Cosa sono i microservizi?

I microservizi, noti anche come architettura di microservizi, si riferiscono a un metodo di sviluppo del software che struttura un'applicazione come una raccolta combinata di servizi. Essenzialmente, questo insieme di applicazioni è distribuito come un'applicazione completa a sé stante e questi servizi lavorano tutti insieme per costituire l'intera applicazione. I microservizi seguono tutti questi modelli: sono organizzati intorno alle capacità imprenditoriale, sono debolmente accoppiati, sono implementabili in modo indipendente e sono testabili. Poiché sono debolmente accoppiati, i microservizi possono essere costruiti, distribuiti e scalati in maniera indipendente.

Diagramma dei microservizi

Ogni servizio comunica con altri servizi attraverso interfacce di programmazione di applicazioni (API) standardizzate, permettendo ai servizi di essere scritti in diversi linguaggi o su diverse tecnologie. Questo differisce completamente dai sistemi costruiti come strutture monolitiche in cui i servizi sono inestricabilmente interconnessi e possono essere scalati solo insieme.

Poiché ogni servizio ha una funzionalità limitata, generalmente singolare, è molto più piccolo sia in dimensioni che in complessità. Il termine microservizio deriva da questo design a funzionalità discreta.

Decomponendo l'applicazione in servizi discreti che implementano specifiche funzioni aziendali, i microservizi offrono agli sviluppatori moderni un modo per progettare applicazioni altamente scalabili e flessibili.

Perché i microservizi?

I microservizi sono cresciuti in popolarità perché le loro caratteristiche modulari portano alla flessibilità, alla scalabilità e alla riduzione dello sforzo di sviluppo. La loro flessibilità di distribuzione e l'aumento delle opzioni di distribuzione cloud-native serverless e function-as-a-service (come AWS Lambda e Microsoft Azure Cloud Functions), hanno creato l'ambiente perfetto per far fiorire i microservizi nel panorama informatico odierno. Queste piattaforme cloud consentono ai microservizi e alle funzioni di essere scalati dall'inattività all'alto volume e viceversa, mentre i clienti pagano solo per la capacità di calcolo che utilizzano.

Poiché le aziende cercano continuamente di essere più agili, di ridurre i "colli di bottiglia" e di migliorare i tempi di consegna delle applicazioni, la Microservices Architecture continua a crescere in popolarità.

In passato, le aziende sviluppavano applicazioni aziendali specializzate che avevano tre componenti principali:

  • Un'interfaccia rivolta al cliente, di solito pagine HTML in esecuzione sulla macchina di un utente.
  • Un database, generalmente molte tabelle in un sistema di gestione di database relazionali.
  • Un'applicazione lato server che gestiva tutte le richieste come il recupero dei dati, le richieste HTTP e il popolamento dei browser HTML.

Per l'utente, tutto sembrava passare attraverso un unico punto di contatto. Lo sviluppo, il test e la distribuzione usavano una pipeline di distribuzione, e si poteva scalare orizzontalmente eseguendo più istanze.

Tuttavia, erano abbastanza costosi da sviluppare, ogni cambiamento richiedeva una riprogettazione completa del sistema, una ricostruzione e una ridistribuzione; era difficile mantenere una struttura pulita e modulare mentre l'organizzazione cresceva e cambiava, e lo scaling up richiedeva che l'intera applicazione fosse nuovamente testata, scalata e ridistribuita per ogni cambiamento, non importa quanto piccola fosse la revisione. Tutti questi problemi hanno portato a un sistema costoso e non agile che il panorama tecnologico in rapida evoluzione ha rapidamente superato.

Un modo di pensare a questi sistemi monolitici tradizionali è come una casa delle bambole già pronta. Mentre si può modificare la struttura o il layout, non è semplice e si è limitati nella dimensione complessiva a meno che non si compri un'altra casa delle bambole e la si attacchi alla casa delle bambole preesistente.

Con i microservizi, l'intera applicazione non ha bisogno di essere distribuita nuovamente, solo i servizi che ne hanno bisogno. Invece di un'entità strutturale singolare, come una casa di bambole, basti pensare ai microservizi come una pila di mattoncini Lego. Tecnicamente, sono tutti indipendenti, ma quando sono messi insieme, formano un'intera applicazione strutturale. Se si vuole aggiungere un compartimento o eliminare qualcosa, può essere facilmente rimosso, aggiunto, scalato e modificato per soddisfare le mutevoli esigenze in modo rapido ed efficiente senza dover chiudere l'intera applicazione.

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Vantaggi di una Microservices Architecture

Ci sono una serie di vantaggi significativi per le aziende che cercano di adottare i microservizi e di integrarli nella loro offerta, che saranno esplorati più in dettaglio di seguito.

Tempi di sviluppo più brevi

Essere in grado di aggiungere e rimuovere funzioni rapidamente significa che l'attività può diventare incredibilmente agile. L'aggiunta di nuove funzionalità può essere fatta in velocità, tenendo il passo con la crescita dell'impresa. A differenza del tradizionale software monolitico, le modifiche al codice in una parte del sistema non influenzeranno gli altri moduli, quindi non c'è bisogno di test extra, chiudere l'intera applicazione o dover ridistribuire tutto.

Maggiore funzionalità e minori costi operativi

Poiché i moduli nei microservizi sono tutti separati, c'è un rischio molto minore che potenziali bug o errori causino il fallimento dell'intera applicazione. A differenza dei sistemi software tradizionali, nei quali un cambiamento in una parte della funzionalità può causare un difetto o un bug in un'altra parte, l'isolamento e il loose-coupling permettono l'implementazione di aggiornamenti e miglioramenti compartimentati. I microservizi permettono anche l'uso di opzioni di distribuzione cloud-native function-as-a-service, che possono ridurre significativamente i costi operativi.

Applicazioni facilmente scalabili

Le decisioni di scalabilità per i microservizi vengono prese a livello granulare, consentendo le decisioni più efficienti per l'ottimizzazione del sistema. Adottando i microservizi, quando arriva il momento di scalare, le organizzazioni sono in grado di fare le scelte che sono migliori per loro, proprio al momento.

Integrazione continua

I microservizi sono sviluppati usando flussi individuali di sviluppo e distribuzione continui. Questi flussi possono essere sostenuti in modo che non ci siano interruzioni in un altro servizio quando un team implementa un cambiamento basato sul feedback del cliente, il che significa una maggiore soddisfazione dell'utente finale.

Team di sviluppatori riservati

A differenza dei sistemi monolitici, che non possono sostenere più team di sviluppo, i microservizi hanno la capacità di sostenere team dedicati a certe parti specifiche del sistema. Poiché i moduli software non interagiscono l'uno con l'altro, non c'è rischio di bug o di sovrapposizione di lavoro tra team, quindi i team di microservizi possono avere sviluppatori di software specializzati, così come team che lavorano in tempi diversi o in luoghi geografici diversi.

Tutti questi benefici si sommano a quello forse più significativo: l'agilità del business. Piccoli e semplici cambiamenti possono essere fatti rapidamente, permettendo la sperimentazione dei processi. La capacità di fare un enorme balzo in avanti nel business, o almeno di fallire velocemente e reagire in tempo reale, diventa possibile con i microservizi. Inoltre, gli studi hanno scoperto che entro pochi mesi dall'implementazione dell'architettura dei microservizi, un terzo delle organizzazioni inizia a ottenere vantaggi. Ciò significa che i tempi di sviluppo sono diminuiti e, con meno errori nel codice e maggiori capacità, l'impatto positivo sulle operazioni aziendali può essere sentito quasi immediatamente.

Caratteristiche dei microservizi

  • Accoppiamento debole
  • Componenti distribuibili in modo indipendente
  • Distribuzione automatizzata
  • Controllo decentralizzato dei dati e della lingua
  • Altamente mantenibili
  • Facili da testare
  • Organizzati intorno ai bisogni e alle capacità di un'azienda o di un'organizzazione
  • Ogni servizio tende ad essere di proprietà di un piccolo team

Sfide con i microservizi

Mentre i microservizi risolvono una serie di problemi, ci sono ancora alcune difficoltà e problemi che si possono incontrare con l'architettura, così come con l'adozione iniziale.

Gestione decentralizzata dei dati

A differenza dei sistemi monolitici, i microservizi di solito non si basano su un database che agisce come un'unica fonte di verità dei dati dell'azienda. I dati dei clienti potrebbero essere in un posto, mentre i dati dei fornitori sono in un altro. Forse le informazioni dell'inventario sono memorizzate nel portale di vendita online, ma il sistema di ordinazione è tenuto in un database separato. Questo può creare problemi con la qualità e la coerenza dei dati, a meno che non si crei un punto specifico di pianificazione per questo.

Cultura aziendale e sfide dell'organizzazione interna

Può essere difficile far accettare e adattare le aziende a nuovi sistemi software. Spesso la gestione può avere una riluttanza a cedere il controllo o un dipartimento tenderà alla difesa dei suoi silos. Qualunque sia la ragione della resistenza dei team nel dover accettare nuovi sistemi, il nocciolo della questione è che a volte, alle persone semplicemente non piace il cambiamento.

Per far adottare i microservizi a tutta l'organizzazione, è fondamentale riconoscere che l'introduzione di nuovi sistemi e processi può essere dirompente, ma è altrettanto importante ricordare che i benefici ne valgono la pena. Quando si inizia la transizione ai microservizi, è meglio coinvolgere i team interessati nella pianificazione dell'architettura. Avere un piano per valutare le soluzioni disponibili e assicurarsi che sia scelta la soluzione migliore per i requisiti aziendali.

I microservizi possono determinare la complessità dell'architettura

Mentre i singoli servizi che compongono i microservizi possono essere piccoli e semplici da soli, quando sono combinati, l'applicazione complessiva può finire per avere molte parti mobili che possono diventare difficili da gestire. Con centinaia o migliaia di interconnessioni, i microservizi possono rapidamente aumentare di complessità.

Si raccomanda che quando si implementano i microservizi, una quantità significativa di premeditazione e pianificazione vada nella progettazione e nell'implementazione di base. Molte complessità possono essere evitate con un buon design dell'architettura di base che permette la crescita e il cambiamento futuri.

Esempi di casi d'uso dell'architettura di microservizi

Adottare opzioni di distribuzione cloud-native: sfruttare serverless e function-as-a-service per operazioni più efficienti e scalabili.

Migrare funzionalità da applicazioni legacy: scomporre i servizi di grandi applicazioni monolitiche in modo che possano essere mantenuti e scalati in modo indipendente.

Sfruttare l'architettura moderna delle applicazioni: affidarsi a modelli di applicazioni di microservizi event-driven e debolmente accoppiati, con la possibilità di sfruttare diversi linguaggi di programmazione a seconda delle esigenze dei casi d'uso. Per esempio, Go per funzioni computazionalmente pesanti, Node.js per applicazioni web veloci, ecc.

Cos'è DevOps e perché è spesso associato ai Microservices?

DevOps può essere spiegato come un'ideologia incentrata sugli strumenti. Essenzialmente, è un insieme di pratiche che combina strumenti e tecnologia per semplificare il lavoro che deve essere realizzato dagli sviluppatori. Insieme al miglioramento degli strumenti, la cooperazione tra i team operativi e quelli di sviluppo aiuta a portare a termine i progetti in modo più rapido ed efficiente.

Per esempio, supponiamo di costruire un'applicazione che permette agli utenti di controllare i saldi dei loro conti. Spesso in passato, il ciclo di sviluppo dell'applicazione aveva sviluppatori che costruivano l'applicazione e poi la passavano al team operativo senza responsabilità per il risultato finale. Era compito del team operativo far funzionare l'app. In un ambiente più coeso DevOps, entrambe le parti lavorano insieme. Uno sviluppatore è responsabile del ciclo di vita dell'app dall'inizio alla fine, il che significa essere reperibile durante il rilascio. Una comunicazione coerente tra i due gruppi è necessaria per assicurarsi che tutto abbia successo e per ottenere tutti i benefici di DevOps, come la velocità di commercializzazione, un ciclo di sviluppo più semplice e una maggiore responsabilità.

Il nuovo modello di flusso di lavoro DevOps crea un importante cambiamento culturale. Il solo utilizzo di nuovi strumenti non rende un piano DevOps di successo. Semmai, i nuovi strumenti potrebbero inibire il successo se ti inducono a credere con certezza che tutto si attuerà in modo adeguato.

A causa della natura dei microservizi, avere a disposizione forti processi DevOps è spesso necessario per la distribuzione. L'aumento dell'uso di strumenti e pratiche condivise più forti attenua la sopraffazione di tutte le piccole parti in movimento subita dai team. Si riduce il disagio o l'onere di questo cambiamento, pur continuando a riceverne i benefici.

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Il futuro: Microservices guidati dagli eventi, Serverless Computing e FaaS

Quando le persone iniziano a sperimentare con i microservizi, spesso usano tecniche familiari, come le RESTful API. REST opera su un tipo di comunicazione richiesta-risposta. Il problema con questo approccio sincrono è che, dovendo aspettare una risposta, i servizi diventano dipendenti l'uno dall'altro. Questo significa che se un servizio funziona più lentamente o non risponde, il servizio che lo ha chiamato funzionerà più lentamente o fallirà. Questo accoppiamento può comportare la perdita di alcuni dei benefici di un'architettura a microservizi, creando una struttura più interdipendente simile a un'architettura orientata ai servizi (SOA).

Se si progettano i propri servizi usando beyond-REST o un modello event-driven, si può garantire che parti della propria applicazione continuino a funzionare, mentre altre parti potrebbero non essere coinvolte, al contrario dell'intera applicazione che non risponde. Netflix ne è un perfetto esempio. A volte, si potrebbe notare che il pulsante "continua a guardare" non appare. Questo perché quel servizio specifico non è disponibile. Tuttavia, questo non significa che tutto Netflix si fermi. Gli utenti possono ancora cercare spettacoli e guardare anteprime, quindi altri aspetti del servizio Netflix sono ancora funzionali e disponibili per l'uso, anche se un servizio potrebbe non esserlo.

Gli sviluppatori che sfruttano pienamente un approccio a microservices si rendono conto che la vera scalabilità è abilitata con un loose-coupling e una Event-driven Architecture. Un servizio può essere asincrono, eseguendo un'azione, trasmettendo un messaggio e continuando con la sua funzione primaria senza dover aspettare una risposta da un altro servizio.

Come funzionano i microservizi?

I microservizi non sono un'idea nuova. Più di tre decenni fa, Unix ha sviluppato una SOA che utilizzava un principio di progettazione simile, ma era costosa da implementare e falliva troppo spesso per essere considerata una buona opzione per le aziende. Vent'anni dopo, i microservizi sono arrivati con una coerenza molto migliore ne servizi e l'adozione ha avuto molto più successo.

Per quanto riguarda il funzionamento effettivo dei microservizi, in primo luogo, la funzionalità del software è suddivisa in piccoli moduli isolati. Questi moduli hanno compiti definiti e indipendenti. Il sistema funziona dunque collegando questi piccoli software insieme usando le interfacce di programmazione delle applicazioni (API).

Le API sono segmenti di codice che permettono a due programmi non correlati di "parlare" l'uno con l'altro. Un esempio di API in azione potrebbe essere un'app o un sito web che ha Google Maps incorporato. Un'API si trova tra Google Maps e l'app che invia informazioni avanti e indietro, permettendo agli utenti di vedere la loro mappa in tempo reale, dare istruzioni al conducente e anche avvisare il tuo contatto di fiducia della tua posizione. Mentre Google Maps rimane un'entità separata, l'API permette la comunicazione avanti e indietro tra la mappa e l'app. Quindi, piuttosto che una casa delle bambole prefabbricata, dove tutto è pianificato, rigido e difficile da cambiare, si hanno quei piccoli pezzi Lego utili che si incastrano insieme usando le API come connettori. Le piattaforme tecnologiche standardizzate possono essere costrittive, ma non ogni problema è un chiodo, né ogni soluzione un martello. I microservizi consentono lo strumento giusto per il lavoro.

Ci sono alcuni vantaggi con i microservizi, e le aziende che li hanno adottati con successo come modello di architettura hanno raccolto i benefici di strutture IT aziendali più veloci e agili. Tuttavia, alcune organizzazioni hanno scoperto che il sistema è un killer della produttività e un peso da gestire. La differenza tra successo e fallimento risiede in due elementi: la cultura dell'organizzazione e la sua volontà di accettare e utilizzare i microservizi, e la pianificazione e la premeditazione messe nella mappa dei microservizi.

Spesso, i veri benefici o i costi di un nuovo sistema non vengono realizzati per molti anni. L'architettura monolitica a volte sarà già stata superata o avrà iniziato a decadere entro quegli anni. La possibilità di questo decadimento nei microservizi è minore, e rattoppare un problema è una questione molto più semplice.

Una soluzione per una varietà di questi potenziali problemi è iniziare con un monolite. Permette di avere un software di base sul quale costruire altre cose man mano che si cresce, facendo una specie di casa delle bambole con estensioni Lego. Anche se questo potrebbe non essere l'approccio più elegante, è un modo di procedere per un'azienda, specialmente con un database o un programma esistente al centro delle operazioni.