Внедрение архитектуры микросервисов для облачных приложений

В мире архитектуры программного обеспечения микросервисы – это стиль, включающий независимые сервисы, работающие вместе через четко определенные интерфейсы. С другой стороны, собственные приложения специально проектируются и разрабатываются для облачных сред, чтобы максимально эффективно использовать их масштабируемость, отказоустойчивость и гибкость.

Когда дело доходит до использования микросервисов в приложениях, следует учитывать множество преимуществ. К ним относятся циклы разработки, процессы тестирования и отладки, повышенная гибкость и модульность, а также улучшенная отказоустойчивость и производительность. Однако важно признать, что с этим подходом связаны и проблемы.

Эти проблемы могут включать в себя решение проблем повышенной сложности, эффективное управление задержкой в ​​сети, эффективную обработку обнаружения сервисов, надлежащее решение проблем управления конфигурацией и обеспечение мер безопасности.

В целом, хотя микросервисы предлагают свои преимущества, для собственных приложений крайне важно эффективно решать связанные с ними проблемы, чтобы полностью раскрыть их потенциал.

Docker приобрел популярность как инструмент для разработки, выполнения и развертывания микросервисов. Он служит платформой, позволяющей создавать и выполнять контейнеры, которые представляют собой автономные среды, включающие в себя все необходимые компоненты для запуска службы. Сюда входят библиотеки кода, зависимости и параметры конфигурации.

Самое большое преимущество Docker заключается в его способности упаковывать сервисы в портативные контейнеры, которые можно легко развертывать на компьютерах, поддерживающих Docker, независимо от их операционных систем или базовой инфраструктуры. Кроме того, Docker предлагает ряд функций и инструментов для эффективного управления жизненным циклом этих контейнеров.

От их создания и запуска до их остановки, перезапуска, удаления или обновления.

Использование микросервисов для собственных приложений имеет преимущества, в том числе:

1. Ускоренные циклы разработки и развертывания. Разбивая приложение на управляемые единицы, микросервисы позволяют осуществлять независимую и параллельную разработку, тестирование и развертывание. Такой оптимизированный подход сокращает время и усилия, необходимые для внедрения функций и обновлений. Это также облегчает внедрение практик интеграции и доставки (CI/CD).

Кроме того, микросервисы помогают смягчить проблемы, связанные с приложениями, такие как время сборки, сложные зависимости и рискованные развертывания.

2. Повышенная масштабируемость. Микросервисы предлагают преимущество масштабирования вашего приложения. При необходимости вы можете удалить экземпляры службы, не нарушая остальную часть приложения. Такая гибкость помогает управлять различными рабочими нагрузками и оптимизировать использование ресурсов. Кроме того, микросервисы позволяют вам использовать технологии и платформы для каждого сервиса, адаптируя их к требованиям и предпочтениям.

3. Повышенная отказоустойчивость и отказоустойчивость. Микросервисы способствуют доступности приложения, изолируя сбои и сводя к минимуму их влияние. Если в одной службе возникает проблема, другие службы могут продолжать нормально работать, а проблемная служба быстро восстанавливается или заменяется.

Кроме того, микросервисы облегчают реализацию механизмов сбоев, таких как автоматические выключатели, повторные попытки, тайм-ауты и откат. Эти шаблоны предотвращают каскадные сбои. Обеспечить снижение производительности.

4. Выбор и внедрение технологии становится проще: Микросервисы обеспечивают интеграцию и совместимость между вашим приложением и различными внутренними и внешними системами и службами. Они достигают этого за счет использования определенных и стандартизированных интерфейсов, таких как API.

Благодаря использованию микросервисов связь между компонентами становится беспрепятственной независимо от используемых базовых технологий или платформ. Кроме того, микросервисы позволяют вам воспользоваться преимуществами существующих и новых технологий и услуг облачных поставщиков, включая бессерверные функции, базы данных, системы обмена сообщениями и инструменты аналитики.

При использовании микросервисов для нативных приложений возникают трудности. Эти проблемы включают в себя:

1. Повышение сложности и коммуникационной нагрузки. Включение микросервисов в ваше приложение увеличивает сложность. Это требует управления и координации служб на разных машинах и в сетях. Это включает в себя решение таких проблем, как задержка в сети, пропускная способность, надежность и безопасность.

Кроме того, необходимо реализовать протоколы и механизмы для таких задач, как обнаружение служб, балансировка нагрузки, маршрутизация и синхронизация. Мониторинг и устранение неполадок служб и их взаимодействия также могут оказаться трудоемкой и сложной задачей.

2. Трудности с тестированием и отладкой. Микросервисы усложняют тестирование и отладку, поскольку вам необходимо тестировать и отлаживать не только каждый сервис в отдельности, но и всю систему как единое целое.

Вам необходимо убедиться, что ваши сервисы совместимы и согласованы друг с другом и могут обрабатывать различные сценарии и крайние случаи. Вам также необходимо смоделировать и воспроизвести реальную среду и условия вашего приложения, что может быть сложным и дорогостоящим.

3. Отсутствие стандартизации и управления в вашем приложении: Поскольку каждый сервис имеет свободу использовать технологии, платформы, языки и инструменты, это может привести к несогласованности, дублированию усилий, и фрагментированная кодовая база.

В результате обслуживание и обновление этих сервисов может стать сложной задачей. Чтобы решить эту проблему, крайне важно установить и обеспечить соблюдение практик, руководств и политик для ваших услуг. Они могут включать стандарты кодирования, требования к документации, процедуры тестирования протоколов управления версиями и стратегии развертывания.

4. Безопасность и поддержание данных создают проблемы: Поскольку каждая служба имеет свое хранилище данных и контроль доступа, существует повышенный риск утечки, утечки и повреждения данных. Кроме того, управление аутентификацией, авторизацией и шифрованием служб и соответствующих данных может стать сложным.

Чтобы решить эти проблемы, крайне важно расставить приоритеты в отношении безопасности ваших услуг и обеспечить соблюдение правил и стандартов. Внедрение таких стратегий, как транзакции, саги и источники событий, также может помочь обеспечить согласованность данных.

Использование Docker для микросервисов

Если вы хотите создавать, запускать и развертывать микросервисы Docker, это может вам помочь. В этом разделе мы углубимся в такие понятия Docker, как образы, контейнеры, тома и сети. Мы также предоставим рекомендации по использованию Docker Compose для эффективного определения и оркестрации микросервисов.

Кроме того, мы обсудим некоторые практики и полезные советы по использованию Docker в контексте микросервисов.

Изображения и контейнеры

В Docker образ действует как пакет, содержащий все необходимое для правильной работы службы. Сюда входят фрагменты кода, библиотеки, зависимости и настройки конфигурации. Стоит отметить, что после создания образ Docker считается неизменным, то есть его нельзя изменить.

Чтобы создать собственный образ, соответствующий вашим потребностям, у вас есть возможность создать файл Dockerfile, содержащий инструкции по сборке. Кроме того, вы также можете использовать существующие изображения, доступные на таких платформах, как Docker Hub или других надежных источниках.

Контейнер Docker представляет собой экземпляр образа Docker. Он работает независимо от хост-машины и других контейнеров, имеющих свою файловую систему, сеть и процессы. Чтобы запустить контейнер Docker, вы можете использовать команду docker run, которая генерирует и запускает контейнер на основе образа.

В качестве альтернативы у вас есть возможность использовать команды docker start и docker stop для запуска или остановки существующего контейнера соответственно. При необходимости для удаления контейнера можно использовать команду docker rm.

Тома и сети

В терминологии Docker том используется для хранения, которое можно подключить к контейнеру Docker. Используя тома в Docker, можно удобно обмениваться данными между контейнерами и хост-компьютером, обеспечивая при этом непрерывность данных во время перезапусков или обновлений.

Создать том Docker можно либо выполнив команду создания тома Docker, либо указав параметр Volumes либо в команде запуска Docker, либо в вашем Dockerfile.

Кроме того, существуют такие команды, как docker Volume для вывода списка томов, Docker Volume Inspect для получения информации о конкретных томах и, наконец, Docker Volume RM для удаления ненужных томов.

Сеть Docker служит сетью, которая соединяет контейнеры Docker друг с другом с хост-компьютером. Используя сеть Docker, вы можете обеспечить изолированную связь между контейнерами, а также разрешить доступ к службам, работающим внутри них.

Чтобы создать сеть Docker, у вас есть возможность использовать команду «docker network create» или указать сети в команде «docker run» или Dockerfile.

Кроме того, вы можете использовать такие команды, как «сеть докеров», «проверка сети докеров» и «сеть докеров rm», для управления сетями и манипулирования ими.

Создание и запуск простого микросервиса с использованием Docker

Чтобы проиллюстрировать, как использовать Docker для микросервисов, мы создадим и запустим простой микросервис, который возвращает случайную цитату из файла JSON. Микросервис будет написан на Python и будет использовать фреймворк Flask. Файл JSON будет содержать массив цитат, в каждой из которых указан автор и текст.

Для начала давайте создадим каталог для нашего микросервиса и добавим в него два файла: app.py и quotes.json. Файл app.py будет содержать код нашего микросервиса, а файл quotes.json — данные. Вот содержимое каждого файла;

Питон

# app.py

из фляги импорта Flask, jsonify

импортировать случайным образом

app = Flask(имя)

# Загрузите кавычки из файла JSON

с open("quotes.json") в качестве f:

quotes = f.read()

quotes = json.loads(quotes)

# Определим маршрут для конечной точки /quote

@app.route("/quote")

def quote():

# Pick a random quote from the list

quote = random.choice(quotes)

# Return the quote as a JSON object

return jsonify(quote)

JSON

# quotes.json

"author": "Albert Einstein",

"text": "Imagination is more important than knowledge."

"author": "Mahatma Gandhi",

"text": "Be the change that you wish to see in the world."

"author": "Mark Twain",

"text": "The secret of getting ahead is getting started."

"author": "Oscar Wilde",

"text": "Be yourself; everyone else is already taken."

"author": "Steve Jobs",

"text": "Your time is limited, so don't waste it living someone else's life."

Далее нам нужно создать Dockerfile для нашего микросервиса, в котором будут указаны инструкции по созданию образа. Dockerfile будет следующим:

Используйте официальный образ Python в качестве базового образа

ИЗ Python:3.9

Установите рабочий каталог /app

WORKDIR/приложение

Скопируйте файлы из текущего каталога в каталог /app

КОПИРОВАТЬ. /приложение

Установите необходимые зависимости

Колба установки RUN pip

Открыть порт 5000

ЭКСПОЗИЦИЯ 5000

Определите команду для запуска приложения

CMD ["python", "app.py"]

Чтобы собрать образ, нам нужно запустить в терминале следующую команду из каталога, где находится Dockerfile:

docker build -t quote-service.

Опция -t указывает имя и тег изображения, в данном случае quote-service. . указывает контекст для сборки, в данном случае текущий каталог.

Чтобы запустить контейнер, нам нужно запустить в терминале следующую команду:

docker run -d -p 5000:5000 --name quote-service quote-service

Опция -d запускает контейнер в отключенном режиме, что означает, что он работает в фоновом режиме. Опция -p сопоставляет порт 5000 контейнера с портом 5000 хост-компьютера, позволяя нам получить доступ к сервису с хост-компьютера.

Опция --name присваивает контейнеру имя, в данном случае quote-service. Последний аргумент — это имя и тег изображения, в данном случае quote-service.

Чтобы протестировать службу, мы можем использовать такой инструмент, как Curl или Postman, для отправки запроса GET в конечную точку /quote службы, которая должна возвращать случайную цитату в формате JSON. Например, используя Curl, мы можем запустить в терминале следующую команду:

Curl http://localhost:5000/quote

Результат должен быть примерно таким:

JSON

"автор": "Марк Твен",

"text": "Секрет успеха — это начать."

Docker Compose

Docker Compose позволяет определять микросервисы и управлять ими с помощью файла YAML. С помощью Docker Compose вы можете легко решать такие задачи, как создание, запуск, остановка и обновление контейнеров. Он также предлагает такие функции, как обнаружение сервисов, балансировка нагрузки, масштабирование и работа в сети, чтобы упростить управление микросервисами.

Чтобы использовать Docker Compose, нам нужно создать файл с именем docker-compose.yml в том же каталоге, что и наш Dockerfile. Файл docker-compose.yml будет содержать конфигурацию наших микросервисов, такую ​​как образ, порты, тома, сети и зависимости.

Например, предположим, что мы хотим добавить еще один микросервис, который использует службу котировок и отображает цитату на веб-странице. Микросервис будет написан на Node.js и будет использовать платформу Express. Файл docker-compose.yml будет выглядеть следующим образом:

Укажите версию формата файла Docker Compose: «3.9»

Определите сервисы (контейнеры), составляющие наши сервисы приложений:

Служба котировок

служба цитат:

# Build the image from the Dockerfile in the current directory

build: .

# Expose the port 5000

ports:

  - "5000:5000"

# Assign a name to the container

container_name: quote-service

Веб-сервис

веб-сервис:

# Use the official Node.js image as the base image

image: node:14

# Set the working directory to /app

working_dir: /app

# Copy the files from the web directory to the /app directory

volumes:

  - ./web:/app

# Install the required dependencies

command: npm install && node app.js

# Expose the port 3000

ports:

  - "3000:3000"

# Assign a name to the container

container_name: web-service

# Specify the dependency on the quote service

depends_on:

  - quote-service

Веб-каталог будет содержать два файла: app.js и index.html. Файл app.js будет содержать код нашего веб-сервиса, а файл index.html — HTML-код нашей веб-страницы. Содержимое файлов следующее:

JavaScript

// app.js

const express = require("express");

const axios = require("axios");

константное приложение = экспресс();

// Использование файла index.html в качестве корневого маршрута

app.get("/", (req, res) => {

res.sendFile(__dirname + "/index.html");

});

// Определить маршрут для конечной точки /quote

app.get("/quote", async (req, res) => {

Попробуй

// Call the quote service and get a random quote

const response = await axios.get("http://quote-service:5000/quote");

const quote = response.data;

// Return the quote as a JSON object

res.json(quote);

уловить (ошибку)

// Handle the error and return a status code

В этой статье мы изучили мир микросервисов и собственных приложений, а также то, как Docker можно использовать для их создания, запуска и развертывания. В ходе обсуждения мы рассмотрели преимущества и проблемы, связанные с использованием микросервисов для приложений.

К ним относятся циклы разработки, повышенная гибкость и масштабируемость, улучшенная отказоустойчивость, отказоустойчивость, упрощенный выбор и интеграция технологий, задержка в сети и многое другое.

Кроме того, мы ознакомились с такими понятиями Docker, как образы, тома контейнеров и сети. Мы также углубились в использование Docker Compose для определения и оркестрации микросервисов. Попутно мы поделились некоторыми практиками и полезными советами по эффективному использованию Docker в среде микросервисов.

Сюда входят предложения по стратегиям ведения журналов по соглашениям об именах и реализации проверок работоспособности.

В целом, в этой статье представлен обзор микросервисов в сочетании с собственными приложениями, а также показано, как Docker может играть решающую роль в жизненном цикле их разработки.

Есть примеры и упоминания компаний, которые успешно реализовали проекты микросервисов с использованием Docker, таких как Netflix, Uber, Spotify и Airbnb. Эти организации используют микросервисы и Docker как средство расширения возможностей своих приложений, повышения производительности и предоставления услуг со скоростью и надежностью.

Если вам интересно узнать об их идеях и рекомендуемых подходах, вы можете просмотреть их записи в блогах, подкасты и презентации.

Если вы заинтересованы в расширении своих знаний о микросервисах и Docker, в вашем распоряжении есть ресурсы и возможности обучения. К ним относятся книги, курсы, учебные пособия и документация. Вот несколько рекомендаций:

«Микросервисы с Docker, Flask и React»; В этой книге представлены рекомендации по созданию, тестированию и развертыванию микросервисов с использованием Python, Flask, React и Docker.

«Docker и Kubernetes; Полное руководство»; Этот курс дает вам навыки разработки, запуска и развертывания приложений с использованием Docker и Kubernetes.

«Создание простого микросервиса с использованием Docker и Flask»; В этом руководстве вы узнаете, как создать микросервис с помощью Docker и Flask. Здесь также рассматриваются методы тестирования и отладки с использованием таких инструментов, как Postman и VS Code.

«Докер-документация»; Информацию обо всем, что связано с Docker — от инструкций по установке до деталей настройки — можно найти в этой документации.

Изучите эти варианты, чтобы глубже погрузиться в мир микросервисов вместе с Docker.