Architecture de microservices dans le développement d'applications : avantages et inconvénients

Introduction

Dans l'économie moderne, la création de logiciels est une industrie à part entière. D'une part, il aide les entreprises à automatiser et à numériser tous les processus, et d'autre part, il génère des bénéfices et crée des actifs virtuels. Actuellement, la R&D est devenue plus compliquée, le nombre de programmeurs ne cesse de croître et les tâches informatiques se complexifient.

Ces raisons ont conduit à l'émergence de nouvelles méthodologies de développement logiciel et de nouveaux types d'architecture.

Les applications Web modernes sont multifonctionnelles et la transformation numérique augmente les exigences en matière de logiciels. L'application doit être : facilement évolutive, flexible et multiplateforme, et modifiable pour les tâches de l'utilisateur. Les gestionnaires de tâches définissent ces exigences au stade du développement de tels logiciels.

Premièrement, pour créer des logiciels pour les entreprises modernes, vous devez étudier sérieusement le processus de développement logiciel et choisir la bonne architecture.

Le choix de l'architecture en développement logiciel

En règle générale, auparavant, toutes les applications étaient développées sur la base d'une architecture monolithique. Voyons ce qu'est une application monolithique.

Les applications monolithiques sont développées dans leur ensemble. La logique de traitement des requêtes est placée dans un processus unique.

Les applications Web Monolith peuvent être structurées sous forme de modules et de blocs. Des classes, des fonctions, etc. distinctes sont utilisées, selon le langage de programmation utilisé. Mais les connexions entre les modules sont très fortes.

Cela conduit à la conclusion suivante : changer un module affectera considérablement le fonctionnement de l'ensemble de l'application.

Par exemple, nous pouvons considérer une application Web typique pour LMS (système de gestion de l'apprentissage). Ce logiciel a une architecture à trois niveaux, qui comprend :

1. interface utilisateur;
2. le composant côté serveur pour la logique métier du logiciel et l'accès aux données ;
3. la base de données.

Les fonctions métiers d'une telle application sont très différentes. Il comprend les blocs suivants : "Cours et formations", "Catalogue des cours", "Structure organisationnelle de l'entreprise", "Calendrier des événements", "Rapports", "Messages", "Actualités", etc.

Cependant, ils sont tous combinés en un seul bloc monolithique et sont situés sur un seul serveur. Il est assez difficile de faire évoluer et de modifier une telle application.

Soulignons les inconvénients de l'architecture monolithique :

• Même un petit changement dans une application Web conduit à l'assemblage et au déploiement d'une nouvelle version de l'ensemble du logiciel.
• Vous ne pouvez mettre à l'échelle que l'ensemble de l'application. Il est impossible de mettre à l'échelle un bloc séparé.
• Si un module d'application tombe en panne, le fonctionnement de l'ensemble de l'application peut être perturbé.
• Les outils de développement sont toujours limités à la pile technologique sélectionnée.
• Inconvénient à gérer une grande équipe de développeurs qualifiés. Chaque développeur doit comprendre toutes les fonctionnalités de l'application, pas seulement son module.
• Toute mise à jour affecte l'ensemble des fonctionnalités du logiciel. Cela entraîne un risque d'échec de l'application après les mises à jour. Par conséquent, seules de rares versions de mises à jour sont effectuées.
• Toute modification de la base de données peut affecter le fonctionnement de l'ensemble de l'application et nécessiter des modifications du code.

S'il s'agit d'un petit programme gratuit pour enseigner certaines compétences individuelles à un utilisateur ordinaire, et même rarement mis à jour, une architecture monolithique est tout à fait adaptée à un tel développement. Si nous parlons de logiciels d'entreprise (par exemple, LMS), et même fréquemment mis à jour, alors il est nécessaire de choisir une architecture microservice.

L'architecture de microservice est l'approche optimale pour le développement de logiciels. Dans une architecture de microservices, l'application Web est divisée en petits composants autonomes (microservices) avec des interfaces spécifiques. Une telle architecture a trouvé son application dans le domaine du cloud computing.

Quelle est la différence entre microservice et architecture monolithique ? Dans une architecture de microservices, l'application Web est développée comme un ensemble de petits composants mal interconnectés, appelés microservices. Les microservices sont développés, déployés et maintenus presque indépendamment les uns des autres.

Par exemple, une application Web pour LMS. Chaque microservice vise à résoudre uniquement sa tâche métier spécifique, possède sa base de données et des contacts avec d'autres microservices via l'API. Ainsi, il sera nécessaire de développer les microservices suivants pour l'application web LMS : "Cours et formations", "Catalogue des cours", "Organigramme de l'entreprise", "Calendrier des événements", "Rapports", "Messages", "Actualités", etc...

Mais il faut noter qu'il existe un autre type d'architecture — une architecture orientée services (SOA). Parfois, il est confondu avec le microservice. Il semble que les différences entre l'architecture des microservices et la SOA ne soient pas si évidentes. Mais il existe des différences entre les microservices et la SOA. Cela concerne le rôle de l'Enterprise Service Bus (ESB).

La SOA est une architecture à l'échelle de l'entreprise. Son objectif est de standardiser l'interaction et l'intégration des services web de l'entreprise. Le but de l'architecture de microservice est de développer une application spécifique. Les modèles suivants sont liés à SOA : CORBA, services Web, files d'attente de messages, ESB, etc.

Ci-dessous, nous expliquerons en détail les avantages des microservices pour le développement d'applications Web.

Les principaux avantages de l'architecture microservice

Nous évaluerons les avantages des microservices par rapport à une architecture monolithique.

• Simplicité et indépendance dans le déploiement des applications. Dans le cas des microservices, vous ne pouvez déployer qu'un seul module applicatif. Par exemple, dans notre cas avec LMS, vous ne pouvez déployer qu'un seul module ("Event Calendar"), en laissant le reste des composants de l'application inchangés. Si vous avez besoin de réécrire du code dans le module "Rapports", il n'est pas nécessaire d'obtenir de nombreuses autorisations. Ce composant ("Rapports") est un microservice séparé et indépendant.
• Évolutivité : précision et efficacité. Tout d'abord, il doit déterminer quels microservices nécessiteront une évolutivité fréquente et lesquels ne le seront pas. Les modules qui n'ont pas besoin d'être mis à l'échelle souvent peuvent être placés sur des serveurs plus faibles, et les modules souvent évolutifs peuvent être mis à l'échelle séparément de tous les autres logiciels.
• Résilience accrue des applications. La conception rationnelle des applications et la construction de connexions indépendantes entre les modules offrent l'avantage suivant : la défaillance de l'un des modules n'entraîne pas la défaillance de l'ensemble du logiciel. Par exemple, si le module "Messages" a échoué, l'utilisateur recevra une notification sur l'indisponibilité temporaire de ce bloc. Tous les autres blocs d'application fonctionneront.
• Sélection de la pile technologique. En développant chaque microservice, vous pouvez choisir la pile technologique la plus appropriée.
• Flexibilité dans la gestion des équipes. Par exemple, l'équipe n° 1 développe le service "Catalogue des cours", l'équipe n° 2 — "Calendrier des événements" et l'équipe n° 3 — "Actualités". C'est pourquoi il est plus facile pour un nouveau spécialiste de se mettre au travail plus rapidement. Il n'est pas nécessaire d'étudier longtemps la fonctionnalité de l'ensemble de l'application, il suffit d'apprendre la pile technologique pour un microservice spécifique.
• La possibilité de réutiliser la fonctionnalité (à des fins différentes et de différentes manières).
• Le remplacement ou la suppression des services inutiles est résolu rapidement et facilement. Par exemple, si un client spécifique n'utilisera pas le bloc "News" dans le LMS, alors ce module peut simplement être supprimé, sans changements globaux dans tous les logiciels.
• Chaque microservice utilise sa base de données. Ce fait conduit à l'indépendance des modèles de données. Par exemple, si un programmeur a modifié le modèle de données dans un service particulier, cela n'affectera pas le fonctionnement des autres services.

On le voit, l'architecture des microservices présente des avantages non négligeables et attire de plus en plus les développeurs. Cependant, avant de choisir une architecture pour le développement de logiciels, il convient de se pencher sur les inconvénients des microservices. Nous énumérerons ceux ci-dessous.

Inconvénients des microservices

Le système de microservices est distribué. D'une part, c'est un avantage dans le travail du logiciel. En revanche, s'il y a trop de microservices et que chacun d'eux fait des requêtes à d'autres services, le temps de réponse résultant augmentera et des "points de défaillance" apparaîtront.

Il existe deux façons de résoudre ce problème :

1. modifier les détails des appels, ce qui peut entraîner une diminution de leur nombre ;
2. l'introduction de l'asynchronisme, les appels sont effectués en parallèle, par conséquent, cela conduit au fait que le temps de réponse final est le temps le plus lent de tous, et non le temps total de tous les retards.

La complication constante du processus de développement, qui conduit à des exigences accrues pour la qualification des programmeurs. Dans une architecture de microservices, le rôle des processus d'intégration et des processus de livraison continue est important.

Et c'est pourquoi il est assez difficile de gérer de nombreux processus sans automatiser les tests et déployer des services. Ces facteurs nécessitent la mise en place de DevOps dans l'entreprise et la coopération étroite des développeurs avec les ingénieurs système, les testeurs, le support technique, etc.

La décentralisation dans l'architecture des microservices crée des problèmes de cohérence des microservices. Par exemple, dans une application monolithique, de nombreuses modifications peuvent être apportées en une seule transaction, mais il est également possible de revenir en arrière en cas de défaillance, tout en maintenant la cohérence des données.

Lors de l'utilisation de microservices, la situation suivante est possible : en cas de dysfonctionnement de l'un des services, l'autre microservice cesse de répondre. Dans ce cas, il s'agit des priorités du développeur : vous pouvez privilégier la disponibilité des composants (en cas de panne d'un service, les autres continueront à fonctionner). En général, les développeurs doivent trouver un équilibre entre la cohérence des services et leur disponibilité, et cela doit être fait avec beaucoup de soin.

conclusion

Avant de choisir une architecture de microservices pour développer des applications Web, les développeurs doivent évaluer à la fois ses avantages et ses inconvénients. Après tout, un mauvais choix d'architecture peut affecter les performances et les fonctionnalités du logiciel à l'avenir.

Si l'architecture des microservices n'est pas utilisée correctement, les développeurs peuvent avoir de gros problèmes qui annulent tous les avantages des microservices.

Dans la prochaine partie de l'article, nous examinerons les outils techniques qu'un développeur qui va utiliser une architecture de microservices dans le développement de logiciels devrait maîtriser.