MONOLITHISCHE ARCHITEKTUR VS. MICROSERVICES-ARCHITEKTUR

Ich bin mir sicher, dass Ihnen das Thema Monolithische Architektur vs. Microservices-Architektur seltener begegnet ist, als dass Sie gehört haben, wie über Programmierparadigmen, Tools oder Software-Frameworks diskutiert wird. Sie müssen die Art der Softwarearchitektur gleich zu Beginn Ihres Projekts auswählen. Sie trägt dazu bei, das Design Ihrer Anwendung zu definieren und ist eine der wichtigsten Phasen in der Entdeckungsphase des Lebenszyklus einer Anwendung. Unabhängig davon, ob es sich um monolithische oder Microservices handelt, ist die Änderung der Softwarearchitektur nach der Entwicklung der App anspruchsvoll, zeitaufwändig und kostspielig.

Softwarearchitektur ist die Struktur und Organisation eines Systems. Diese Struktur besteht aus den Komponenten, ihrer Umgebung, ihrer Beziehung zueinander und den Konzepten, die für das Design der Software verwendet werden. In den meisten Fällen geht es dabei um die Entwicklung der Software in der Zukunft. Die Software-Architektur wird mit Blick auf diskrete Aufgaben erstellt. Diese Aufgaben müssen erfüllt werden, ohne die Aufgaben anderer Tools und Geräte zu behindern. Die Struktur und das Verhalten der Software wirken sich auf wichtige Entscheidungen aus, so dass sie kompetent wiedergegeben und erstellt werden müssen, um die bestmöglichen Ergebnisse zu erzielen.

Dieser Artikel wird Ihnen helfen, diese beiden Arten von Softwarearchitekturen zu verstehen. Wir stellen monolithische und Microservices-Architekturen nebeneinander, definieren, was sie sind, und nennen die wichtigsten Konzepte, auf die Sie achten sollten. Lassen Sie uns erkunden!

Monolithische Architektur

Die monolithische Architektur ist das traditionelle Modell, bei dem ein Softwareprogramm als eine kombinierte Einheit entwickelt wird, die in sich geschlossen und unabhängig von anderen Anwendungen ist. Diese Architektur gilt als der traditionelle Ansatz für die Entwicklung und Erstellung von Anwendungen als einzelne, einheitliche Einheiten. Typischerweise besteht dieser Ansatz aus einer clientseitigen Benutzeroberfläche, einer serverseitigen Anwendung und einer Datenbank. Eine monolithische Architektur ist ein umfangreiches Computernetzwerk mit einer großen Codebasis, in der alle geschäftlichen Belange integriert sind.

Wenn Sie eine monolithische Anwendung ändern möchten, müssen Sie den gesamten Stack aktualisieren, indem Sie auf die Codebasis zugreifen und eine aktualisierte Version der service-seitigen Schnittstelle erstellen und installieren.

Monolithische Software besteht in der Regel aus drei Komponenten;

• Client-seitige Benutzeroberfläche – besteht aus HTML-Seiten oder Javascript, die in einem Browser ausgeführt werden
• Serverseitige Anwendung – bearbeitet HTTP-Anfragen, implementiert domänenspezifische Logik, ruft Daten aus der Datenbank ab und aktualisiert sie und füllt die HTML-Ansichten, die an den Browser gesendet werden.
• Datenbank – enthält viele Tabellen, die in einem relationalen Datenbankmanagementsystem üblich sind.

Mit diesem Modell kann die ETL-Pipeline gestreamt werden, während die Daten über den Monolithen in eine einzige Datenbank fließen. Aber auch wenn Sie ein Microservices-Modell anwenden, können Sie Ihre ETL-Pipeline mit einer kodierungsfreien Lösung wie Xplenty vereinfachen.

Vorteile der monolithischen Architektur

Ein Unternehmen kann in Abhängigkeit von verschiedenen Faktoren von einer monolithischen Architektur profitieren. Die Verwendung einer monolithischen Architektur bei der Entwicklung Ihrer Anwendung hat mehrere Vorteile, von denen wir Ihnen im Folgenden einige vorstellen.

• Einfache Handhabung von Problemen, die die gesamte Software betreffen können. In der Regel bezeichnen die Entwickler diese Probleme als übergreifende Belange, einschließlich Leistungsüberwachung, Caching, Protokollierung und Handhabung. In einer monolithischen Anwendung befindet sich alles an einer Stelle und ist nicht auf verschiedene Microservices verstreut. Die monolithische Architektur minimiert die Schwierigkeiten, die mit der Bewältigung solcher Probleme verbunden sind, beträchtlich.
• Einfachheit. Bei der Entwicklung kleiner bis mittelgroßer Anwendungen ist eine monolithische Architektur einfacher zu entwickeln, einzusetzen und zu skalieren. Die meisten integrierten Entwicklungsumgebungen und Entwicklungslaufwerke unterstützen die monolithische Architektur als traditionelles Modell für die Erstellung von Anwendungen. End-to-End-Tests sind viel einfacher, wenn Sie nur mit einer umfangreichen Codebasis arbeiten.
• Leistung. Monolithische Anwendungen haben in der Regel eine bessere Leistung als Microservices. Eine API kann in monolithischen Anwendungen denselben Zweck erfüllen, da sie über konsolidierten Code und Speicher verfügt.

Nachteile der monolithischen Architektur

Monolithische Anwendungen sind praktisch, bis sie expandieren und ihre Skalierung ein Problem wird. Die Bereitstellung einer geringfügigen Änderung in einer Funktion erfordert die Kompilierung und das Testen der gesamten Plattform, was dem modernen agilen Ansatz, den die meisten Entwickler verwenden, widerspricht. Die monolithische Architektur hat einige Nachteile, von denen im Folgenden einige aufgeführt werden.

• Skalierbarkeitspotenzial. Das Skalierbarkeitspotenzial einer monolithischen Anwendung hängt von ihrer Größe ab. Wenn Sie eine umfangreiche und komplexe Anwendung entwickeln möchten, gibt es bessere Softwarearchitekturen als die monolithische Architektur. Bei einer komplexeren Anwendung wird die Skalierbarkeit enorm sein. Sie wird zu einem erheblichen Problem, da die Verwaltung und Eindämmung eines umfangreichen Softwareprojekts unter einer großen Codebasis anstrengender wird.
• Flexibilität. Monolithische Anwendungen sind unflexibel, wenn es um Flexibilität geht. Bei einer monolithischen Anwendung können Sie davon ausgehen, dass Sie sie eine ganze Weile nutzen können, ohne Ihren technischen Stack zu ändern. Und eine Änderung Ihres Stacks ist bei einer monolithischen Architektur praktisch unmöglich. Sie müssen Ihre Software neu schreiben, um den Stack unterzubringen, den Sie implementieren möchten, was umfangreiche Ressourcen erfordert und sich nicht lohnt.
• Eine monolithische Architektur macht Ihren Code komplizierter. Da es eine einzige Codebasis gibt, wird sie exponentiell komplexer, wenn sich die Anwendung entwickelt und ändert. Diese Änderungen oder Aktualisierungen müssen in der gesamten Anwendung koordiniert werden, aber die Benutzer können sie über einen einzelnen Teil hinaus erweitern.

Microservice Architektur

Während eine monolithische Anwendung eine einzige integrierte Einheit darstellt, wird sie bei der Microservice-Architektur in mehrere kleinere, in sich geschlossene Einheiten aufgeteilt. Diese Einheiten führen normalerweise jeden Anwendungsprozess als unabhängigen Dienst aus. Daher haben alle Dienste ihre eigene Datenbank und Logik und führen spezifische Funktionen aus.

Die Microservice-Architektur ist ein Ansatz, bei dem eine einzelne Anwendung als eine Reihe kleiner Dienste entwickelt wird, von denen jeder in seinem eigenen Prozess arbeitet und mit leichtgewichtigen Mechanismen, in der Regel einer HTTP-Ressourcen-API, kommuniziert. Sam Newman, ein unabhängiger Berater, sagt: „Microservices sind die kleinen Dienste, die zusammenarbeiten.“

Die Microservice-Architektur besteht aus einer Sammlung kleiner, autonomer Dienste. Jeder Dienst ist unabhängig und implementiert eine geschäftliche oder technische Fähigkeit der Anwendung, die er innerhalb eines begrenzten Kontexts kapselt. Ein eingegrenzter Kontext bezieht sich auf einen natürlichen Bereich innerhalb der Organisation und bildet eine klare Grenze, innerhalb derer das Domänenmodell existiert.

Die Architektur von Microservices hat erhebliche Auswirkungen auf die Beziehung zwischen der Datenbank und der Anwendung. Anstatt also eine einzige Datenbank mit anderen Microservices zu nutzen, hat jeder Microservice seine eigene Datenbank. Eine Datenbank pro Microservice ist unerlässlich, wenn Sie von dieser Architektur profitieren möchten, um eine lose Kopplung zu gewährleisten.

Komponenten der Microservice-Architektur

Microservices sind klein, in sich geschlossen und lose gekoppelt. Ein kleines Team von Programmierern kann den Dienst schreiben und unterstützen, da jeder Dienst seine eigene Datenbank besitzt. Die Dienste sind für die Bewahrung ihrer Daten oder ihres externen Zustands verantwortlich. Dies steht im Gegensatz zum traditionellen Ansatz, bei dem eine separate Datenschicht für die Datenerhaltung zuständig ist. Hier sind einige der Komponenten einer Microservices-Architektur

• Orchestrierung. Diese Komponente befasst sich mit der Platzierung von Diensten auf Knoten, der Erkennung von Ausfällen, der Stabilisierung von Diensten auf verschiedenen Knoten usw. In der Regel handelt es sich bei dieser Komponente um eine Off-the-Shell-Technologie wie Kubernetes und nicht um eine maßgeschneiderte Lösung.
• API-Gateway. Das API-Gateway ist der Zugangspunkt für Clients. Anstatt die Dienste direkt aufzurufen, rufen die Clients das API-Gateway an und leiten den Anruf an die entsprechenden Dienste am Backend weiter.

Vorteile der Microservices-Architektur

Die Microservices-Architektur hat sich dank der Cloud, der Containerisierung und der hypervernetzten Systeme weiterentwickelt. Außerdem hat die Microservices-Architektur einige Vorteile für den Benutzer, wie unten aufgeführt.

• Verbesserte Agilität. Mit dieser Art von Softwarearchitektur können Entwickler an unabhängigen Modulen arbeiten. Jeder Entwickler kann ein Modul unabhängig erstellen und bereitstellen, wodurch die operativen Reibungen im Team minimiert werden. Außerdem ist es einfach, Fehlerkorrekturen und Update-Releases zu kontrollieren. Sie können einen Dienst aktualisieren, ohne die gesamte Anwendung neu bereitzustellen, und die Aktualisierung abbrechen, wenn sie schief geht. Wenn bei monolithischen Anwendungen ein Fehler in einem Teil entdeckt wird, kann dies normalerweise den gesamten Freigabeprozess blockieren.
• Bessere Skalierbarkeit. Die Microservices-Architektur kann jeden einzelnen Dienst unabhängig skalieren. Sie ermöglicht es Ihnen, Teilsysteme, die mehr Ressourcen benötigen, zu skalieren, ohne die gesamte Anwendung zu skalieren. Die Skalierung monolithischer Anwendungen verschlingt Zeit und Kosten, selbst wenn sie nicht erforderlich ist. Durch die Verwendung eines Orchestrators wie Service Fabric oder Kubernetes wird eine höhere Dichte an Diensten auf einem Host erreicht, was eine effiziente Nutzung der Ressourcen ermöglicht.
• Die Microservices-Architektur fördert die Dezentralisierung. Eine fokussierte Zentralregierung ist entscheidend für eine erfolgreiche Regierungsführung. Diese Art von Struktur wäre, abgesehen von der Politik, leicht zu Fall zu bringen. Die Zentralisierung der Dinge an einem Ort bedeutet, dass, wenn etwas schief geht. Das gesamte System fällt auseinander. Die Microservices-Architektur umfasst eine Dezentralisierung, bei der die Entwickler unabhängiger agieren und unabhängig vom Standort als Team arbeiten können. Außerdem bietet sie Flexibilität. Sie können mehrere Tech Stacks in einer einzigen Anwendung implementieren. So können Sie den einflussreichsten Tech-Stack für die Entwicklung eines Dienstes auswählen.

Nachteile der Microservices-Architektur

Die Vorteile von Microservices sind zu gut, um kostenlos zu sein. Die Nachteile einer Microservices-Architektur sind ein wenig schwer zu ertragen. Außerdem müssen Sie sich sicher sein, ob Sie die vorbildliche Software-Architektur für Ihr Unternehmen wählen.

• Komplexität. Eine Microservices-Architektur hat mehrere bewegliche Teile als eine monolithische Architektur. Jeder Dienst ist einfach, aber das System als Ganzes wird komplex. Die Kommunikation zwischen den Diensten ist kompliziert. APIs fördern in der Regel diese Kommunikation und werden in der Regel implementiert, um Softwareplattformen zu verbinden. Die Komplexität in Microservices-Anwendungen steigt mit der Zunahme der Microservices.
• Überlastung des Netzwerks. Die Verwendung vieler kleiner Dienste kann zu einer Kommunikation zwischen den Diensten führen. Und wenn die Kette der Service-Abhängigkeiten sehr lang wird, wird die zusätzliche Latenz zu einem Problem. Das bedeutet, dass Sie APIs sorgfältig erstellen müssen. Denken Sie über Serialisierungsformate nach und suchen Sie nach Möglichkeiten, asynchrone Kommunikationsmuster zu verwenden.
• Entwicklung und Testen. Die Entwicklung eines kleinen Dienstes, der von anderen abhängigen Diensten abhängt, erfordert eine andere Herangehensweise als das Schreiben eines herkömmlichen mehrschichtigen Programms. Die verfügbaren Tools sind nicht immer für die Arbeit mit Dienstabhängigkeiten ausgelegt. Das Refactoring über Servicegrenzen hinweg wird mühsam, und das Testen von Serviceabhängigkeiten ist komplex, vor allem, wenn sich die Anwendung schnell weiterentwickelt.

Migration von Monolithen zu Microservices

Skalierbarkeit ist der Hauptgrund, warum Entwickler von einer monolithischen zu einer Microservices-Architektur wechseln. Die Skalierbarkeit selten genutzter Komponenten ist unbedeutend. Komponenten, die von den meisten Benutzern genutzt werden, sollten bei der Umstellung zuerst berücksichtigt werden. Im Folgenden finden Sie eine typische Vorgehensweise für den Wechsel von einem monolithischen System zu einem Microservices-Ansatz.

1. Identifizieren Sie die logischen Komponenten.

Es gibt hauptsächlich drei Informationskomponenten mit den im System verwendeten Daten: Datenobjekte, Aktionen, auszuführende Aufgaben und Anwendungsfälle. Die logischen Konstrukte sind die Datenobjekte, die die verwendeten Daten darstellen. Datenaktionen sind Befehle zur Ausführung einer Aufgabe für einzelne oder mehrere Datenobjekte. Die auszuführenden Aufgaben sind die Funktionen, die Benutzer aufrufen, um ihre Aufgaben zu erfüllen.

2. Refactor Komponenten

Wenn Sie alle Komponenten identifiziert und zusammengestellt haben, organisieren Sie sie intern – einige doppelte Funktionen müssen vor der Anwendung des Microservices beseitigt werden. Es sollte nur einen Microservice geben, der eine Funktion ausführt.

3. Identifizieren Sie Abhängigkeiten von Komponenten

Nachdem die zu migrierenden Komponenten identifiziert und organisiert wurden, muss das System die Abhängigkeiten innerhalb der Komponenten erkennen. Dazu wird in der Regel eine statische Quellcodeanalyse durchgeführt, um nach Aufrufen zwischen verschiedenen Bibliotheken und Datentypen zu suchen.

4. Spot Komponenten Gruppen

Der Systemarchitekt muss sich darauf konzentrieren, die Komponenten in Gruppen zu kategorisieren, die in Microservices umgewandelt werden können. Das Ziel ist es, eine kleine Gruppe von Objekten und deren elementare Aktionen zu finden, die im endgültigen System getrennt werden müssen.

5. Erstellen Sie eine API für die Remote-Benutzeroberfläche

Die Remote-Benutzerschnittstelle ist der einzige Ansatz für die Kommunikation zwischen dem System, seinen Komponenten und den Benutzern des Systems. Diese Schnittstelle muss systematisch geplant und skalierbar sein, um Probleme zu vermeiden, wenn das System wächst.

6. Verschieben Sie Komponentengruppen in Makroservices.

Makrodienste neigen dazu, eine moderate Haltung gegenüber der Aufteilung von Datenbeständen einzunehmen und komplexere Interaktionen mit Datenobjekten zu ermöglichen. Daher ist es wichtig, ihre Verwendung als einen vorläufigen Schritt zur Vervollständigung der Migration zu betrachten.

7. Makroservices in Microservices umwandeln

Das Ziehen von Datenobjekten, Komponenten und Funktionen aus der monolithischen Architektur zu Makrodiensten gibt Aufschluss darüber, wie diese Komponenten weiter in Mikrodienste unterteilt werden können. Denken Sie daran, dass jeder Microservice seine Datenbank enthält und nur eine begrenzte Anzahl von Aktionen auf seinen Datenobjekten ausführt.

8. Einsatz und Tests

Der folgende Schritt umfasst Integrationstests und die Bereitstellung, sobald der Microservice fertig ist. Die monolithische Architektur muss so angepasst werden, dass sie den neuen Dienst für ihre Datenanforderungen anstelle der alten Datenbank verwendet.

Fazit

Die Umstellung auf eine Microservices-Architektur ist kein Allzweckansatz. Die monolithische Architektur ist zwar berüchtigt und weniger berühmt, hat aber neben ihren Stärken auch handfeste und schwerwiegende Vorteile gegenüber Microservices. Sie sollten mit einer monolithischen Architektur beginnen, um Ihre neue Geschäftsidee zu validieren. Ein kleines Team von Entwicklern begleitet Sie bei der Entwicklung einer einfachen Anwendung, für die Sie keine Microservices benötigen.

Die Microservices-Architektur ist für umfangreiche und komplexe Anwendungen besser geeignet. Sie bietet Produktlösungen für ein komplexes System mit mehreren Funktionen und Diensten innerhalb einer einzigen Anwendung. Microservices eignen sich perfekt für Plattformen, die viele User Journeys und Workflows abdecken.