dei log di accesso storici, crea cluster di URI con tempi di accesso e dimensioni del documento di risposta simili.

Passaggio 03: distribuzione da cluster a microservizi

Puoi creare un microservizio per ogni cluster di URI. Quindi, puoi distribuire questi microservizi a qualsiasi infrastruttura cloud.

Nota: questa tecnica di decomposizione automatica è specifica per le applicazioni Web monolitiche e viene presentata solo per darti un'idea delle ultime tendenze dell'epoca.

Best practice per la migrazione dall'architettura monolitica a quella dei microservizi

Ecco alcune best practice da seguire durante la migrazione da un'architettura monolitica a un'architettura di microservizi:

• Inizia in piccolo: spesso è meglio iniziare migrando una parte piccola e autonoma dell'applicazione a un'architettura di microservizi. Ciò consente di apprendere dal processo e apportare le modifiche necessarie prima di affrontare le parti più ampie dell'applicazione.
• Identifica i microservizi giusti: identifica attentamente le funzionalità aziendali della tua applicazione. Richiede inoltre di determinare se queste funzionalità sono implementabili come microservizi indipendenti.
• Progetta interfacce chiare : assicurati che le interfacce tra i microservizi siano ben definite e facili da usare. Ciò semplificherà lo sviluppo e la manutenzione dei microservizi.
• Utilizzare i contenitori: i contenitori possono semplificare la distribuzione e la gestione dei microservizi, consentendo di raggruppare il microservizio e le relative dipendenze in un'unica unità autonoma.
• Usa un'infrastruttura adatta ai microservizi: per supportare un'architettura di microservizi, avrai bisogno di un'infrastruttura in grado di gestire la maggiore complessità e il traffico generato dai microservizi. Ciò può comportare l'utilizzo di tecnologie come mesh di servizi, gateway API e traccia distribuita.
• Testare accuratamente: testare accuratamente i microservizi per assicurarsi che funzionino come previsto e che le interfacce tra di loro funzionino correttamente.
• Monitorare e gestire i microservizi: è importante monitorarne le prestazioni e l'integrità e intraprendere le azioni appropriate in caso di problemi. Ciò può comportare l'utilizzo di strumenti come l'analisi dei log, il monitoraggio delle prestazioni e il rilevamento degli errori.

In breve, un'attenta pianificazione ed esecuzione è la chiave per una migrazione di successo. Seguendo queste best practice, puoi assicurarti che la migrazione proceda senza intoppi, soddisfacendo lo scopo stesso.

Conclusione

L'architettura dei microservizi è l'architettura più flessibile e scalabile per la moderna era del cloud computing. Consente di ridimensionare parti specifiche dell'applicazione in base alle esigenze e di modificare o aggiornare i singoli servizi senza influire sull'intera applicazione. Tuttavia, può anche essere più complesso da sviluppare e mantenere.

In definitiva, la scelta dello stile dell'architettura dipenderà dalle esigenze e dagli obiettivi specifici dell'applicazione. I fattori da considerare includono le dimensioni e la complessità dell'applicazione, il livello richiesto di scalabilità e flessibilità e le risorse disponibili per lo sviluppo e la manutenzione.