L’architettura orientata ai microservizi è una metodologia organizzativa per lo sviluppo del software che prevede l’utilizzo di una raccolta di piccoli servizi autonomi modellati intorno a un dominio aziendale specifico tramite design pattern. In questa architettura, ogni servizio può funzionare in modo indipendente da altri servizi, completando determinate funzioni autonomamente. Questo approccio presenta diversi vantaggi rispetto alle tradizionali strutture monolitiche, tra cui una maggiore visibilità, resilienza, tempi di produzione ridotti e una diminuzione dei costi di progettazione, implementazione e manutenzione dei servizi IT.
I modelli di progettazione dei microservizi seguono alcuni principi fondamentali:
- Servizi indipendenti e autonomi: ogni servizio deve essere in grado di funzionare in modo indipendente dagli altri servizi e di essere distribuito in modo autonomo se necessario;
- Scalabilità: i microservizi sono in grado di ridimensionarsi su richiesta, amministrando le risorse necessarie dove e quando serve;
- Decentralizzazione: i microservizi adottano un approccio decentralizzato, consentendo al team di sviluppatori di creare e distribuire il codice in modo più fluido e senza punti centrali di errore;
- Resilienza: questa architettura garantisce che l’app sia in grado di riavviarsi su un’altra macchina in caso di errore, evitando problemi di interconnettività che potrebbero sorgere in un’architettura monolitica;
- Bilanciamento del carico in tempo reale: i microservizi utilizzano architetture di bilanciamento del carico lato server e lato client per distribuire il traffico in entrata in modo efficiente su un gruppo di server back-end;
- Disponibilità: i microservizi sono in grado di fornire un servizio continuo al cliente anche in caso di errore, grazie all’utilizzo di sistemi ad alta disponibilità e all’isolamento dei guasti;
- Distribuzione continua tramite l’integrazione DevOps: l’automazione della creazione, test, configurazione e distribuzione del codice consente agli sviluppatori di unire regolarmente le modifiche al codice in un repository centrale;
- Integrazione continua delle API e monitoraggio continuo: il monitoraggio delle prestazioni, della disponibilità e della correttezza funzionale del sistema è fondamentale per garantire la qualità del servizio fornito;
- Isolamento dai guasti: con questa architettura, l’applicazione sarà in grado di continuare a funzionare anche se uno o più servizi si arrestano in modo anomalo;
- Provisioning automatico: ogni servizio nell’applicazione di microservizi è autosufficiente e viene eseguito all’interno del proprio contenitore.
Esempi di Design Pattern per Microservizi
I design pattern risolvono problemi specifici nella programmazione di microservizi. Diamo un’occhiata ad alcuni di questi modelli.
Pattern di decomposizione
I design pattern di decomposizione sono ampiamente utilizzati per scomporre applicazioni in servizi più piccoli, rendendole più gestibili. Questo processo può essere effettuato suddividendo il programma in base alle capacità aziendali, alle transazioni o ai sottodomini. Ad esempio, se scegli di scomporre l’applicazione in base alle capacità aziendali, dovrai prima analizzare la natura dell’azienda e identificare le sue diverse capacità, come la vendita e la contabilità, che possono essere suddivise in servizi autonomi.
Tuttavia, la suddivisione in base alle capacità aziendali può essere difficile a causa delle cosiddette “God classes”, ovvero classi di servizio troppo grandi e complesse. In questo caso, è possibile utilizzare il metodo di suddivisione in base ai sottodomini, utilizzando la progettazione guidata dal dominio. In pratica, si suddivide il modello di dominio in sottodomini, ognuno con un modello delimitato contestualmente, sui quali verranno sviluppati i microservizi.
Un altro approccio è la suddivisione in base alle transazioni, che comporta una fase di preparazione e una di rollback. In pratica, i partecipanti alla transazione devono impegnarsi e notificare il coordinatore della transazione che possono elaborarla. Alla fine, il coordinatore darà il comando di commit o rollback a tutti i partecipanti.
Esistono anche altri Design Pattern, come il Sidecar, il Vine e il Bulkhead, che possono essere utilizzati a seconda delle esigenze specifiche dell’applicazione e dell’azienda. In ogni caso, scegliere il pattern di decomposizione giusto per l’applicazione è essenziale per garantire una gestione efficace e efficiente del software.
Pattern di integrazione
Gli architetti di sistema utilizzano i modelli di integrazione per collegare tra loro i dati, le applicazioni e i sistemi. Ciò può essere ottenuto tramite diversi modelli, tra cui i modelli di gateway API, di aggregazione e di composizione dell’interfaccia utente lato client.
Un API gateway design pattern risolve numerosi problemi che sorgono quando un’applicazione viene suddivisa in microservizi. In primo luogo, fornisce un punto di ingresso centralizzato per le chiamate ai microservizi, semplificando la comunicazione tra i componenti del sistema. Inoltre, funziona come servizio proxy e può instradare le richieste al microservizio appropriato.
Anche il pattern di composizione dell’interfaccia utente lato client (client-side UI composition pattern) risolve un problema specifico nell’architettura a microservizi. In un sistema monolitico, l’interfaccia utente può richiamare direttamente i dati dal backend per aggiornare la pagina. Tuttavia, in un sistema a microservizi, l’esperienza utente dipende da più servizi che possono essere suddivisi per capacità aziendali o sottodomini. In questa situazione, i servizi responsabili dell’esperienza utente devono estrarre i dati da più componenti. Gli sviluppatori possono risolvere questo problema utilizzando il pattern di composizione dell’interfaccia utente lato client, che consente al programma di aggiornare parti specifiche dello schermo invece dell’intera pagina.
Pattern di database
Il pattern di progettazione dei dati condivisi, noto anche come modello di condivisione dei dati, viene utilizzato per gestire la grande quantità di dati disponibili in un’applicazione, che può essere suddivisa in microservizi. In questo modello, i microservizi condividono lo stesso database, il che porta a numerosi vantaggi. Ad esempio, evita la duplicazione dei dati e garantisce la coerenza dei dati in tutto il sistema. Inoltre, il modello di condivisione dei dati aiuta ad evitare la denormalizzazione dei dati, il che può portare a problemi di prestazioni e scalabilità.
È importante notare che diversi servizi richiedono diverse forme di archiviazione dei dati. Con questo pattern, ogni microservizio ha il proprio identificatore (ID) del database, che impedisce ad altri servizi di accedere al database. Ciò garantisce la separazione dei dati e la sicurezza delle informazioni aziendali.
Il modello di condivisione dei dati può essere confrontato con i sistemi basati sugli eventi. In un sistema basato sugli eventi, i componenti comunicano tramite chiamate di procedura o scambio di messaggi, mentre i sistemi di database utilizzano l’origine dati come principale mezzo di interazione. Tuttavia, il modello di condivisione dei dati ha il vantaggio di consentire l’accesso ai dati in tempo reale, il che è essenziale per molte applicazioni aziendali. Inoltre, il modello di condivisione dei dati semplifica la gestione dei dati e riduce la complessità dell’interazione tra i microservizi.
Pattern di osservabilità
Un design pattern di osservabilità importante da approfondire è quello dell’aggregazione dei log centralizzati. Questo modello consente ai client di utilizzare un servizio di logging centralizzato per aggregare i log da ogni istanza del servizio. Gli utenti possono anche impostare alert per messaggi specifici che compaiono nei log. Questo sistema è fondamentale in quanto le richieste spesso inviano spam a diverse istanze del servizio.
Un’altra importante dimensione dei pattern di osservabilità è il tracciamento distribuito. Questo è essenziale poiché le richieste in un’architettura di microservizi coinvolgono diversi servizi. Ciò rende difficile il tracciamento delle richieste end-to-end per individuare le cause alla radice di determinati problemi. Con il tracciamento distribuito, ogni richiesta esterna otterrà il proprio ID richiesta e il servizio deve passare l’ID richiesta esterna a tutti i servizi coinvolti. L’ID deve essere incluso nei messaggi di logging. Infine, il servizio deve registrare informazioni dettagliate sulle richieste e sulle operazioni eseguite.
Pattern di Cross-Cutting Concerns
Il modello di progettazione della configurazione esternalizzata consente agli sviluppatori di evitare la modifica del codice quando si apportano modifiche alla configurazione dei servizi e dei database. Invece, le proprietà di configurazione possono essere esternalizzate e caricate all’avvio dell’applicazione. In questo modo, le modifiche possono essere apportate senza dover creare o distribuire nuovamente il servizio.
Inoltre, questo pattern include il modello di individuazione del servizio, che si basa sulla creazione di un registro del servizio per i metadati di ogni servizio. Ciò consente ai client di individuare facilmente il servizio appropriato per soddisfare le loro esigenze. Inoltre, il modello di individuazione del servizio può essere utilizzato in combinazione con altri modelli di progettazione, come l’aggregazione dei log e il tracciamento distribuito, per garantire un sistema altamente osservabile e scalabile.
Guarda il video: Architetture A Microservizi: Oltre L’arcobaleno – Steve Maraspin & Vincenzo Carlino
Vantaggi dell’architettura orientata ai microservizi
L’architettura orientata ai microservizi è una scelta sempre più popolare per le aziende che desiderano creare sistemi altamente scalabili, affidabili e flessibili. Al contrario dei sistemi monolitici, che racchiudono tutti i componenti del sistema in un’unica applicazione, l’architettura dei microservizi prevede la creazione di numerosi servizi indipendenti che collaborano tra loro per fornire funzionalità complete all’utente.
Uno dei principali vantaggi dell’architettura dei microservizi è la sua maggiore scalabilità. Poiché ogni servizio è progettato per gestire una singola funzionalità, è più facile aggiungere o rimuovere servizi in base alle esigenze dell’applicazione. Ciò consente alle aziende di soddisfare rapidamente le esigenze dei propri utenti e di gestire picchi di traffico senza problemi.
Inoltre, i sistemi di microservizi presentano anche una maggiore resilienza rispetto ai sistemi monolitici. Poiché ogni servizio è isolato, i guasti che si verificano in un servizio non influenzano gli altri servizi. Ciò significa che, in caso di guasto, il sistema può continuare a funzionare senza problemi e garantire un’esperienza utente continua.
La facile implementazione è un altro vantaggio importante dell’architettura dei microservizi. I servizi possono essere implementati e distribuiti in modo indipendente, consentendo agli sviluppatori di lavorare sui singoli servizi senza interferire con gli altri componenti del sistema.
Inoltre, consente un time-to-market rapido. Poiché i servizi possono essere sviluppati e implementati in modo indipendente, le aziende possono fornire nuove funzionalità o risolvere i problemi rapidamente senza dover attendere il completamento di un progetto monolitico più grande.
Questa architettura è anche vantaggiosa per la sicurezza dei dati. Poiché ogni servizio è isolato, i problemi di sicurezza in un servizio non influenzano gli altri servizi. Ciò significa che le aziende possono concentrarsi sulla sicurezza dei singoli servizi senza dover preoccuparsi dei rischi di sicurezza in altre parti del sistema.
Infine, questo sistema offre anche una maggiore facilità di sperimentazione. Poiché ogni servizio è indipendente, gli sviluppatori possono sperimentare con nuove tecnologie o approcci senza influenzare il resto del sistema. Ciò consente alle aziende di innovare più rapidamente e di rimanere all’avanguardia del loro settore.
Conclusioni: microservizi e design pattern
L’architettura orientata ai microservizi offre numerosi vantaggi rispetto ai sistemi monolitici, tra cui la maggiore scalabilità, l’isolamento dei guasti, la facilità di implementazione, il time-to-market rapido, la sicurezza dei dati, la facilità di sperimentazione e la resilienza.
Inoltre, i microservizi sono facili da costruire e mantenere, il che può portare a un aumento della produttività aziendale. Tuttavia, ci sono anche sfide associate a questa architettura, come la complessità della gestione di un sistema composto da molti servizi e la necessità di un’attenta pianificazione e coordinazione per garantire che i servizi funzionino insieme in modo efficace. Dunque, se implementata correttamente, l’architettura dei microservizi (utilizzando i design pattern giusti) può portare a una maggiore efficienza e flessibilità per le organizzazioni che desiderano sviluppare e distribuire servizi software in modo rapido ed efficiente.
