Sie müssen klug überlegen, bevor Sie Entscheidungen über die Migration einer monolithischen Anwendung zu einem Microservices-Äquivalent treffen. Wenn Sie den richtigen Zeitpunkt für den Migrationsschritt übersehen, können Sie weit hinter die Konkurrenz zurückfallen.
In den letzten Jahren hat sich der Wechsel von einer monolithischen zu einer Microservices-Architektur zu einem beliebten Trend in der Softwareentwicklung entwickelt. Da Unternehmen die Skalierbarkeit und Flexibilität ihrer Anwendungen verbessern möchten, ist der Wechsel von einer monolithischen zu einer Microservices-Architektur zu einer immer beliebteren Option geworden. Aber was genau ist dieser Übergang und warum könnte er die richtige Wahl für Ihr Unternehmen sein?
In diesem Artikel werden die Unterschiede zwischen monolithischen, N-Tier- und Microservices-Architekturen untersucht. Außerdem wird erläutert, wann und wie auf eine Microservices-Architektur migriert wird.
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Inhaltsverzeichnis
Was ist die monolithische Architektur?
Monolithische Architektur ist ein Softwaredesignmuster, bei dem eine gesamte Anwendung als eine einzelne, in sich geschlossene Einheit aufgebaut wird. In einer monolithischen Architektur werden alle Komponenten der Anwendung, einschließlich der Benutzeroberfläche, der Geschäftslogik und der Datenspeicherung, in einer einzigen Codebasis kombiniert.
Vorteile 👍
- Einfachheit: Eine monolithische Architektur ist einfach zu verstehen und damit zu arbeiten.
- Einfache Bereitstellung: Eine monolithische Anwendung ist eine einzelne Einheit, die sich einfach bereitstellen lässt.
- Verbesserte Leistung: Die Kommunikation zwischen Komponenten in einer monolithischen Anwendung ist schneller, was zu einer verbesserten Leistung führt.
- Kosteneinsparungen: Eine monolithische Architektur ist möglicherweise kostengünstiger zu entwickeln als andere Architekturen.
- Vertrautheit: Viele Entwickler sind mit monolithischen Architekturen vertraut und bevorzugen möglicherweise diesen Ansatz.
Nachteile 👎
- Flexibilitätsprobleme: Das Ändern einer Komponente kann sich auf das gesamte System in einer monolithischen Architektur auswirken.
- Skalierungsschwierigkeiten: Die Skalierung einer monolithischen Anwendung erfordert die Skalierung des gesamten Systems.
- Höhere Wartungskosten: Die Wartung einer monolithischen Architektur kann kostspielig und zeitaufwändig sein, wenn die Anwendung wächst und komplexer wird.
- Begrenzte Wiederverwendung von Code: Es ist möglicherweise nicht einfach, Code in verschiedenen Anwendungsteilen in einer monolithischen Architektur wiederzuverwenden.
Was ist die Multi-Tier-Architektur?
Bei der Multi-Tier-Architektur teilen wir ein System in mehrere Schichten oder Tiers auf. Diese Schichten arbeiten zusammen, um eine bestimmte Funktion auszuführen. Erstens ist jede Schicht für einen bestimmten Aspekt des Systems verantwortlich. Dann kommunizieren sie miteinander, um eine Aufgabe zu erfüllen.
Insgesamt arbeitet diese Architektur an der Trennung der Anliegen und verwendet Schichten für jede spezifische Aufgabe. Das folgende Bild zeigt beispielsweise eine dreischichtige Architektur für eine typische MVC-Anwendung. Die Modellschicht behandelt die Datenquellen und die Ansicht dient als Präsentationsschicht. Der Controller fungiert als Handler zwischen dem Modell und den Ansichtsschichten.
Eine typische dreischichtige MVC-Architektur
Vorteile 👍
- Verbesserte Sicherheit: Unterschiedliche Anwendungsebenen erschweren es Angreifern, auf vertrauliche Daten oder Funktionen zuzugreifen.
- Bessere Skalierbarkeit: Die Tiers können unabhängig voneinander skaliert werden, was es einfacher macht, mit steigender Nutzung oder Belastung des Systems umzugehen.
- Verbesserte Wartbarkeit: Die Trennung von Anliegen in einer mehrschichtigen Architektur vereinfacht die Wartung und Aktualisierung verschiedener Anwendungsteile.
- Erhöhte Flexibilität: Die modulare Architektur ermöglicht eine größere Flexibilität beim Hinzufügen oder Ändern von Funktionalitäten. Darüber hinaus sind Integrationen mit anderen Systemen ebenfalls einfacher.
- Verbesserte Wiederverwendung von Code: Das mehrschichtige Design unterstützt die Modularität. Sie können dieselbe Geschäftslogikschicht mit unterschiedlichen Präsentationsschichten verwenden.
Nachteile 👎
- Erhöhte Komplexität: Die Verwendung mehrerer Ebenen kann das System komplexer machen, wodurch es schwieriger zu verstehen und zu warten ist.
- Erhöhte Entwicklungszeit: Der Aufbau einer Multi-Tier-Architektur kann aufgrund der zusätzlichen Schichten und der Kommunikation zwischen ihnen länger dauern als eine Single-Tier-Architektur.
- Erhöhter Bereitstellungs- und Konfigurationsaufwand: Die Bereitstellung und Konfiguration eines mehrschichtigen Systems kann zeitaufwändiger und komplexer sein als bei einem einschichtigen System.
- Erhöhte Hardware- und Infrastrukturanforderungen: Eine mehrschichtige Architektur erfordert möglicherweise mehr Hardware- und Infrastrukturressourcen, um ordnungsgemäß ausgeführt zu werden.
- Erhöhter Testaufwand: Das Testen eines mehrschichtigen Systems kann aufgrund der zusätzlichen Schichten und der Kommunikation zwischen ihnen komplexer und zeitaufwändiger sein.
Was ist Microservices-Architektur?
Die Microservices-Architektur zerlegt eine Anwendung in kleine, unabhängige Dienste, die über APIs kommunizieren.
Mikrodienste
Dieser Ansatz ermöglicht eine größere Flexibilität und Skalierbarkeit, da jeder Dienst unabhängig entwickelt und bereitgestellt werden kann. Darüber hinaus wird das Hoch- oder Herunterskalieren je nach Bedarf einfacher. Daher eignet sich die Microservices-Architektur besonders gut für Cloud-basierte Umgebungen, in denen Ressourcen nach Bedarf schnell zugewiesen und freigegeben werden können.
Vorteile 👍
- Skalierbarkeit: Microservices können unabhängig voneinander skaliert werden, sodass Sie bestimmte Teile Ihrer Anwendung nach Bedarf skalieren können.
- Resilienz: Wenn ein Microservice ausfällt, können die anderen Dienste weiter funktionieren. Dies verbessert die Gesamtausfallsicherheit der Anwendung.
- Modularität: Sie können jeden Microservice unabhängig voneinander entwickeln, testen und bereitstellen. Daher wird das Modifizieren oder Aktualisieren der einzelnen Dienste überschaubarer.
- Flexibilität: Mit Microservices haben Sie die Flexibilität, verschiedene Technologien für verschiedene Dienste auszuwählen. Dadurch können Sie für jede Aufgabe die besten Werkzeuge verwenden.
- Einfache Bereitstellung: Sie können Microservices unabhängig voneinander bereitstellen, was die Bereitstellung neuer Versionen der Anwendung erleichtert.
Nachteile 👎
- Erhöhte Komplexität: Die Verwaltung mehrerer unabhängiger Dienste kann komplexer sein.
- Höhere Ressourcenanforderungen: Das Ausführen vieler Dienste kann mehr Ressourcen und Infrastruktur erfordern.
- Erhöhter Kommunikationsaufwand: Die Kommunikation zwischen den Diensten erfordert APIs.
- Erhöhte Komplexität beim Testen und Bereitstellen: Das Testen und Bereitstellen vieler Dienste kann komplex sein.
Monolithisch vs. Multi-Tier vs. Microservices
Die folgende Tabelle fasst alle wesentlichen Unterschiede zusammen: –
Comparison MetricMonolithic ArchitectureMulti-tier ArchitectureMicroservices ArchitectureComplexitySimplestMore ComplexMost ComplexNetwork TrafficMinimalMinimal (as long as tiers are on the same network)MaximumDevelopment TimeLesserMore than monolithicMore than multi-tierReuse of CodeLesserMaximumMinimumDependency on DevOpsNoNoHighDifficulty in Global Testing & DebuggingNoNoYesEase Level in ScalabilityLowMediumHighDeployment TimeLessHighLessEase level in maintenance and updatingLowMediumHighTime to MarketSlowerSlowerFasterFault tolerance levelLowLowHighModularitätslevelLowMediumHighBereitstellungsunabhängigkeitslevelLowLowHighComparison Monolithische, Multi-Tier- und Microservices-Architekturen
Monolithisch zu Microservices: Wann ist der richtige Zeitpunkt für den Übergang?
Auf diese Frage gibt es keine allgemeingültige Antwort, da die Entscheidung für eine Migration von einer monolithischen zu einer Microservices-Architektur von den spezifischen Anforderungen und Zielen Ihrer Anwendung abhängt. Hier sind einige Faktoren, die bei der Entscheidung, ob Sie den Wechsel vornehmen möchten, zu berücksichtigen sind:
- Größe und Komplexität der Anwendung: Eine Microservices-Architektur kann die Entwicklung und Wartung vereinfachen, wenn Ihre Anwendung groß und komplex ist und viele miteinander verbundene Komponenten enthält. Eine monolithische Architektur kann jedoch ausreichend sein, wenn Ihre Anwendung relativ klein und einfach ist.
- Erforderliches Maß an Skalierbarkeit: Wenn Ihre Anwendung schnell und einfach skaliert werden muss, um sich ändernden Anforderungen gerecht zu werden, ist eine Microservices-Architektur möglicherweise die bessere Wahl. Da Microservices unabhängig skaliert werden können, können Sie bestimmte Teile Ihrer Anwendung nach Bedarf skalieren.
- Erforderliches Maß an Flexibilität: Wenn Sie in der Lage sein müssen, einzelne Komponenten Ihrer Anwendung zu ändern oder zu aktualisieren, ohne die gesamte Anwendung zu beeinträchtigen, ist eine Microservices-Architektur möglicherweise die bessere Wahl. Dies liegt daran, dass jeder Microservice unabhängig entwickelt, getestet und bereitgestellt werden kann.
- Verfügbare Ressourcen für Entwicklung und Wartung: Wenn Sie ein großes Team mit den Fähigkeiten und Ressourcen haben, eine Microservices-Architektur zu entwickeln und zu warten, ist dies möglicherweise eine gute Wahl für Ihre Anwendung. Eine monolithische Architektur ist jedoch möglicherweise besser zu handhaben, wenn Ihr Team klein ist oder nicht über die erforderlichen Fähigkeiten verfügt.
Monolithisch zu Microservices: Die erfolgreiche Reise
Letztendlich hängt die Entscheidung für den Übergang von einer monolithischen zu einer Microservices-Architektur von den spezifischen Anforderungen und Zielen Ihrer Anwendung ab. Es ist wichtig, die Vor- und Nachteile jedes Architekturstils sorgfältig abzuwägen und denjenigen auszuwählen, der den Anforderungen Ihrer Anwendung am besten entspricht.
Möglicherweise erwarten Sie praktische Fallstudien, um zu bewerten, wie große Unternehmen Migrationsentscheidungen treffen. Lassen Sie uns die Fallstudien von Amazon und Netflix besprechen, um zu erfahren, wie sie den richtigen Zeitpunkt für die Migration ermittelt haben.
Amazon-Fallstudie
Amazon ist ein bekannter Einzelhandelsriese, der ursprünglich eine monolithische Architektur für seine Website verwendet hat. Als jedoch die Codebasis wuchs und die Zahl der Entwickler, die an der Plattform arbeiteten, zunahm, wurde es immer schwieriger, Abhängigkeiten zu entwirren und Änderungen oder Aktualisierungen an der Plattform vorzunehmen. Dies führte zu Entwicklungsverzögerungen und Codierungsherausforderungen und erschwerte es dem Unternehmen auch, die Plattform zu skalieren, um die Anforderungen seines schnell wachsenden Kundenstamms zu erfüllen.
Um diesen Herausforderungen zu begegnen, hat Amazon seine monolithischen Anwendungen in kleinere, unabhängig laufende, servicespezifische Anwendungen aufgeteilt. Dazu gehörte die Analyse des Quellcodes und das Herausziehen von Codeeinheiten, die einem einzigen funktionalen Zweck dienten, das Einpacken in eine Webdienstschnittstelle und das Zuweisen der Eigentümerschaft für jeden Dienst an ein Team von Entwicklern.
Quelle: Amazon Service-Abhängigkeitsdiagramm in Echtzeit
Der Microservices-Ansatz ermöglichte es Amazon, problemlos Änderungen und Aktualisierungen an seiner Plattform vorzunehmen. Darüber hinaus ermöglichte es die Skalierung bestimmter Komponenten nach Bedarf. Trotz der mit dem Übergang verbundenen Herausforderungen waren die Vorteile der Microservices-Architektur erheblich. Die E-Commerce-Plattform von Amazon verarbeitet jetzt täglich über 2,5 Milliarden Produktsuchen und umfasst Millionen von Produkten von Hunderttausenden von Verkäufern.
Netflix-Fallstudie
Netflix ist heutzutage ein sehr beliebtes und bekanntes Unternehmen. Es ist in 190 Ländern verfügbar und hat ab 2022 über 223 Millionen zahlende Nutzer.
Im Jahr 2008 war Netflix mit einer großen Datenbankbeschädigung konfrontiert, und das Problem bestand drei lange Tage lang. Dies war der Punkt, an dem das Unternehmen Probleme mit Einzelpunktfehlern des monolithischen Designs erkannte. Netflix migrierte also mithilfe der Amazon-Webdienste schrittweise von einer monolithischen zu einer Cloud-Microservices-Architektur.
Netflix brauchte Jahre, um seine kundenorientierten und nicht kundenorientierten Apps zu migrieren. Dennoch sind die Vorteile enorm. Die monatlichen Überwachungsstunden des Unternehmens stiegen zwischen 2008 und 2015 stark um das 1000-fache, was zu hohen Einnahmen und Gewinnen führte.
So migrieren Sie Ihre Anwendung manuell von einer monolithischen zu einer Microservices-Architektur
Es gibt mehrere Schritte, die Sie für die (manuelle) Migration Ihrer Anwendung von einer monolithischen zu einer Microservices-Architektur befolgen können:
Insgesamt kann die Migration von einer monolithischen zu einer Microservices-Architektur komplex und zeitaufwändig sein. Es ist wichtig, die Migration sorgfältig zu planen und auszuführen, um den Erfolg sicherzustellen.
Praktische Tools für die Migration von monolithischen zu Microservices
Es gibt mehrere Tools, die beim Zerlegen einer monolithischen Anwendung in Microservices helfen können. Beispielsweise sind Mono2Micro, Decomposition Tool und Decomposer von IBM die beliebtesten Tools, die beim Dekompositionsprozess helfen.
Diese Tools bieten eine Reihe von automatisierten oder halbautomatischen Mechanismen, um Microservices zu identifizieren und den Code umzugestalten. Darüber hinaus helfen sie bei der Einrichtung und Verwaltung der Infrastruktur, die zum Hosten der Microservices erforderlich ist.
Automatische Dekomposition für die Migration von monolithischen zu Microservices: Ein futuristischer Trend
Der jüngste Boom der künstlichen Intelligenz und des maschinellen Lernens hat die traditionellen Ansätze zur Erfüllung unserer Aufgaben revolutioniert. Wäre es nicht wunderbar, wenn Maschinen die komplexen Zerlegungsaufgaben von Monolith zu Microservices erledigen könnten?
Obwohl es einfach erscheinen mag, KI einzusetzen, um eine monolithische Anwendung in Microservices zu zerlegen. Dennoch ist es ein Weg voller Herausforderungen. Deshalb findet man zu dieser Aufgabe nur wenige vollständige Studien.
Abdullahet. Al. schlugen einen unüberwachten Lernansatz für die automatische Dekomposition von Webanwendungen in Microservices vor. Das folgende konzeptionelle Diagramm zeigt die Gesamtfunktion des automatischen Dekompositionsprozesses.
Quelle: Abdullah, M., Iqbal, W., & Erradi, A. (2019). Unüberwachter Lernansatz für die automatische Dekomposition von Webanwendungen in Microservices. Zeitschrift für Systeme und Software, 151, 243-257.
Der automatische Zersetzungsprozess folgt drei einfachen Schritten.
Schritt 01: Greifen Sie auf URI-Zugriffsprotokolle zu
Jede Webseite auf einer Website hat einen eindeutigen Uniform Resource Identifier (URI). Glücklicherweise führen Webserver, die solche Anwendungen hosten, Zugriffsprotokolle (z. B. Antwortzeit und Dokumentgröße) zu diesen URIs. Der erste Schritt besteht darin, diese Zugriffsprotokolle zu sammeln.
Schritt 02: Clustering-ML-Algorithmus anwenden
Ein Clustering-Algorithmus ist ein unbeaufsichtigtes maschinelles Lernverfahren, das bei einem gegebenen Satz von Datenpunkten K Cluster mit Datenpunkten ähnlicher Art erstellt. Dieser Clustering-Algorithmus erstellt, wenn er mit den historischen Zugriffsprotokolldaten gespeist wird, Cluster von URIs mit ähnlicher Zugriffszeit und ähnlicher Größe des Antwortdokuments.
Schritt 03: Bereitstellung von Clustern für Microservices
Sie können für jeden URI-Cluster einen Microservice erstellen. Anschließend können Sie diese Microservices in jeder Cloud-Infrastruktur bereitstellen.
Hinweis: Diese automatische Dekompositionstechnik ist spezifisch für monolithische Webanwendungen und wird nur vorgestellt, um Ihnen eine Vorstellung von den neuesten Trends der Ära zu geben.
Best Practices für die Migration von einer monolithischen zu einer Microservices-Architektur
Hier sind einige Best Practices, die Sie bei der Migration von einer monolithischen zu einer Microservices-Architektur befolgen sollten:
- Fangen Sie klein an: Oft ist es am besten, mit der Migration eines kleinen, in sich geschlossenen Teils der Anwendung zu einer Microservices-Architektur zu beginnen. Auf diese Weise können Sie aus dem Prozess lernen und notwendige Anpassungen vornehmen, bevor Sie die größeren Teile der Anwendung in Angriff nehmen.
- Identifizieren Sie die richtigen Microservices: Identifizieren Sie sorgfältig die Geschäftsfunktionen Ihrer Anwendung. Außerdem muss festgestellt werden, ob diese Funktionen als unabhängige Microservices implementiert werden können.
- Gestalten Sie klare Schnittstellen: Stellen Sie sicher, dass die Schnittstellen zwischen den Microservices klar definiert und einfach zu bedienen sind. Dies erleichtert die Entwicklung und Wartung der Microservices.
- Verwenden Sie Container: Container können die Bereitstellung und Verwaltung von Microservices vereinfachen, da Sie den Microservice und seine Abhängigkeiten in einer einzigen, eigenständigen Einheit zusammenfassen können.
- Verwenden Sie eine Microservices-freundliche Infrastruktur: Um eine Microservices-Architektur zu unterstützen, benötigen Sie eine Infrastruktur, die die erhöhte Komplexität und den durch die Microservices erzeugten Datenverkehr bewältigen kann. Dies kann die Verwendung von Technologien wie Service Meshes, API-Gateways und verteilter Ablaufverfolgung umfassen.
- Gründlich testen: Testen Sie die Microservices gründlich, um sicherzustellen, dass sie wie erwartet funktionieren und dass die Schnittstellen zwischen ihnen ordnungsgemäß funktionieren.
- Überwachen und verwalten Sie die Microservices: Es ist wichtig, ihre Leistung und ihren Zustand zu überwachen und geeignete Maßnahmen zu ergreifen, wenn Probleme auftreten. Dies kann die Verwendung von Tools wie Protokollanalyse, Leistungsüberwachung und Fehlerverfolgung beinhalten.
Kurz gesagt, eine sorgfältige Planung und Ausführung ist der Schlüssel zu einer erfolgreichen Migration. Indem Sie diese Best Practices befolgen, können Sie sicherstellen, dass die Migration reibungslos verläuft und genau den Zweck erfüllt.
Fazit
Die Microservices-Architektur ist die flexibelste und skalierbarste Architektur für das moderne Cloud-Computing-Zeitalter. Es ermöglicht Ihnen, bestimmte Teile der Anwendung nach Bedarf zu skalieren und einzelne Dienste zu ändern oder zu aktualisieren, ohne die gesamte Anwendung zu beeinträchtigen. Es kann jedoch auch komplexer zu entwickeln und zu warten sein.
Letztendlich hängt die Wahl des Architekturstils von den spezifischen Anforderungen und Zielen Ihrer Anwendung ab. Zu den zu berücksichtigenden Faktoren gehören die Größe und Komplexität der Anwendung, das erforderliche Maß an Skalierbarkeit und Flexibilität sowie die verfügbaren Ressourcen für Entwicklung und Wartung.