میکروسرویس چیست؟ چه مزایا و معایبی دارد؟

میکروسرویس یک رویکرد معماری نرم‌افزار است که در آن یک برنامه کاربردی بزرگ به مجموعه‌ای از سرویس‌های کوچک، مستقل و قابل استقرار تقسیم می‌شود. هر یک از این سرویس‌ها وظیفه‌ای مشخص و محدود را بر عهده دارند و از طریق پروتکل‌های سبک‌وزن مانند HTTP با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند. این استقلال به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد تا هر سرویس را به صورت جداگانه توسعه، آزمایش، مستقر و مقیاس‌بندی کنند. حال سوالی که مطرح می‌شود این است که میکروسرویس چه نقشی در حوزه تجارت الکترونیک ایفا می‌کند؟ با توجه به پیچیدگی و مقیاس‌پذیری بالای سیستم‌های تجارت الکترونیک که نیازمند مدیریت بخش‌های مختلفی همچون مدیریت کاربران، کاتالوگ محصولات، سبد خرید، پرداخت و غیره هستند، معماری میکروسرویس می‌تواند راهکاری ایده‌آل برای افزایش چابکی، انعطاف‌پذیری و مقیاس‌پذیری این سیستم‌ها باشد. در این مقاله از بخش آموزش سرویس‌های میزبانی در سایت پارس‌پک، به بررسی دقیق‌تر مزایای استفاده از میکروسرویس در تجارت الکترونیک می‌پردازیم.

میکروسرویس چیست؟

در پاسخ به این سوال باید گفت که میکروسرویس‌ها یا به تعبیر دقیق‌تر، معماری میکروسرویس‌ها (Microservices Architecture)، یک رویکرد معماری برای توسعه نرم‌افزار است که در آن یک برنامه کاربردی بزرگ به مجموعه‌ای از سرویس‌های کوچک، مستقل و قابل استقرار تقسیم می‌شود. هر یک از این سرویس‌ها وظیفه‌ای مشخص و محدود را بر عهده دارند و معمولاً از طریق یک رابط برنامه نویسی کاربردی (API) با سایر سرویس‌ها ارتباط برقرار می‌کنند. برای درک بهتر مفهوم مایکروسرویس‌ها، می‌توان آن را در نقطه مقابل معماری یکپارچه (Monolithic Architecture) در نظر گرفت. در معماری یکپارچه، تمامی اجزای یک برنامه کاربردی به صورت یک واحد بزرگ و یکپارچه ساخته و مستقر می‌شوند. این امر می‌تواند منجر به پیچیدگی‌های زیادی در توسعه، استقرار و مقیاس‌بندی برنامه شود. در مقابل، معماری میکروسرویس‌ها با شکستن برنامه به سرویس‌های کوچک‌تر، امکان توسعه، استقرار و مقیاس‌بندی مستقل هر سرویس را فراهم می‌آورد. یکی از جنبه‌های مهم در درک مفهوم میکروسرویس‌ها، توجه به استقلال هر سرویس است. هر میکروسرویس باید به اندازه کافی مستقل باشد تا بتواند بدون وابستگی زیاد به سایر سرویس‌ها توسعه یافته، آزمایش و مستقر شود. این استقلال به تیم‌های توسعه اجازه می‌دهد تا به صورت موازی بر روی بخش‌های مختلف برنامه کار کنند و سرعت توسعه را افزایش دهند. همچنین، در صورت بروز مشکل در یک سرویس، سایر بخش‌های برنامه به کار خود ادامه می‌دهند و کل سیستم دچار اختلال نمی‌شود. در نهایت، معماری میکروسرویس‌ها با ارائه چابکی، انعطاف‌پذیری و مقیاس‌پذیری بالا، به یکی از رویکردهای محبوب در توسعه برنامه‌های کاربردی مدرن، به ویژه در حوزه تجارت الکترونیک و سایر سیستم‌های پیچیده تبدیل شده‌است.

تاریخچه میکروسرویس‌ها

تاریخچه میکروسرویس‌ها ریشه در چالش‌های معماری نرم‌افزاری سنتی دارد. قبل از ظهور این رویکرد که امروزه به عنوان یکی از ارکان معماری نرم‌افزاری مدرن شناخته می‌شود، بسیاری از برنامه‌های کاربردی به صورت معماری مونولیتیک (Monolithic Architecture) طراحی و پیاده‌سازی می‌شدند. در این نوع معماری، تمامی اجزای یک برنامه کاربردی به صورت یک واحد بزرگ و یکپارچه ساخته و مستقر می‌شدند. اگرچه این رویکرد در ابتدا ساده به نظر می‌رسید، اما با افزایش پیچیدگی برنامه‌ها، مشکلاتی نظیر دشواری در توسعه، استقرار، مقیاس‌بندی و نگهداری به وجود آمد.
در تلاش برای رفع محدودیت‌های معماری مونولیتیک، در دهه 2000، معماری سرویس‌گرا (Service-Oriented Architecture – SOA) به وجود آمد. SOA با هدف ایجاد قابلیت استفاده مجدد و تعامل‌پذیری بین اجزای مختلف برنامه، بر استفاده از سرویس‌های مستقل و قابل تعامل تاکید داشت. اگرچه SOA گامی رو به جلو بود، اما پیچیدگی‌های خاص خود را داشت و پیاده‌سازی آن همیشه آسان نبود.
در اواخر دهه 2000 و اوایل دهه 2010، با ظهور فناوری‌های جدید مانند رایانش ابری (Cloud Computing)، کانتینرها و APIهای سبک‌وزن، مفهوم مایکروسرویس‌ها به طور رسمی شکل گرفت و به عنوان یک رویکرد معماری مستقل مطرح شد. این رویکرد با تمرکز بر استقلال، مقیاس‌پذیری و چابکی، توانست بسیاری از چالش‌های موجود در معماری‌های قبلی را برطرف کند و به سرعت مورد استقبال توسعه‌دهندگان و شرکت‌های فناوری قرار گیرد.

چرا میکروسرویس‌ها مهم هستند؟

اهمیت روزافزون میکروسرویس‌ها در توسعه نرم‌افزار مدرن ناشی از مزایای متعددی است که در پاسخ به چالش‌های سیستم‌های پیچیده ارائه می‌دهند. یکی از مهم‌ترین دلایل اهمیت این رویکرد، توانایی آن در تقسیم سیستم‌های پیچیده به بخش‌های کوچک و مستقل است. این تقسیم‌بندی، مدیریت و درک سیستم را به مراتب آسان‌تر می‌کند و امکان تمرکز تیم‌های توسعه بر روی بخش‌های مشخصی از برنامه را فراهم می‌سازد. علاوه بر این، مایکروسرویس‌ها امکان مقیاس‌پذیری بهینه را فراهم می‌کنند. به جای مقیاس‌بندی کل برنامه، می‌توان تنها سرویس‌هایی که تحت فشار هستند را به صورت جداگانه مقیاس‌بندی کرد. این امر منجر به استفاده بهینه‌تر از منابع و کاهش هزینه‌ها می‌شود. توسعه و استقرار مستقل هر سرویس نیز از دیگر مزایای کلیدی مایکروسرویس‌ها است. تیم‌های مختلف می‌توانند به صورت موازی بر روی سرویس‌های مختلف کار کنند و هر سرویس را به صورت جداگانه و بدون تاثیر بر سایر بخش‌ها مستقر نمایند. این امر سرعت توسعه و استقرار را به طور قابل توجهی افزایش می‌دهد.
انعطاف‌پذیری در انتخاب تکنولوژی‌ها نیز از جمله مواردی است که اهمیت مایکروسرویس‌ها را دوچندان می‌کند. هر سرویس می‌تواند با استفاده از بهترین تکنولوژی متناسب با نیازهای خود توسعه یابد، بدون آن‌که محدودیتی از سوی تکنولوژی‌های به کار رفته در سایر سرویس‌ها وجود داشته باشد. همچنین، با تقسیم سیستم به بخش‌های کوچک‌تر، پیچیدگی کلی سیستم کاهش می‌یابد. درک و نگهداری کدهای کوچک‌تر و مستقل به مراتب آسان‌تر از یک سیستم یکپارچه بزرگ است. معماری مایکروسرویس‌ها هماهنگی بهتر بین تیم‌های توسعه را تسهیل می‌کند. هر تیم مسئولیت یک یا چند سرویس مشخص را بر عهده دارد و می‌تواند به صورت مستقل و با تمرکز بیشتری بر روی آن بخش کار کند. این امر منجر به افزایش بهره‌وری و کاهش مشکلات ارتباطی بین تیم‌ها می‌شود.

میکروسرویس‌ها چگونه کار می‌کنند؟

نحوه عملکرد میکروسرویس‌ها بر پایه چند اصل کلیدی استوار است که به این معماری امکان ارائه مزایای قابل توجهی را می‌دهد. در اینجا به بررسی این اصول می‌پردازیم:

۱. تقسیم برنامه به سرویس‌های کوچک: هسته اصلی معماری مایکروسرویس‌ها، تقسیم یک برنامه کاربردی بزرگ به مجموعه‌ای از سرویس‌های کوچک و مستقل است. هر سرویس معمولاً بر روی یک قابلیت تجاری خاص تمرکز دارد. برای مثال، در یک سیستم تجارت الکترونیک، ممکن است سرویس‌هایی برای مدیریت کاربران، مدیریت محصولات، پردازش سفارشات و پرداخت وجود داشته باشد. این تقسیم‌بندی باعث می‌شود هر سرویس به صورت مجزا قابل فهم و مدیریت باشد.

۲. ارتباط بین سرویس‌ها: سرویس‌های میکروسرویس برای انجام وظایف خود نیاز به تعامل با یکدیگر دارند. این ارتباط معمولاً از طریق پروتکل‌های سبک‌وزن مانند HTTP و با استفاده از رابط‌های برنامه نویسی کاربردی (API) صورت می‌گیرد. هر سرویس یک API مشخص دارد که سایر سرویس‌ها می‌توانند برای برقراری ارتباط و تبادل اطلاعات از آن استفاده کنند.

۳. استقلال توسعه و استقرار: یکی از ویژگی‌های بارز مایکروسرویس‌ها، استقلال آن‌ها در توسعه و استقرار است. هر سرویس می‌تواند توسط یک تیم مستقل توسعه داده شود و بدون نیاز به هماهنگی با سایر تیم‌ها مستقر گردد. این امر سرعت توسعه و استقرار را به طور قابل توجهی افزایش می‌دهد و امکان به‌روزرسانی و رفع اشکال سریع‌تر را فراهم می‌سازد.

۴. استقلال در انتخاب تکنولوژی: معماری مایکروسرویس‌ها به تیم‌های توسعه اجازه می‌دهد تا برای هر سرویس، بهترین تکنولوژی (زبان برنامه‌نویسی، پایگاه داده، ابزارها و غیره) را متناسب با نیازهای آن سرویس انتخاب کنند. این استقلال تکنولوژیکی، انعطاف‌پذیری سیستم را افزایش می‌دهد و امکان استفاده از فناوری‌های نوظهور را تسهیل می‌کند.

۵. مدیریت داده‌ها: در معماری مایکروسرویس‌ها، هر سرویس معمولاً مسئول مدیریت داده‌های خود است. این بدان معناست که هر سرویس می‌تواند از پایگاه داده مخصوص به خود استفاده کند. این رویکرد از وابستگی شدید بین سرویس‌ها جلوگیری می‌کند و امکان بهینه‌سازی پایگاه داده برای هر سرویس را فراهم می‌سازد. با این حال، مدیریت داده‌های توزیع شده می‌تواند چالش‌های خاص خود را نیز به همراه داشته باشد.

۶. مقیاس‌پذیری و مقاومت در برابر خرابی: به دلیل استقلال هر سرویس، می‌توان آن‌ها را به صورت جداگانه و بر اساس نیاز بار، مقیاس‌بندی کرد. اگر یک سرویس تحت فشار قرار گیرد، می‌توان تنها آن سرویس را مقیاس‌بندی کرد بدون این‌که نیازی به مقیاس‌بندی کل برنامه باشد. همچنین، اگر یک سرویس دچار مشکل شود، این مشکل معمولاً بر عملکرد سایر سرویس‌ها تاثیر نمی‌گذارد و کل سیستم به کار خود ادامه می‌دهد.

۷. مکانیزم‌های ارتباطی و هماهنگی: برای اطمینان از عملکرد صحیح سیستم، وجود مکانیزم‌های ارتباطی و هماهنگی مناسب بین سرویس‌ها ضروری است. این مکانیزم‌ها می‌توانند شامل الگوهای طراحی مانند Circuit Breaker برای افزایش مقاومت در برابر خرابی، Service Discovery برای یافتن سرویس‌ها در شبکه و API Gateway برای مدیریت درخواست‌های ورودی به سیستم باشند. همچنین، استفاده از سیستم‌های پیام‌رسانی (Message Queues) برای ارتباطات ناهمزمان بین سرویس‌ها رایج است.

نحوه عملکرد مایکروسرویس‌ها بر پایه تقسیم برنامه به اجزای کوچک و مستقل، ایجاد ارتباط از طریق APIها، استقلال در توسعه و استقرار، انعطاف‌پذیری در انتخاب تکنولوژی، مدیریت مستقل داده‌ها و بهره‌گیری از مکانیزم‌های مقیاس‌پذیری و تحمل خطا استوار است. این اصول به مایکروسرویس‌ها امکان ارائه چابکی، مقیاس‌پذیری و انعطاف‌پذیری بالایی را می‌دهد.

میکروسرویس و معماری بدون سرور

میکروسرویس و معماری بدون سرور (Serverless Architecture) دو مفهوم مهم در دنیای توسعه نرم‌افزار هستند که اغلب در کنار یکدیگر مورد بحث قرار می‌گیرند، اما تفاوت‌های اساسی نیز دارند. همانطور که پیش‌تر توضیح داده شد، میکروسرویس یک رویکرد معماری است که بر تقسیم یک برنامه کاربردی بزرگ به سرویس‌های کوچک و مستقل تمرکز دارد. این سرویس‌ها معمولاً بر روی سرورها اجرا می‌شوند و مدیریت زیرساخت سرورها بر عهده تیم توسعه یا عملیات است.
در مقابل، معماری بدون سرور یک الگوی محاسباتی است که در آن توسعه‌دهندگان می‌توانند کد خود را بدون نیاز به مدیریت سرورها یا زیرساخت‌های مربوطه اجرا کنند. در این مدل، ارائه دهنده خدمات ابری (Cloud Provider) مسئولیت کامل مدیریت سرورها و منابع را بر عهده دارد و این موضوع به‌طور کامل از دید کاربر پنهان است. کاربر تنها نگران نوشتن و استقرار کد خود است و هزینه آن را بر اساس میزان مصرف منابع (مانند زمان اجرا و تعداد درخواست‌ها) پرداخت می‌کند.
بنابراین، می‌توان گفت که میکروسرویس یک رویکرد معماری برای ساخت نرم‌افزار است، در حالی که معماری بدون سرور یک مدل استقرار و اجرا است. با این حال، این دو مفهوم می‌توانند به خوبی با یکدیگر ترکیب شوند. می‌توان یک برنامه کاربردی را با استفاده از معماری میکروسرویس طراحی کرد و سپس هر یک از این سرویس‌ها را با استفاده از فناوری‌های بدون سرور مانند توابع ابری (Cloud Functions) مستقر کرد. این ترکیب می‌تواند مزایای هر دو رویکرد را به همراه داشته باشد: چابکی و مقیاس‌پذیری میکروسرویس‌ها و کاهش بار مدیریتی زیرساخت ناشی از معماری بدون سرور. در این حالت، مدیریت سرورها و منابع به‌طور کامل از دید کاربر پنهان است و تمرکز اصلی بر روی منطق کسب و کار و توسعه سرویس‌ها خواهد بود.

مزایای مایکروسرویس‌ها

معماری مایکروسرویس‌ها به دلیل ارائه مزایای قابل توجه در توسعه، استقرار و مدیریت نرم‌افزار، به یکی از رویکردهای محبوب تبدیل شده‌است. در اینجا به برخی از مهم‌ترین این مزایا اشاره می‌کنیم:
۱. مقیاس‌پذیری مستقل: یکی از بزرگ‌ترین مزایای مایکروسرویس‌ها، امکان مقیاس‌پذیری مستقل هر سرویس است. از آنجایی که هر سرویس یک واحد مستقل است، می‌توان تنها سرویس‌هایی که تحت بار زیاد قرار دارند را مقیاس‌بندی کرد. این امر منجر به استفاده بهینه‌تر از منابع و کاهش هزینه‌ها در مقایسه با مقیاس‌بندی کل یک برنامه یکپارچه می‌شود.
۲. قابلیت استفاده از فناوری‌های مختلف: معماری مایکروسرویس‌ها به تیم‌های توسعه اجازه می‌دهد تا برای هر سرویس، بهترین تکنولوژی (زبان برنامه‌نویسی، پایگاه داده، ابزارها و غیره) را متناسب با نیازهای آن سرویس انتخاب کنند. این انعطاف‌پذیری تکنولوژیکی، امکان استفاده از فناوری‌های نوظهور و بهینه‌سازی هر بخش از برنامه را فراهم می‌سازد.
۳. مدیریت خطا و خرابی‌ها به‌طور مستقل: در معماری مایکروسرویس‌ها، اگر یک سرویس دچار خطا شود، این خطا معمولاً بر عملکرد سایر سرویس‌ها تاثیر نمی‌گذارد. سیستم می‌تواند به کار خود ادامه دهد و کاربر ممکن است تنها با از کار افتادن بخش کوچکی از برنامه مواجه شود. این ویژگی، مقاومت کلی سیستم در برابر خرابی‌ها را افزایش می‌دهد.
۴. مناسب برای محیط‌های ابری: معماری مایکروسرویس‌ها به خوبی با محیط‌های ابری سازگار است. قابلیت مقیاس‌پذیری، استقلال و تحمل خطای ذاتی این معماری، آن را به گزینه‌ای ایده‌آل برای استقرار برنامه‌های کاربردی در زیرساخت‌های ابری تبدیل کرده‌است. استفاده از سرویس‌های ابری می‌تواند فرایند استقرار و مدیریت مایکروسرویس‌ها را تسهیل کند.
۵. مقاومت در برابر تغییرات: به دلیل ماهیت مستقل سرویس‌ها، اعمال تغییرات در یک سرویس معمولاً تاثیر کمی بر سایر بخش‌های برنامه دارد. این امر فرایند توسعه و به‌روزرسانی برنامه را تسهیل می‌کند و امکان اضافه کردن ویژگی‌های جدید یا تغییر ویژگی‌های موجود را با ریسک کمتری فراهم می‌سازد.
مزایای مایکروسرویس‌ها شامل مقیاس‌پذیری کارآمد، امکان استفاده از تکنولوژی‌های متنوع، مدیریت مستقل خطاها، سازگاری با محیط‌های ابری و مقاومت در برابر تغییرات است که همگی به بهبود کیفیت، سرعت توسعه و کارایی برنامه‌های کاربردی کمک می‌کنند.

معایب مایکروسرویس‌ها

در کنار مزایای قابل توجه، معماری مایکروسرویس‌ها چالش‌ها و معایبی نیز به همراه دارد که باید در هنگام انتخاب این رویکرد مدنظر قرار گیرند:
۱. هزینه‌های بالا در مدیریت و نگهداری: مدیریت تعداد زیادی سرویس کوچک می‌تواند پیچیده و پرهزینه باشد. نیاز به ابزارها و فرایندهای پیشرفته برای نظارت، لاگ‌برداری، ردیابی و استقرار سرویس‌ها می‌تواند هزینه‌های عملیاتی را افزایش دهد. همچنین، هماهنگی بین تیم‌های مختلف که مسئولیت سرویس‌های گوناگون را بر عهده دارند، نیازمند تلاش و برنامه‌ریزی بیشتری است.
۲. نیاز به زیرساخت پیچیده‌تر: استقرار و مدیریت میکروسرویس‌ها معمولاً به زیرساخت پیچیده‌تری نیاز دارد. استفاده از کانتینرها، سیستم‌های ارکستراسیون مانند Kubernetes و ابزارهای مدیریت API ضروری می‌شود که راه‌اندازی و نگهداری آن‌ها می‌تواند پیچیده باشد.
۳. نیاز به استقرار و توسعه جداگانه برخی سرویس‌ها: در معماری مایکروسرویس‌ها، ممکن است برخی از سرویس‌ها به دلیل وابستگی‌های خاص یا نیازهای متفاوت، نیازمند استقرار و توسعه جداگانه باشند. این امر می‌تواند پیچیدگی فرایند توسعه و استقرار را افزایش دهد و نیازمند هماهنگی دقیق بین تیم‌های مختلف باشد.
معایب مایکروسرویس‌ها شامل هزینه‌های مدیریتی و نگهداری بالا، نیاز به زیرساخت پیچیده‌تر و چالش‌های مربوط به استقرار و توسعه جداگانه برخی سرویس‌ها است. در نظر گرفتن این معایب در کنار مزایا، برای تصمیم‌گیری آگاهانه در انتخاب معماری مناسب برای یک پروژه ضروری است.

چالش‌های استفاده از مایکروسرویس‌ها

استفاده از معماری مایکروسرویس‌ها، علی‌رغم مزایای فراوانی که ارائه می‌دهد، با چالش‌های قابل توجهی نیز همراه است که در صورت عدم توجه مناسب، می‌تواند منجر به پیچیدگی و مشکلات در توسعه و بهره‌برداری شود. در اینجا به برخی از این چالش‌ها اشاره می‌کنیم:
۱. پیچیدگی در ارتباطات بین سرویس‌ها: در یک سیستم مبتنی بر مایکروسرویس، تعداد زیادی سرویس کوچک وجود دارند که برای انجام وظایف خود نیاز به برقراری ارتباط با یکدیگر دارند. مدیریت این ارتباطات، اطمینان از پایداری و کارآمدی آن‌ها و همچنین رسیدگی به مسائل مربوط به تأخیر و خطاهای شبکه می‌تواند بسیار پیچیده باشد. انتخاب پروتکل‌های ارتباطی مناسب و پیاده‌سازی الگوهای طراحی مانند Circuit Breaker و Retry Mechanism برای مدیریت خطاها ضروری است.
۲. مراقبت از داده‌ها: در معماری مایکروسرویس‌ها، هر سرویس معمولاً مسئول مدیریت داده‌های خود است. این امر می‌تواند منجر به پراکندگی داده‌ها و چالش‌هایی در زمینه یکپارچگی و سازگاری داده‌ها شود. پیاده‌سازی تراکنش‌های توزیع شده و اطمینان از سازگاری نهایی داده‌ها نیازمند برنامه‌ریزی دقیق و استفاده از راهکارهای مناسب است.
۳. افزایش پیچیدگی در تست و دیباگ: تست و دیباگ یک سیستم مبتنی بر مایکروسرویس به مراتب پیچیده‌تر از یک سیستم یکپارچه است. برای تست یک ویژگی که از چندین سرویس استفاده می‌کند، نیاز به راه‌اندازی و هماهنگی چندین سرویس وجود دارد. همچنین، ردیابی خطاها و یافتن منشا آن‌ها در میان تعداد زیادی سرویس می‌تواند دشوار باشد و نیازمند استفاده از ابزارهای پیشرفته لاگ‌برداری و ردیابی توزیع شده‌است.
۴. نیاز به مدیریت پیچیده‌تر عملیات: مدیریت تعداد زیادی سرویس کوچک، استقرار آن‌ها، نظارت بر عملکرد و سلامت آن‌ها و همچنین مقیاس‌بندی آن‌ها نیازمند ابزارها و فرایندهای پیچیده‌تری در حوزه عملیات (DevOps) است. خودکارسازی فرایندهای استقرار، پیکربندی و مدیریت سرویس‌ها امری حیاتی برای موفقیت در استفاده از معماری مایکروسرویس‌ها است.
چالش‌های استفاده از مایکروسرویس‌ها شامل پیچیدگی در ارتباطات بین سرویس‌ها، مراقبت از داده‌های توزیع شده، افزایش پیچیدگی در تست و دیباگ (debug) و نیاز به مدیریت پیچیده‌تر عملیات است. غلبه بر این چالش‌ها نیازمند برنامه‌ریزی دقیق، استفاده از ابزارها و فناوری‌های مناسب و همچنین داشتن تیم توسعه و عملیات ماهر است.

امنیت در میکروسرویس

امنیت یکی از جنبه‌های حیاتی در طراحی و پیاده‌سازی هر سیستم نرم‌افزاری است و معماری میکروسرویس‌ها نیز از این قاعده مستثنی نیست. با توجه به ماهیت توزیع شده و تعداد زیاد سرویس‌های مستقل در این معماری، ملاحظات امنیتی خاصی مطرح می‌شود. برخلاف تصور اولیه که ممکن است میکروسرویس‌ها به دلیل تقسیم شدن سیستم به بخش‌های کوچکتر، امنیت بیشتری داشته باشند، در واقعیت، مدیریت امنیت در این معماری می‌تواند پیچیده‌تر باشد و نیازمند رویکردهای متفاوتی است.
یکی از چالش‌های اصلی امنیت در میکروسرویس‌ها، افزایش سطح حمله (Attack Surface) است. هر سرویس مستقل می‌تواند یک نقطه ورود بالقوه برای حملات باشد. بنابراین، ایمن‌سازی هر سرویس و کانال‌های ارتباطی بین آن‌ها از اهمیت بالایی برخوردار است. استفاده از پروتکل‌های امن مانند HTTPS برای ارتباطات، احراز هویت و مجوز دهی قوی برای دسترسی به سرویس‌ها و مدیریت صحیح کلیدهای رمزنگاری از جمله اقدامات ضروری در این زمینه است.
همچنین، مدیریت متمرکز سیاست‌های امنیتی در یک سیستم توزیع شده می‌تواند چالش‌برانگیز باشد. نیاز به پیاده‌سازی مکانیزم‌های یکپارچه برای مدیریت هویت، دسترسی و ممیزی در سطح کل سیستم وجود دارد. استفاده از استانداردهای امنیتی و ابزارهای مدیریت هویت و دسترسی (IAM) می‌تواند در این زمینه کمک‌کننده باشد.
علاوه بر این، امنیت در سطح هر سرویس نیز باید مورد توجه قرار گیرد. آسیب‌پذیری‌های موجود در کد هر سرویس می‌تواند کل سیستم را به خطر بیندازد. بنابراین، انجام تست‌های امنیتی منظم، استفاده از کتابخانه‌های امن و رعایت اصول توسعه امن از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.
در نهایت، می‌توان گفت که معماری میکروسرویس‌ها به طور ذاتی از امنیت کمتری برخوردار نیست، بلکه مدیریت امنیت در این معماری نیازمند توجه دقیق‌تر به جزئیات و استفاده از رویکردهای امنیتی جامع‌تری است. پیچیدگی سیستم‌های میکروسرویس می‌تواند چالش‌های امنیتی جدیدی ایجاد کند که باید به طور فعالانه مدیریت شوند.

ابزارها و فناوری‌های پشتیبان مایکروسرویس‌ها

برای پیاده‌سازی، استقرار و مدیریت موثر معماری میکروسرویس‌ها، استفاده از ابزارها و فناوری‌های متنوعی ضروری است. در اینجا به برخی از مهم‌ترین آن‌ها اشاره می‌کنیم:

• کانتینرها (Containers): فناوری کانتینر مانند Docker و Kubernetes نقش حیاتی در پیاده‌سازی میکروسرویس‌ها ایفا می‌کنند. کانتینرها امکان بسته‌بندی هر سرویس به همراه تمامی وابستگی‌هایش را فراهم می‌کنند، که منجر به استقرار آسان، ایزوله و قابل تکرار سرویس‌ها می‌شود.
• مدیریت مقیاس بزرگ (Orchestration): با افزایش تعداد سرویس‌ها، مدیریت دستی آن‌ها دشوار می‌شود. ابزارهای ارکستراسیون کانتینر مانند Kubernetes و Docker Swarm به طور خودکار فرایندهای استقرار، مقیاس‌بندی، مدیریت شبکه و سلامت سرویس‌ها را مدیریت می‌کنند و اطمینان حاصل می‌کنند که سیستم در وضعیت مطلوب باقی بماند.
• API Gateway: یک API Gateway به عنوان یک نقطه ورود واحد برای تمامی درخواست‌های خارجی به سیستم میکروسرویس عمل می‌کند. این ابزار مسئولیت مسیریابی درخواست‌ها به سرویس‌های مربوطه، احراز هویت، مجوزدهی، محدود کردن نرخ درخواست‌ها و جمع‌آوری آمار را بر عهده دارد.
• ابزارهای نظارت و ثبت‌لاگ‌ها (Monitoring and Logging Tools): نظارت بر عملکرد و سلامت هر سرویس و همچنین جمع‌آوری و تحلیل لاگ‌ها برای تشخیص و رفع مشکلات ضروری است. ابزارهایی مانند Prometheus، Grafana، ELK Stack (Elasticsearch, Logstash, Kibana) و Datadog در این زمینه کاربرد دارند.
• ابزارهای امنیتی (Security Tools): با توجه به اهمیت امنیت در معماری میکروسرویس‌ها، استفاده از ابزارهای امنیتی برای اسکن آسیب‌پذیری‌ها، مدیریت هویت و دسترسی (IAM)، رمزنگاری و نظارت بر تهدیدات ضروری است.
• پایگاه‌داده‌ها (Databases): هر سرویس در معماری میکروسرویس می‌تواند از پایگاه داده مخصوص به خود استفاده کند. انتخاب پایگاه داده مناسب بر اساس نیازهای هر سرویس (مانند پایگاه داده‌های رابطه‌ای، NoSQL و غیره) اهمیت دارد.
• ابزارهای CI/CD: فرایند یکپارچه‌سازی مداوم و تحویل مداوم (CI/CD) برای استقرار سریع و مکرر سرویس‌ها حیاتی است. ابزارهایی مانند Jenkins، GitLab CI/CD، CircleCI و Travis CI به خودکارسازی این فرایند کمک می‌کنند.
• ابزارهای مدیریت سرویس‌ها (Service Management Tools): این ابزارها به مدیریت چرخه حیات سرویس‌ها، از جمله کشف سرویس‌ها (Service Discovery)، پیکربندی توزیع شده و مدیریت خطاها کمک می‌کنند. Consul و etcd از جمله این ابزارها هستند.

استفاده از این ابزارها و فناوری‌ها به تیم‌های توسعه و عملیات کمک می‌کند تا سیستم‌های مبتنی بر میکروسرویس را به طور موثر توسعه، مستقر و مدیریت کنند و از مزایای این معماری بهره‌مند شوند.

طراحی و پیاده‌سازی مایکروسرویس‌ها

طراحی و پیاده‌سازی موفق یک سیستم مبتنی بر معماری میکروسرویس نیازمند برنامه‌ریزی دقیق و در نظر گرفتن جنبه‌های مختلف توسعه نرم‌افزار است. در اینجا به گام‌های کلیدی در این فرایند اشاره می‌کنیم:
۱. تحلیل نیازمندی‌ها: اولین گام در طراحی میکروسرویس‌ها، تحلیل دقیق نیازمندی‌های کسب و کار و شناسایی قابلیت‌های کلیدی سیستم است. این تحلیل به تعیین مرزهای سرویس‌ها و مسئولیت هر سرویس کمک می‌کند. هدف این است که سرویس‌ها به اندازه کافی مستقل و متمرکز بر یک وظیفه مشخص باشند.
۲. طراحی API: طراحی رابط‌های برنامه نویسی کاربردی (API) واضح و کارآمد برای ارتباط بین سرویس‌ها از اهمیت بالایی برخوردار است. استفاده از استانداردها و پروتکل‌های مناسب مانند REST یا GraphQL و تعریف قراردادهای مشخص برای تبادل داده‌ها، به سهولت ارتباط و کاهش وابستگی بین سرویس‌ها کمک می‌کند.
۳. انتخاب تکنولوژی:
انتخاب زبان‌های برنامه‌نویسی: با توجه به استقلال هر سرویس، تیم‌های مختلف می‌توانند زبان‌های برنامه‌نویسی متفاوتی را بر اساس نیازهای هر سرویس انتخاب کنند. این انعطاف‌پذیری امکان استفاده از بهترین ابزارها و تخصص‌های موجود را فراهم می‌سازد.
مدیریت داده‌ها: تصمیم‌گیری در مورد نحوه مدیریت داده‌ها در یک سیستم توزیع شده از چالش‌های مهم است. هر سرویس می‌تواند پایگاه داده خود را داشته باشد یا از یک پایگاه داده مشترک استفاده کند. انتخاب رویکرد مناسب بر اساس نیازهای سازگاری، مقیاس‌پذیری و عملکرد سرویس‌ها انجام می‌شود.
مدیریت پایگاه‌های داده: انتخاب نوع پایگاه داده (رابطه‌ای، NoSQL و غیره) برای هر سرویس باید با توجه به نوع داده‌ها و الگوهای دسترسی آن سرویس صورت گیرد. همچنین، مدیریت طرحواره پایگاه داده و اطمینان از سازگاری داده‌ها بین سرویس‌ها نیازمند برنامه‌ریزی است.
۴. استقرار مایکروسرویس‌ها: استقرار میکروسرویس‌ها معمولاً با استفاده از کانتینرها و ابزارهای ارکستراسیون مانند Kubernetes انجام می‌شود. انتخاب استراتژی مناسب برای استقرار (مانند استقرار آبی/سبز) و پیکربندی صحیح محیط استقرار برای اطمینان از پایداری و مقیاس‌پذیری سیستم حیاتی است.
۵. میکروسرویس‌های همزمان و غیرهمزمان: در طراحی ارتباطات بین سرویس‌ها، باید تصمیم گرفت که آیا ارتباطات باید همزمان (Synchronous) باشند یا غیرهمزمان (Asynchronous). ارتباطات همزمان معمولاً برای پاسخ‌های فوری مورد استفاده قرار می‌گیرند، در حالی که ارتباطات غیرهمزمان با استفاده از صف‌های پیام (Message Queues) برای پردازش‌های پس‌زمینه و کاهش وابستگی بین سرویس‌ها مناسب‌تر هستند.
۶. تست مایکروسرویس‌ها: تست میکروسرویس‌ها شامل انواع مختلف تست مانند تست واحد (Unit Testing) برای هر سرویس، تست ادغام (Integration Testing) برای اطمینان از صحت ارتباط بین سرویس‌ها و تست سیستم (System Testing) برای بررسی عملکرد کل سیستم است. استفاده از استراتژی‌های تست مناسب برای اطمینان از کیفیت و پایداری سیستم ضروری است.
طراحی و پیاده‌سازی میکروسرویس‌ها یک فرایند پیچیده است که نیازمند تخصص و تجربه در زمینه‌های مختلف توسعه نرم‌افزار است. در نظر گرفتن دقیق این گام‌ها و انتخاب ابزارها و فناوری‌های مناسب می‌تواند به ساخت یک سیستم میکروسرویس کارآمد و قابل اعتماد منجر شود.

ملاحظات طراحی API برای مایکروسرویس‌ها

طراحی رابط‌های برنامه نویسی کاربردی (API) در معماری میکروسرویس‌ها از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است، چرا که APIها نقش اصلی را در ارتباط و تعامل بین سرویس‌های مستقل ایفا می‌کنند. یک طراحی API خوب می‌تواند منجر به سیستم پایدارتر، قابل توسعه‌تر و با قابلیت نگهداری بالاتر شود. در مقابل، طراحی ضعیف API می‌تواند منجر به وابستگی‌های پیچیده بین سرویس‌ها، کاهش عملکرد و افزایش هزینه‌های نگهداری شود. در ادامه به برخی از ملاحظات کلیدی در طراحی API برای میکروسرویس‌ها می‌پردازیم.

• اصول طراحی API
• انتخاب سبک API
• مدیریت نسخه‌بندی API
• امنیت API
• مستندسازی API

انتخاب نوع ارتباط (Synchronous vs Asynchronous)

در معماری میکروسرویس‌ها، نحوه ارتباط بین سرویس‌ها تاثیر مستقیمی بر عملکرد، پایداری و پیچیدگی سیستم دارد. دو رویکرد اصلی برای ارتباط بین سرویس‌ها وجود دارد: ارتباط همزمان (Synchronous) و ارتباط غیرهمزمان (Asynchronous). انتخاب بین این دو رویکرد بستگی به نیازمندی‌های خاص هر تعامل و اهداف کلی سیستم دارد. در ادامه به بررسی هر یک از این روش‌ها و ملاحظات مربوط به آن‌ها می‌پردازیم.

ارتباط همزمان (Synchronous Communication)

در ارتباط همزمان، سرویس درخواست‌کننده منتظر پاسخ سرویس ارائه دهنده می‌ماند تا زمانی که پاسخ دریافت شود. این نوع ارتباط معمولاً با استفاده از پروتکل‌های مبتنی بر درخواست/پاسخ مانند HTTP/REST انجام می‌شود.

مزایا:

• سادگی پیاده‌سازی: پیاده‌سازی ارتباط همزمان معمولاً ساده‌تر از ارتباط غیرهمزمان است، زیرا جریان درخواست و پاسخ مستقیم و قابل فهم است.
• پاسخ فوری: برای مواردی که نیاز به دریافت پاسخ فوری و مستقیم از سرویس دیگر است، ارتباط همزمان مناسب است. به عنوان مثال، هنگام بررسی موجودی یک محصول قبل از افزودن آن به سبد خرید.

معایب:

• وابستگی زمانی: سرویس درخواست‌کننده به در دسترس بودن و پاسخگو بودن سرویس ارائه دهنده وابسته است. اگر سرویس ارائه دهنده در دسترس نباشد یا با تاخیر پاسخ دهد، سرویس درخواست‌کننده نیز ممکن است دچار مشکل شود.
• مسدود شدن منابع: سرویس درخواست‌کننده تا زمان دریافت پاسخ، منابع خود (مانند thread) را مسدود می‌کند که می‌تواند منجر به کاهش کارایی شود، به خصوص اگر تعداد زیادی درخواست همزمان وجود داشته باشد.
• احتمال آبشاری خطاها: اگر یک سرویس در زنجیره درخواست/پاسخ دچار مشکل شود، می‌تواند منجر به آبشاری خطاها در سایر سرویس‌ها شود.
  موارد استفاده:

سناریوهایی که نیاز به پاسخ فوری و مستقیم از سرویس دیگر وجود دارد. ارتباطات داخلی بین سرویس‌هایی که از پایداری بالایی برخوردار هستند و احتمال خرابی آن‌ها کم است.

ارتباط غیر همزمان (Asynchronous Communication)

در ارتباط غیر همزمان، سرویس درخواست‌کننده یک پیام را به یک واسط پیام‌رسانی (مانند Message Queue یا Message Broker) ارسال می‌کند و نیازی به منتظر ماندن برای پاسخ فوری ندارد. سرویس ارائه دهنده پیام را از واسط دریافت کرده و پردازش می‌کند و در صورت نیاز، پاسخ را از طریق واسط پیام‌رسانی یا یک کانال جداگانه ارسال می‌کند.

مزایا:

• کاهش وابستگی زمانی: سرویس درخواست‌کننده به در دسترس بودن سرویس ارائه دهنده وابسته نیست. اگر سرویس ارائه دهنده در دسترس نباشد، پیام در واسط پیام‌رسانی ذخیره می‌شود و پس از در دسترس قرار گرفتن سرویس ارائه دهنده، پردازش خواهد شد.
• بهبود مقیاس‌پذیری: ارتباط غیرهمزمان می‌تواند به بهبود مقیاس‌پذیری کمک کند، زیرا سرویس درخواست‌کننده نیازی به مسدود کردن منابع خود ندارد و می‌تواند به پردازش درخواست‌های بیشتری بپردازد.
• افزایش پایداری و تحمل خطا: در صورت بروز مشکل در یک سرویس، سایر بخش‌های سیستم می‌توانند به کار خود ادامه دهند، زیرا ارتباطات از طریق واسط پیام‌رسانی انجام می‌شود.
• مناسب برای پردازش‌های طولانی مدت: ارتباط غیر همزمان برای پردازش‌هایی که زمان زیادی طول می‌کشند، مانند پردازش تصاویر یا ارسال ایمیل، مناسب است.

معایب:

• پیچیدگی پیاده‌سازی: پیاده‌سازی ارتباط غیر همزمان معمولاً پیچیده‌تر از ارتباط همزمان است و نیاز به استفاده از واسط‌های پیام‌رسانی و مدیریت پیام‌ها دارد.
• تاخیر در دریافت پاسخ: از آنجایی که سرویس درخواست‌کننده منتظر پاسخ فوری نیست، ممکن است تاخیر در دریافت پاسخ وجود داشته باشد.
• نیاز به مدیریت وضعیت: مدیریت وضعیت درخواست‌ها و پاسخ‌ها در ارتباط غیرهمزمان می‌تواند پیچیده‌تر باشد.

موارد استفاده:

• سناریوهایی که نیازی به پاسخ فوری نیست و می‌توان پردازش را به صورت پس‌زمینه انجام داد.
• ارتباط بین سرویس‌هایی که ممکن است به طور موقت در دسترس نباشند.
• پردازش‌های طولانی مدت و زمان‌بر.
• سیستم‌هایی که نیاز به مقیاس‌پذیری و پایداری بالایی دارند.

انتخاب بین ارتباط همزمان و غیرهمزمان:

انتخاب بین ارتباط همزمان و غیرهمزمان بستگی به نیازمندی‌های خاص هر سناریو دارد. در برخی موارد، ممکن است ترکیبی از هر دو روش مورد استفاده قرار گیرد. به طور کلی، برای ارتباطات داخلی و سریع که نیاز به پاسخ فوری دارند، ارتباط همزمان می‌تواند مناسب باشد. در مقابل، برای ارتباطات بین سرویس‌هایی که ممکن است ناپایدار باشند یا نیاز به پردازش‌های طولانی مدت دارند، ارتباط غیر همزمان گزینه بهتری است. همچنین، در سیستم‌هایی که مقیاس‌پذیری و پایداری بالایی مورد نیاز است، استفاده از ارتباط غیر همزمان توصیه می‌شود.

طراحی APIها با اصول RESTful

REST یا Representational State Transfer یک سبک معماری نرم‌افزاری است که مجموعه‌ای از اصول و قراردادها را برای طراحی APIهای وب ارائه می‌دهد. طراحی APIها با اصول RESTful به ایجاد APIهایی منجر می‌شود که ساده، قابل فهم، مقیاس‌پذیر و قابل نگهداری هستند و به طور گسترده‌ای برای ارتباط بین میکروسرویس‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. در اینجا به اصول کلیدی طراحی APIهای RESTful می‌پردازیم:

۱. معماری Client-Server: این اصل بیان می‌کند که باید یک جداسازی واضح بین بخش Client (مصرف‌کننده API) و بخش Server (ارائه دهنده API) وجود داشته باشد. Client مسئول ارائه رابط کاربری و مدیریت تجربه کاربر است، در حالی که Server مسئول ذخیره و مدیریت منابع و ارائه آن‌ها از طریق API است. این جداسازی امکان توسعه مستقل Client و Server را فراهم می‌کند.

۲. Stateless (بدون حالت): هر درخواست از Client به Server باید شامل تمام اطلاعات لازم برای درک و پردازش درخواست باشد. Server نباید هیچگونه اطلاعاتی از درخواست‌های قبلی Client را ذخیره کند. وضعیت Session باید به طور کامل در Client مدیریت شود. این اصل باعث افزایش مقیاس‌پذیری Server می‌شود، زیرا نیازی به مدیریت وضعیت Clientها ندارد.

۳. Cacheable (قابل کش شدن): پاسخ‌های Server باید به گونه‌ای طراحی شوند که Client بتواند آن‌ها را برای بهبود عملکرد کش کند. پاسخ‌ها باید به صراحت مشخص کنند که آیا قابل کش شدن هستند یا خیر و چه مدت زمانی معتبر هستند. استفاده از مکانیزم‌های کشینگ می‌تواند بار Server را کاهش داده و سرعت پاسخگویی را افزایش دهد.

۴. Layered System (سیستم لایه‌ای): معماری RESTful می‌تواند از چندین لایه تشکیل شده باشد. Client نباید بداند که آیا مستقیماً به Server نهایی متصل است یا از طریق یک یا چند واسطه (مانند Proxy یا Load Balancer) در حال ارتباط است. هر لایه باید وظیفه مشخصی داشته باشد و تنها با لایه مجاور خود تعامل کند. این اصل باعث افزایش انعطاف‌پذیری و امنیت سیستم می‌شود.

۵. Uniform Interface (رابط یکنواخت): این مهم‌ترین اصل RESTful است و شامل چهار زیر اصل زیر می‌شود:

• شناسایی منابع (Resource Identification): هر منبع در سیستم باید به طور منحصر به فرد با استفاده از یک شناسه یکتا (URI – Uniform Resource Identifier) قابل شناسایی باشد. برای مثال، /users برای مجموعه کاربران و /users/123 برای کاربر با شناسه 123.
• دستکاری منابع از طریق بازنمایی (Manipulation of Resources Through Representations :(Clientها منابع را از طریق بازنمایی آن‌ها (Representation) دستکاری می‌کنند. برای مثال، برای ایجاد یک کاربر جدید، Client یک بازنمایی از کاربر (مانند JSON یا XML) را به Server ارسال می‌کند.
• خود توصیفی پیام‌ها (Self-Descriptive Messages): هر پیام ارسالی بین Client و Server باید شامل اطلاعات کافی برای درک نحوه پردازش پیام باشد. برای مثال، استفاده از متدهای HTTP استاندارد (GET، POST، PUT، DELETE) و تعیین نوع محتوا (Content-Type) در Header.
• Hypermedia as the Engine of Application State یا HATEOAS: پاسخ‌های Server باید شامل لینک‌هایی به سایر منابع مرتبط باشد تا Client بتواند بدون نیاز به دانش قبلی از ساختار API، به منابع دیگر دسترسی پیدا کند. این اصل باعث کاهش وابستگی بین Client و Server می‌شود.

متدهای HTTP:

در طراحی APIهای RESTful، از متدهای HTTP استاندارد برای انجام عملیات مختلف بر روی منابع استفاده می‌شود:

• GET: برای بازیابی یک منبع یا لیستی از منابع.
• POST: برای ایجاد یک منبع جدید.
• PUT: برای به‌روزرسانی کامل یک منبع موجود.
• DELETE: برای حذف یک منبع.
• PATCH: برای به‌روزرسانی جزئی یک منبع موجود.

کدهای وضعیت HTTP:

استفاده صحیح از کدهای وضعیت HTTP برای نشان دادن نتیجه درخواست به Client بسیار مهم است. کدهای وضعیت اطلاعات مفیدی در مورد موفقیت، خطا یا سایر شرایط درخواست ارائه می‌دهند. برای مثال، 200 OK برای درخواست موفق، 201 Created برای ایجاد موفق منبع، 400 Bad Request برای درخواست نامعتبر و 404 Not Found برای منبع یافت نشد.

مزایای طراحی APIهای RESTful:

• سادگی و قابل فهم بودن: استفاده از استانداردها و قراردادهای شناخته شده باعث می‌شود APIها برای توسعه‌دهندگان قابل فهم و استفاده باشند.
• مقیاس‌پذیری: ماهیت Stateless بودن APIهای RESTful به مقیاس‌پذیری بالای Server کمک می‌کند.
• قابلیت کش شدن: امکان کش کردن پاسخ‌ها باعث بهبود عملکرد و کاهش بار Server می‌شود.
• قابلیت توسعه و نگهداری: جداسازی Client و Server و استفاده از رابط یکنواخت، توسعه و نگهداری APIها را آسان‌تر می‌کند.
• سازگاری با وب: APIهای RESTful به خوبی با زیرساخت وب موجود سازگار هستند.

طراحی APIها با اصول RESTful یک رویکرد استاندارد و کارآمد برای ایجاد ارتباط بین میکروسرویس‌ها است. رعایت این اصول به ساخت APIهایی منجر می‌شود که قابل اعتماد، مقیاس‌پذیر و آسان برای استفاده هستند.

نسخه‌بندی ای پی ای (API Versioning)

نسخه‌بندی API یک استراتژی است که برای مدیریت تغییرات در APIها و اطمینان از سازگاری با Clientهای موجود استفاده می‌شود. با گذشت زمان، نیاز به تغییر APIها برای افزودن ویژگی‌های جدید، رفع اشکالات یا بهبود عملکرد اجتناب‌ناپذیر است. بدون یک استراتژی نسخه‌بندی مناسب، این تغییرات می‌توانند باعث شکست Clientهایی شوند که به نسخه قبلی API وابسته هستند. نسخه‌بندی API به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد تا نسخه‌های جدید API را بدون ایجاد اختلال در Clientهای موجود منتشر کنند.

چرا نسخه‌بندی API مهم است؟

جلوگیری از شکست Clientها: تغییرات در API، به خصوص تغییرات Breaking (تغییراتی که باعث عدم کارکرد Clientهای قدیمی می‌شوند)، می‌توانند برنامه‌های کاربردی که از API استفاده می‌کنند را از کار بیندازند. نسخه‌بندی به Clientها اجازه می‌دهد تا به استفاده از نسخه قبلی API ادامه دهند تا زمانی که برای استفاده از نسخه جدید آماده شوند.

• توسعه موازی: نسخه‌بندی امکان توسعه و استقرار نسخه‌های جدید API را به صورت موازی با نسخه‌های قدیمی فراهم می‌کند. تیم توسعه می‌تواند بر روی بهبودها و ویژگی‌های جدید کار کند بدون اینکه نگران تاثیر آن بر Clientهای فعلی باشد.
• ارائه قابلیت‌های جدید: نسخه‌بندی راهی برای ارائه قابلیت‌های جدید و بهبودها به Clientها است، در حالی که سازگاری با Clientهای قدیمی حفظ می‌شود.
• مدیریت چرخه حیات API: نسخه‌بندی به مدیریت چرخه حیات API کمک می‌کند. می‌توان نسخه‌های قدیمی API را پس از مدتی منسوخ کرد و Clientها را به استفاده از نسخه‌های جدیدتر تشویق کرد.

استراتژی‌های رایج نسخه‌بندی API:

روش‌های مختلفی برای نسخه‌بندی API وجود دارد که هر کدام مزایا و معایب خود را دارند. برخی از رایج‌ترین استراتژی‌ها عبارتند از:

نسخه‌بندی از طریق URI:

این یکی از رایج‌ترین و ساده‌ترین روش‌ها است. نسخه API در مسیر Path) URI) قرار می‌گیرد.

مثال: https://api.example.com/v1/users، https://api.example.com/v2/users
مزایا: واضح و قابل فهم، پیاده‌سازی نسبتاً آسان، قابلیت کش شدن خوب.
معایب: می‌تواند باعث طولانی شدن URIها شود، ممکن است با برخی از پیکربندی‌های مسیریابی مشکل ایجاد کند.

نسخه‌بندی از طریق Header:

نسخه API در یک Header سفارشی HTTP ارسال می‌شود.

مثال: X-API-Version: 2
مزایا: URIها تمیزتر هستند، جداسازی نگرانی‌ها بین مسیر و نسخه.
معایب: کمتر قابل مشاهده برای کاربران غیر فنی، ممکن است نیاز به پیکربندی خاص Clientها برای ارسال Header داشته باشد.

نسخه‌بندی از طریق پارامترهای Query:

نسخه API به عنوان یک پارامتر در Query String ارسال می‌شود.

مثال: https://api.example.com/users?api_version=2
مزایا: پیاده‌سازی آسان.
معایب: می‌تواند باعث شلوغ شدن URIها شود، ممکن است با برخی از مکانیزم‌های کشینگ تداخل داشته باشد.

نسخه‌بندی از طریق نوع محتوا (Content Negotiation):

نسخه API در Header Accept یا یک Header سفارشی مرتبط با نوع محتوا ارسال می‌شود.

مثال: Accept: application/vnd.example.api.v2+json
مزایا: رویکردی تمیز و مبتنی بر استانداردها.
معایب: پیچیده‌تر برای پیاده‌سازی و درک، ممکن است با برخی از Clientها مشکل ایجاد کند.

ملاحظات مهم در نسخه‌بندی API:

• سازگاری عقبگرد (Backward Compatibility): تا حد امکان، سعی کنید تغییرات API را به گونه‌ای اعمال کنید که سازگاری با Clientهای قدیمی حفظ شود. افزودن فیلدهای جدید یا Endpointهای جدید معمولاً مشکلی ایجاد نمی‌کند. تغییرات Breaking باید با دقت و با در نظر گرفتن تاثیر آن بر Clientها مدیریت شوند.
• سیاست منسوخ سازی (Deprecation Policy): یک سیاست مشخص برای منسوخ کردن نسخه‌های قدیمی API داشته باشید. به Clientها اطلاع دهید که یک نسخه در حال منسوخ شدن است و زمان مشخصی برای توقف پشتیبانی از آن اعلام کنید.
• مستندسازی: مستندسازی واضح و دقیق از هر نسخه API بسیار مهم است. Clientها باید بدانند که هر نسخه چه ویژگی‌ها و تغییراتی دارد.
• انتخاب استراتژی مناسب: استراتژی نسخه‌بندی باید با توجه به نیازها و پیچیدگی سیستم انتخاب شود. سادگی و قابلیت فهم برای توسعه‌دهندگان و Clientها باید در اولویت قرار گیرد.

بهترین روش‌ها برای نسخه‌بندی API:

• شروع با یک استراتژی نسخه‌بندی: حتی در ابتدای کار، یک استراتژی نسخه‌بندی انتخاب کنید تا در آینده دچار مشکل نشوید.
• استفاده از نسخه‌های اصلی (Major Versions) برای تغییرات Breaking: تغییرات Breaking باید منجر به انتشار یک نسخه اصلی جدید (مانند v2) شوند.
• استفاده از نسخه‌های فرعی (Minor Versions) یا Patch Versions برای تغییرات غیر Breaking: افزودن ویژگی‌های جدید یا رفع اشکالات می‌تواند با افزایش نسخه فرعی یا Patch انجام شود.
• ارتباط شفاف با Clientها: در مورد تغییرات API و زمان منسوخ شدن نسخه‌ها به Clientها اطلاع رسانی کنید.

نسخه‌بندی API یک بخش ضروری از توسعه APIهای پایدار و قابل نگهداری است. با انتخاب یک استراتژی مناسب و رعایت بهترین روش‌ها، می‌توانید تغییرات API را به طور موثر مدیریت کرده و از ایجاد اختلال در Clientهای موجود جلوگیری کنید.

تفاوت‌های معماری‌های Microservice ،Monolithic و SOA

برای درک بهتر تفاوت‌های بین معماری‌های Microservice، Monolithic و SOA، می‌توان آن‌ها را به صورت تصویری مقایسه کرد. در این مقایسه، سمت چپ معماری Monolithic، وسط معماری SOA و سمت راست معماری Microservice را نشان می‌دهد.

تصویرسازی:

تصور کنید سه ساختمان مختلف را می‌بینید که هر کدام نمایانگر یک نوع معماری نرم‌افزاری است.

۱. معماری Monolithic (سمت چپ تصویر): ساختمان یکپارچه

• شکل ظاهری: یک ساختمان بزرگ و یکپارچه با ورودی‌ها و خروجی‌های محدود. تمام بخش‌های ساختمان (مانند بخش اداری، بخش تولید، بخش انبار) در یک ساختار واحد قرار دارند و به شدت به هم وابسته هستند.
• توضیح تصویری: در این ساختمان، اگر بخشی نیاز به تعمیر یا به‌روزرسانی داشته باشد، ممکن است کل ساختمان تحت تاثیر قرار گیرد. مقیاس‌بندی (افزایش ظرفیت) معمولاً به معنای بزرگ‌تر کردن کل ساختمان است، حتی اگر فقط یک بخش نیاز به ظرفیت بیشتر داشته باشد. ارتباطات داخلی بین بخش‌ها پیچیده و درونی است.
• تطبیق با معماری: معماری Monolithic به این صورت است که تمام اجزای برنامه (مانند رابط کاربری، منطق کسب و کار، پایگاه داده) به صورت یک واحد بزرگ و یکپارچه ساخته و مستقر می‌شوند.

۲. معماری SOA (وسط تصویر): شهرک صنعتی

• شکل ظاهری: مجموعه‌ای از ساختمان‌های جداگانه که هر کدام وظیفه خاصی را بر عهده دارند (مانند کارخانه تولید قطعات، مرکز مونتاژ، انبار مرکزی). این ساختمان‌ها از طریق جاده‌ها و سیستم‌های حمل و نقل با یکدیگر ارتباط دارند.
• توضیح تصویری: هر ساختمان می‌تواند به صورت مستقل توسعه یافته و به‌روزرسانی شود. اگر یک ساختمان دچار مشکل شود، لزوماً کل شهرک صنعتی را مختل نمی‌کند. مقیاس‌بندی می‌تواند به صورت جداگانه برای هر ساختمان انجام شود. ارتباطات بین ساختمان‌ها از طریق استانداردهای مشخص (مانند جاده‌ها و قوانین حمل و نقل) صورت می‌گیرد.
• تطبیق با معماری: معماری SOA شامل مجموعه‌ای از سرویس‌های مستقل است که از طریق یک گذرگاه سرویس (Service Bus) با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند. این سرویس‌ها معمولاً بزرگ‌تر از میکروسرویس‌ها هستند و بر قابلیت‌های تجاری کلان تمرکز دارند.

۳. معماری Microservice (سمت راست تصویر): شهر با اجزای مستقل

• شکل ظاهری: تعداد زیادی ساختمان کوچک و مستقل که هر کدام وظیفه مشخصی را بر عهده دارند (مانند فروشگاه، رستوران، اداره پست). این ساختمان‌ها از طریق خیابان‌ها و پروتکل‌های استاندارد با یکدیگر ارتباط دارند.
• توضیح تصویری: هر ساختمان می‌تواند به صورت مستقل ساخته، توسعه یافته و مستقر شود. اگر یک ساختمان دچار مشکل شود، سایر ساختمان‌ها به کار خود ادامه می‌دهند. مقیاس‌بندی می‌تواند به صورت دقیق و برای هر ساختمان انجام شود. ارتباطات بین ساختمان‌ها از طریق پروتکل‌های سبک و استاندارد صورت می‌گیرد.
• تطبیق با معماری: معماری Microservice شامل مجموعه‌ای از سرویس‌های کوچک، مستقل و قابل استقرار است که هر کدام وظیفه مشخصی را بر عهده دارند و از طریق APIهای سبک‌وزن با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند.

خلاصه تفاوت‌ها:

ویژگی	معماری Monolithic (ساختمان یکپارچه)	معماری SOA (شهرک صنعتی)	معماری Microservice (شهر با اجزای مستقل)
ساختار	یک واحد بزرگ و به هم پیوسته	مجموعه‌ای از سرویس‌های بزرگ‌تر	تعداد زیادی سرویس کوچک و مستقل
استقلال	وابستگی زیاد بین اجزا	استقلال نسبی سرویس‌ها	استقلال بالا و کامل سرویس‌ها
مقیاس‌پذیری	مقیاس‌بندی کل برنامه	مقیاس‌پذیری سرویس‌ها	مقیاس‌پذیری مستقل هر سرویس
تکنولوژی	معمولاً یک پشته فناوری واحد	امکان استفاده از فناوری‌های مختلف	امکان استفاده از فناوری‌های مختلف برای هر سرویس
پیچیدگی	پیچیدگی درونی بالا	پیچیدگی مدیریت سرویس‌ها	پیچیدگی مدیریت تعداد زیاد سرویس‌ها
استقرار	استقرار کل برنامه به صورت یکجا	استقرار مستقل سرویس‌ها	استقرار مستقل و مکرر هر سرویس
ارتباطات	ارتباطات درونی و پیچیده	ارتباط از طریق گذرگاه سرویس	ارتباط از طریق APIهای سبک‌وزن

این مقایسه تصویری به درک بهتر ساختار و تفاوت‌های کلیدی بین این سه نوع معماری نرم‌افزاری کمک می‌کند. هر کدام از این معماری‌ها مزایا و معایب خود را دارند و انتخاب مناسب‌ترین معماری بستگی به نیازها و شرایط خاص پروژه دارد.

چگونگی تبدیل برنامه‌های مونولیت به مایکروسرویس‌ها

تبدیل یک برنامه کاربردی یکپارچه (Monolithic) به معماری میکروسرویس یک فرایند پیچیده و زمان‌بر است که نیازمند برنامه‌ریزی دقیق و در نظر گرفتن جوانب مختلف فنی و سازمانی است. این تحول معمولاً به صورت تدریجی انجام می‌شود تا ریسک‌ها کاهش یافته و امکان یادگیری و تطبیق در طول مسیر فراهم شود. در اینجا به گام‌های کلیدی و بهترین شیوه‌ها در توسعه مایکروسرویس‌ها برای انجام این تبدیل می‌پردازیم:

۱. ارزیابی وضعیت موجود:

شرح: قبل از هر اقدامی، لازم است یک ارزیابی جامع از برنامه یکپارچه فعلی انجام شود. این ارزیابی شامل درک عمیق از معماری، فناوری‌های مورد استفاده، وابستگی‌های بین بخش‌های مختلف، نقاط قوت و ضعف سیستم و همچنین چالش‌ها و محدودیت‌های آن است.
توضیح: هدف از این مرحله، شناسایی بخش‌هایی از برنامه است که بیشترین پتانسیل را برای تبدیل شدن به میکروسرویس دارند و همچنین درک پیچیدگی‌های موجود برای برنامه‌ریزی بهتر فرایند انتقال است. این ارزیابی می‌تواند شامل بررسی کد، مستندات، مصاحبه با تیم‌های توسعه و عملیات و استفاده از ابزارهای تحلیل معماری باشد.

۲. انتخاب سرویس‌های اولیه برای جداسازی:

شرح: شروع فرایند تبدیل با جداسازی تمام بخش‌های برنامه به صورت همزمان، ریسک بسیار بالایی دارد. بهترین رویکرد، انتخاب تعدادی سرویس اولیه است که جداسازی آن‌ها نسبتاً آسان‌تر باشد و ارزش تجاری قابل توجهی ارائه دهد.

توضیح: سرویس‌های مناسب برای شروع معمولاً شامل بخش‌هایی هستند که:

• وابستگی کمتری به سایر بخش‌های برنامه دارند.
• به راحتی قابل تعریف و محدود کردن هستند.
• بار کاری سنگینی دارند و مقیاس‌پذیری آن‌ها اهمیت زیادی دارد.
• فناوری‌های جدید را می‌توان به راحتی در آن‌ها پیاده‌سازی کرد.
• تغییرات در آن‌ها مکرر است.

۳. پیاده‌سازی معماری مایکروسرویس‌ها:

شرح: پس از انتخاب سرویس‌های اولیه، باید زیرساخت و معماری پایه برای استقرار و مدیریت میکروسرویس‌ها پیاده‌سازی شود.
توضیح: این مرحله شامل انتخاب و پیکربندی ابزارهای ضروری مانند:

• کانتینرها (Docker): برای بسته‌بندی و اجرای سرویس‌ها.
• ارکستراسیون کانتینر (Kubernetes): برای مدیریت مقیاس‌پذیری، استقرار و سلامت سرویس‌ها.
• API Gateway: برای مدیریت درخواست‌های ورودی به سیستم و مسیریابی آن‌ها به سرویس‌های مربوطه.
• سیستم‌های پیام‌رسانی (Kafka, RabbitMQ): برای ارتباطات غیر همزمان بین سرویس‌ها.
• ابزارهای نظارت و لاگ‌برداری (Prometheus, Grafana, ELK Stack): برای رصد عملکرد و تشخیص مشکلات.

۴. تقسیم‌بندی به سرویس‌های مستقل:

شرح: در این مرحله، بخش‌های انتخاب شده از برنامه یکپارچه به سرویس‌های مستقل تقسیم می‌شوند. هر سرویس باید مسئول یک قابلیت تجاری مشخص باشد و دارای مرزهای واضح و APIهای مشخص برای ارتباط با سایر سرویس‌ها باشد.
توضیح: تقسیم‌بندی باید با دقت انجام شود تا از ایجاد وابستگی‌های پیچیده بین سرویس‌ها جلوگیری شود. اصل «مسئولیت واحد» (Single Responsibility Principle) باید در نظر گرفته شود تا هر سرویس وظیفه مشخص و محدودی داشته باشد.

۵. انتقال تدریجی عملکردها و داده‌ها:

شرح: انتقال عملکردها و داده‌ها از برنامه یکپارچه به میکروسرویس‌های جدید باید به صورت تدریجی و مرحله به مرحله انجام شود.
توضیح: این رویکرد به کاهش ریسک و امکان بازگشت در صورت بروز مشکل کمک می‌کند. می‌توان از الگوهایی مانند «Strangler Fig» استفاده کرد که در آن میکروسرویس‌های جدید به تدریج جایگزین بخش‌های قدیمی برنامه یکپارچه می‌شوند. انتقال داده‌ها نیز باید با دقت برنامه‌ریزی شود تا از از دست رفتن یا ناسازگاری داده‌ها جلوگیری شود. ممکن است نیاز به استفاده از الگوهای اشتراک داده یا مهاجرت داده باشد.

۶. استفاده از API Gateway برای مدیریت ارتباطات:

شرح: API Gateway نقش مهمی در مدیریت ارتباطات بین Clientها و میکروسرویس‌ها ایفا می‌کند.
توضیح: API Gateway مسئولیت‌هایی مانند مسیریابی درخواست‌ها، احراز هویت، مجوزدهی، محدود کردن نرخ درخواست‌ها و جمع‌آوری آمار را بر عهده دارد. استفاده از API Gateway باعث ساده‌تر شدن معماری Client و افزایش امنیت و قابلیت مدیریت سیستم می‌شود.

۷. تحلیل و بهینه‌سازی مستمر:

شرح: فرایند تبدیل به میکروسرویس‌ها یک فرایند تکراری است و نیاز به تحلیل و بهینه‌سازی مستمر دارد.
توضیح: پس از استقرار هر سرویس جدید، باید عملکرد، پایداری و مقیاس‌پذیری آن به دقت مورد بررسی قرار گیرد. بر اساس نتایج این تحلیل‌ها، ممکن است نیاز به تغییر در طراحی سرویس‌ها، معماری زیرساخت یا فرایندهای توسعه و استقرار باشد. یادگیری از هر مرحله و اعمال بهبودها در مراحل بعدی، کلید موفقیت در این فرایند است.
تبدیل یک برنامه مونولیت به میکروسرویس‌ها یک سفر است، نه یک مقصد. با برنامه‌ریزی دقیق، انتخاب رویکرد تدریجی و استفاده از بهترین شیوه‌ها در توسعه مایکروسرویس‌ها، می‌توان این تحول را با موفقیت انجام داد و از مزایای این معماری مدرن بهره‌مند شد.

مثال‌هایی از پیاده‌سازی مایکروسرویس‌ها

بسیاری از شرکت‌های بزرگ و پیشرو در صنعت فناوری برای مقابله با پیچیدگی سیستم‌های خود و دستیابی به مقیاس‌پذیری و چابکی بیشتر، معماری میکروسرویس‌ها را به کار گرفته‌اند. در اینجا به چند نمونه از این پیاده‌سازی‌ها اشاره می‌کنیم:

Netflix: به عنوان یکی از پیشگامان استفاده از میکروسرویس‌ها، نتفلیکس معماری خود را از یک سیستم یکپارچه به صدها میکروسرویس مستقل تبدیل کرده‌است. این سرویس‌ها وظایف مختلفی از جمله مدیریت پروفایل کاربران، پردازش پرداخت‌ها، توصیه فیلم و سریال و پخش محتوا را بر عهده دارند. این معماری به نتفلیکس امکان می‌دهد تا به سرعت ویژگی‌های جدید را پیاده‌سازی کند، میلیون‌ها کاربر را به طور همزمان پشتیبانی کند و در برابر خرابی‌ها مقاوم باشد.

• Amazon: آمازون نیز یکی دیگر از نمونه‌های موفق پیاده‌سازی میکروسرویس‌ها است. پلتفرم تجارت الکترونیک آمازون از تعداد زیادی سرویس کوچک و مستقل تشکیل شده‌است که وظایف مختلفی از جمله مدیریت سبد خرید، پردازش سفارشات، مدیریت موجودی و سیستم‌های پرداخت را انجام می‌دهند. این معماری به آمازون اجازه می‌دهد تا سیستم خود را به صورت مستقل مقیاس‌بندی کند و به سرعت تغییرات را اعمال کند.
• LinkedIn: همانطور که اشاره کردید، LinkedIn به دلیل پیچیدگی‌های بالای سیستم و نیاز به مقیاس‌پذیری بالا، به مایکروسرویس‌ها روی آورده است. بخش‌های مختلف این شبکه اجتماعی حرفه‌ای، مانند فید خبری، پروفایل کاربران، جستجو و سیستم پیام‌رسانی، به عنوان میکروسرویس‌های جداگانه پیاده‌سازی شده‌اند. این امر به لینکدین کمک کرده‌است تا توسعه و استقرار ویژگی‌های جدید را تسریع کند و تجربه کاربری بهتری ارائه دهد.
• Uber: اوبر برای مدیریت پیچیدگی‌های سیستم حمل و نقل خود، از معماری میکروسرویس‌ها استفاده می‌کند. سرویس‌های مختلفی مانند مدیریت رانندگان، مدیریت مسافران، مسیریابی، قیمت‌گذاری و پرداخت‌ها به صورت میکروسرویس‌های جداگانه پیاده‌سازی شده‌اند. این معماری به اوبر امکان می‌دهد تا به سرعت به تغییرات بازار واکنش نشان دهد و سرویس‌های خود را به طور مستقل مقیاس‌بندی کند.
• Spotify: اسپاتیفای نیز از میکروسرویس‌ها برای مدیریت بخش‌های مختلف پلتفرم پخش موسیقی خود استفاده می‌کند. سرویس‌هایی مانند مدیریت کاربران، مدیریت موسیقی، جستجو، لیست‌های پخش و توصیه‌های موسیقی به صورت میکروسرویس‌های مستقل پیاده‌سازی شده‌اند. این امر به اسپاتیفای کمک کرده‌است تا توسعه و استقرار ویژگی‌های جدید را سرعت بخشد و تجربه کاربری شخصی‌تری ارائه دهد.

این‌ها تنها چند نمونه از شرکت‌هایی هستند که با موفقیت معماری میکروسرویس‌ها را پیاده‌سازی کرده‌اند. این مثال‌ها نشان می‌دهند که میکروسرویس‌ها می‌توانند راه حلی موثر برای مدیریت پیچیدگی، دستیابی به مقیاس‌پذیری و افزایش چابکی در سیستم‌های نرم‌افزاری بزرگ و پیچیده باشند.

بهترین ابزارهای میکروسرویس

معماری میکروسرویس‌ها برای پیاده‌سازی، استقرار و مدیریت موثر، نیازمند استفاده از ابزارهای قدرتمند و کارآمد است. خوشبختانه، اکوسیستم گسترده‌ای از ابزارها و فناوری‌ها برای پشتیبانی از این معماری وجود دارد. در اینجا به برخی از بهترین و پرکاربردترین این ابزارها اشاره می‌کنیم:
Docker: یک پلتفرم پیشرو برای کانتینرسازی است. Docker به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد تا برنامه‌ها را در واحدهای قابل حمل به نام کانتینر بسته‌بندی کنند که شامل تمام وابستگی‌های لازم برای اجرا هستند. این امر استقرار آسان، ایزوله و قابل تکرار سرویس‌ها را فراهم می‌کند و یکی از پایه‌های اصلی معماری میکروسرویس‌ها محسوب می‌شود.

Kubernetes: یک سیستم ارکستراسیون کانتینر متن‌باز است که برای خودکارسازی استقرار، مقیاس‌بندی و مدیریت برنامه‌های کاربردی کانتینری طراحی شده‌است. Kubernetes امکان مدیریت تعداد زیادی کانتینر را فراهم می‌کند، بار متعادل را توزیع می‌کند، سلامت سرویس‌ها را نظارت می‌کند و به طور خودکار آن‌ها را در صورت خرابی راه‌اندازی مجدد می‌کند. Kubernetes به عنوان استاندارد صنعتی برای مدیریت میکروسرویس‌ها در مقیاس بزرگ شناخته می‌شود.

Apache Kafka: یک پلتفرم جریان داده توزیع شده و متن‌باز است که برای ساخت پایپ‌لاین‌های داده بلادرنگ و برنامه‌های جریان‌ساز استفاده می‌شود. Kafka نقش مهمی در ارتباطات غیرهمزمان بین میکروسرویس‌ها دارد و می‌تواند حجم بالایی از داده‌ها را با تاخیر کم پردازش کند. از Kafka برای پیاده‌سازی الگوهای مبتنی بر رویداد و مدیریت جریان داده بین سرویس‌ها استفاده می‌شود.

Spring Boot: یک چارچوب محبوب برای ساخت برنامه‌های کاربردی مبتنی بر جاوا، به ویژه میکروسرویس‌ها، است. Spring Boot فرایند پیکربندی و راه‌اندازی برنامه‌ها را ساده می‌کند و امکان توسعه سریع و آسان میکروسرویس‌ها را فراهم می‌آورد. این چارچوب ویژگی‌های زیادی مانند مدیریت وابستگی، پیکربندی خودکار و پشتیبانی داخلی از الگوهای رایج میکروسرویس را ارائه می‌دهد.

Istio: یک پلتفرم سرویس مش (Service Mesh) متن‌باز است که لایه‌ای برای مدیریت، امنیت و مشاهده میکروسرویس‌ها فراهم می‌کند. Istio امکاناتی مانند مدیریت ترافیک، مسیریابی هوشمند، امنیت (مانند TLS متقابل)، مانیتورینگ و ردیابی توزیع شده را بدون نیاز به تغییر کد سرویس‌ها ارائه می‌دهد. Istio به مدیریت پیچیدگی‌های عملیاتی میکروسرویس‌ها در مقیاس بزرگ کمک می‌کند.

Prometheus: یک سیستم مانیتورینگ و هشدار متن‌باز است که به طور گسترده‌ای در محیط‌های میکروسرویس استفاده می‌شود. Prometheus امکان جمع‌آوری و ذخیره متریک‌های زمانی از سرویس‌ها را فراهم می‌کند و ابزارهای قدرتمندی برای پرس و جو و تجسم این متریک‌ها ارائه می‌دهد. از Prometheus برای نظارت بر عملکرد سرویس‌ها، شناسایی گلوگاه‌ها و تنظیم هشدارها استفاده می‌شود.

این ابزارها تنها بخشی از اکوسیستم گسترده میکروسرویس‌ها هستند، اما از جمله بهترین و پرکاربردترین آن‌ها به شمار می‌روند. انتخاب ابزار مناسب بستگی به نیازها، اندازه و پیچیدگی پروژه دارد، اما استفاده از این ابزارها می‌تواند به طور قابل توجهی فرایند توسعه، استقرار و مدیریت میکروسرویس‌ها را تسهیل کند.
معماری میکروسرویس‌ها به عنوان یک رویکرد نوین در توسعه نرم‌افزار، مزایای قابل توجهی از جمله مقیاس‌پذیری، چابکی و انعطاف‌پذیری را برای سیستم‌های پیچیده، به ویژه در حوزه تجارت الکترونیک، ارائه می‌دهد. با این حال، پیاده‌سازی موفق این معماری نیازمند درک عمیق از مفاهیم کلیدی، انتخاب ابزارهای مناسب و مدیریت چالش‌های مربوط به ارتباطات بین سرویس‌ها، امنیت و پیچیدگی عملیاتی است. با وجود این چالش‌ها، مزایای بلندمدت میکروسرویس‌ها، به ویژه در دنیای پویای فناوری امروز، آن را به یک انتخاب استراتژیک برای بسیاری از سازمان‌ها تبدیل کرده‌است.

ناگفته‌ها درباره میکروسرویس

ممکن است تا این قسمت این بخش از مقاله پاسخ بعضی از سوالات خود را پیدا نکرده باشید؛ در ادامه به بعضی از ناگفته‌ها پرداختیم:
کانتینر سازی میکروسرویس: کانتینرسازی یکی از ارکان اصلی معماری میکروسرویس‌ها به شمار می‌رود. فناوری‌هایی مانند Docker به توسعه‌دهندگان این امکان را می‌دهند تا هر میکروسرویس را به همراه تمامی وابستگی‌های آن (مانند کتابخانه‌ها، پیکربندی‌ها و runtime) در یک واحد قابل حمل به نام کانتینر بسته‌بندی کنند. این امر تضمین می‌کند که هر سرویس بدون توجه به محیط استقرار، به طور یکنواخت و قابل اعتماد اجرا شود. کانتینرها همچنین فرایند استقرار و مقیاس‌بندی میکروسرویس‌ها را بسیار ساده‌تر و سریع‌تر می‌کنند.

• توسعه سریع میکروسرویس: معماری میکروسرویس‌ها با تقسیم یک برنامه کاربردی بزرگ به سرویس‌های کوچک و مستقل، امکان توسعه سریع‌تر و چابک‌تر را فراهم می‌کند. تیم‌های کوچک می‌توانند به صورت مستقل بر روی سرویس‌های مختلف کار کنند و بدون ایجاد تداخل با سایر بخش‌ها، تغییرات و ویژگی‌های جدید را پیاده‌سازی و مستقر نمایند. این استقلال، چرخه توسعه را کوتاه‌تر کرده و امکان پاسخگویی سریع‌تر به نیازهای کسب و کار و مشتریان را فراهم می‌سازد.
• انعطاف‌پذیری میکروسرویس: یکی از مزایای کلیدی میکروسرویس‌ها، انعطاف‌پذیری بالای آن‌ها در انتخاب فناوری است. هر تیم می‌تواند برای توسعه سرویس خود، بهترین زبان برنامه‌نویسی، پایگاه داده و ابزارهای متناسب با نیازهای آن سرویس را انتخاب کند. این امر از تحمیل یک پشته فناوری واحد به کل برنامه جلوگیری می‌کند و امکان استفاده از فناوری‌های نوظهور و بهینه‌سازی هر بخش از سیستم را به صورت جداگانه فراهم می‌سازد.
• فناوری‌های میکروسرویس: اکوسیستم میکروسرویس‌ها شامل طیف گسترده‌ای از فناوری‌ها و ابزارها است که در مراحل مختلف توسعه، استقرار و مدیریت این معماری مورد استفاده قرار می‌گیرند. از جمله این فناوری‌ها می‌توان به Docker و Kubernetes برای کانتینرسازی و ارکستراسیون، Apache Kafka و RabbitMQ برای ارتباطات غیرهمزمان، Spring Boot و Node.js برای توسعه سرویس‌ها، Istio و Linkerd برای سرویس مش، و Prometheus و Grafana برای مانیتورینگ و لاگ‌برداری اشاره کرد. انتخاب فناوری‌های مناسب نقش مهمی در موفقیت پیاده‌سازی میکروسرویس‌ها دارد.
• تست خودکار میکروسرویس: با توجه به توزیع شده بودن معماری میکروسرویس‌ها و تعداد زیاد سرویس‌های مستقل، تست خودکار از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. انواع مختلف تست‌ها مانند تست واحد، تست ادغام و تست سیستم باید به صورت خودکار انجام شوند تا از صحت عملکرد هر سرویس و تعامل صحیح آن‌ها با یکدیگر اطمینان حاصل شود. استفاده از ابزارهای تست خودکار و پیاده‌سازی پایپ‌لاین‌های CI/CD (Continuous Integration/Continuous Delivery) به تضمین کیفیت و پایداری سیستم میکروسرویس کمک می‌کند.

جمع‌بندی

معماری میکروسرویس‌ها موضوعی بود که در این مقاله آن را مورد بررسی قرار دادیم. دیدیم که میکروسرویس‌ها روشی برای توسعه و استقرار نرم افزار به صورت سرویس‌های کوچک و مستقل هستند. این معماری مزایای بسیاری از جمله مقیاس‌پذیری، انعطاف‌پذیری، توسعه و استقرار مستقل و کاهش پیچیدگی را ارائه می‌دهد. با این حال، میکروسرویس‌ها چالش‌هایی از جمله پیچیدگی در ارتباطات، مدیریت داده‌ها، تست و دیباگ و امنیت را نیز به همراه دارند. در ادامه، برخی از بهترین ابزارها و فناوری‌های پشتیبان میکروسرویس‌ها را معرفی کردیم. همچنین، به چگونگی طراحی و پیاده‌سازی میکروسرویس‌ها پرداختیم و ملاحظات طراحی API برای میکروسرویس‌ها را بررسی کردیم. در نهایت، تفاوت‌های معماری‌های میکروسرویس، مونولیت و SOA را بررسی کردیم و به چگونگی تبدیل برنامه های مونولیت به میکروسرویس ها پرداختیم. در انتها، برخی از مثال‌های پیاده‌سازی میکروسرویس‌ها و بهترین ابزارهای میکروسرویس را معرفی کردیم. همچنین، به این سوال پاسخ دادیم که چه زمانی به میکروسرویس مهاجرت کنیم؟

سوالات متداول

۱. میکروسرویس برای تجارت الکترونیک چه مزایایی دارد؟

میکروسرویس‌ها در تجارت الکترونیک امکان توسعه و استقرار مستقل بخش‌های مختلف مانند مدیریت کاتالوگ، سبد خرید، پرداخت و غیره را فراهم می‌کنند. این امر منجر به چابکی بیشتر، مقیاس‌پذیری بهتر در زمان اوج ترافیک، و انعطاف‌پذیری در انتخاب فناوری‌های مناسب برای هر بخش می‌شود. همچنین، در صورت بروز مشکل در یک بخش، سایر قسمت‌های فروشگاه آنلاین به کار خود ادامه می‌دهند.

۲. مانیتورینگ میکروسرویس‌ها چگونه انجام می‌شود؟

مانیتورینگ میکروسرویس‌ها نیازمند ابزارهای متمرکز برای جمع‌آوری و تحلیل داده‌های عملکردی و لاگ‌های تمامی سرویس‌های مستقل است. ابزارهایی مانند Prometheus، Grafana و ELK Stack امکان رصد وضعیت سلامت، میزان استفاده از منابع، و شناسایی مشکلات احتمالی را در سطح کل سیستم فراهم می‌کنند. مانیتورینگ موثر برای حفظ پایداری و عملکرد بهینه سیستم‌های میکروسرویس ضروری است.

۳. چه ارتباطی بین میکروسرویس و DevOps وجود دارد؟

معماری میکروسرویس و رویکرد DevOps به شدت با یکدیگر هم‌افزا هستند. میکروسرویس‌ها با تقسیم برنامه به واحدهای کوچکتر، استقرار و مدیریت آن‌ها را تسهیل می‌کنند که با اصول DevOps در زمینه خودکارسازی، همکاری و تحویل مداوم همخوانی دارد. DevOps با فراهم کردن فرایندها و ابزارهای مناسب، امکان توسعه، آزمایش و استقرار سریع و کارآمد میکروسرویس‌ها را فراهم می‌سازد.

۴. آیا میکروسرویس برای استارتاپ‌ها مناسب است؟

استفاده از میکروسرویس‌ها برای استارتاپ‌ها می‌تواند مزایایی مانند انعطاف‌پذیری در انتخاب فناوری، مقیاس‌پذیری در صورت رشد سریع و امکان توسعه موازی توسط تیم‌های کوچک را به همراه داشته باشد. با این حال، پیاده‌سازی آن نیازمند سرمایه‌گذاری اولیه در زیرساخت و تخصص فنی است. استارتاپ‌ها باید با توجه به اندازه تیم، پیچیدگی محصول و منابع موجود، تصمیم بگیرند که آیا مزایای میکروسرویس‌ها بر هزینه‌ها و پیچیدگی‌های آن غلبه می‌کند یا خیر. در بسیاری از موارد، شروع با یک معماری ساده‌تر و حرکت تدریجی به سمت میکروسرویس‌ها با رشد استارتاپ توصیه می‌شود.