Mikroslužby ve full stack vývoji

Jedním z aktuálních trendů ve full stack vývoji jsou mikroslužby. Ty označují techniku vývoje softwaru, která strukturuje aplikace jako kolekce malých, nezávislých služeb, které dají nasadit nezávisle.

Nově vznikající technologie v této oblasti pomáhají vývojářům full stack aplikací vyvíjet uživatelsky přívětivější, škálovatelnější a lépe udržovatelné aplikace. V tomto článku ti blíže mikroslužby představíme.

Co je to architektura mikroslužeb?

Architektura mikroslužeb (zkráceně mikroslužby) označuje architektonický styl pro vývoj aplikací. Mikroslužby se využívají zejména k tomu, aby se rozsáhlá aplikace rozdělila do menších a na sobě nezávislých částí s vlastními funkcemi. Pokud uživatel vytvoří určitý požadavek, aplikace založená na mikroslužbách využije implementované části k sestavení odpovědi.

související kurzy:

Python Developer

Ťapák Martin

Whalebone as Test Automation Engineer

O kurzu

K čemu slouží mikroslužby?

Mikroslužby se používají k urychlení vývoje aplikace nebo při vytváření softwarových aplikací s architekturou orientovanou na služby (SOA).

Softwarové aplikace mohou využívat mikroslužby, které jsou nezávislé a fungují samostatně. Jejich zapojení pak závisí především na typu projektu a zdrojích, které je potřeba na jejich implementaci vynaložit.

Mikroslužby umožňují vývojovému týmu soustředit se na škálování aplikace a kontinuálně dodávat nové části, které v případě chyby nezpůsobí selhání celého softwaru. Příkladem využití mikroslužeb tak může být:

•  Migrace webových stránek

Složité webové stránky, které jsou hostovány na monolitické platformě, mohou migrovat na platformu mikroslužeb, která je založená na cloudu a kontejnerech.

• Mediální obsah

Pomocí architektury mikroslužeb lze ukládat obrázky a videozáznamy do škálovatelného systému objektového úložiště a tak je přímo doručovat na web nebo mobilní zařízení.

• Transakce a faktury

Zpracování plateb a objednávek lze oddělit, takže fungují jako nezávislé jednotky služeb, a platby se dají přijímat i ve chvíli, kdy nefunguje fakturace.

• Zpracování dat

Platforma mikroslužeb může rozšířit cloudovou podporu pro stávající modulární služby zpracování dat.

Benefity mikroslužeb

Architektura mikroslužeb do světa full stack vývoje přinesla revoluční změny. Tento přístup k vytváření aplikací se vyznačuje rozdělením komplexních systémů na malé, nezávislé a spravovatelné služby. Na následujících řádcích si představíme hlavní výhody tohoto řešení.

Škálovatelnost a flexibilita

Mikroslužby umožňují nezávislé škálování služeb na základě jejich specifických potřeb, díky čemuž se mnohem lépe optimalizuje výkon a nákladová efektivita softwaru.

Rychlý vývoj a nasazení

Na jednotlivých mikroslužbách mohou pracovat menší a specializované týmy, což výrazně urychluje vývojové i nasazovací cykly.

Lepší izolace chyb

Samostatnost a izolace služeb zvyšuje odolnost proti chybám. Pokud selže jedna služba, nemusí mít nutně dopad na celou aplikaci.

Technologická agnosticita

Vývojáři mají možnost flexibilně zvolit nejvhodnější technologický stack pro každou mikroslužbu a přizpůsobit technologii jejím požadavkům.

Snazší údržba

Menší, dobře definované služby se snadněji udržují, aktualizují a ladí.

Kontinuální integrace a kontinuální nasazení (CI/CD)

Mikroslužby podporují postupy CI/CD, umožňují automatizované testování a nasazení a omezují manuální zásahy na nezbytné minimum.

Odolnost vůči chybám

Pokud selže jedna mikroslužba, dá se izolovat a nemusí nutně způsobit pád celé aplikace.

Přizpůsobivost růstu aplikace

Mikroslužby jsou vhodné pro aplikace s kolísavou zátěží nebo pro software, který prochází rychlým růstem.

Vyšší výkon a rychlejší odezva

Menší služby se dají optimalizovat z hlediska výkonu, což vede k rychlejší odezvě.

Snadné upgrady technologií

Upgrade nebo výměna jedné mikroslužby nevyžaduje kompletní přepracování aplikace.

Bezpečnost

Služby se dají snáze izolovat a zabezpečit jednotlivě, a tak se v případě hackerského útoku výrazně snižuje pravděpodobnost, že bude zasažena celá aplikace.

Úspora nákladů

Dobře optimalizované mikroslužby, které efektivně využívají zdroje, mohou z dlouhodobého hlediska vést k úspoře nákladů na jejich provoz.

10 frameworků navržených pro mikroslužby

1. Spring Boot

Spring Boot je jeden z nejjednodušších frameworků Javy pro vytváření mikroslužeb. Díky své open source povaze nabízí celou řadu funkcí. Dá se snadno nainstalovat a je kompatibilní s celou řadou platforem.

Výhodou je především solidní zázemí a rozsáhlá síť vývojářské komunity, která rychle reaguje na změny a nemá konkurenci. Spring Boot nabízí služby, jako je zabezpečení, automatická konfigurace, automatické řešení závislostí a několik dalších služeb, které urychlují vývoj aplikace.

Funkce

• Spring Boot umožňuje sledování více komponent najednou.
• Díky vyvažování zátěže je provoz distribuován po malých částech, což umožňuje maximální propustnost.
•  Využívá paradigma publish-subscribe (pub-sub), které poskytuje distribuovaný systém zasílání zpráv.

2. Oracle Helidon

Poměrně novým frameworkem pro tvorbu mikroslužeb v jazyce Java je Oracle Helidon ve verzích MP a SE. I když k nim v současné chvíli chybí potřebná dokumentace, obě verze se již ukázaly být zajímavou volbou pro celou řadu projektů.

Helidon MP vychází z MicroProfile, a tak je ideálním řešením pro vývojáře Java EE. Zato Helidon SE nabízí několik dalších funkcí, včetně nativních obrazů GraalVM a funkčního a asynchronního programování.

Funkce

• Minimální doba spuštění se pohybuje mezi 0,09 a 2,03 sekundy.
• Obsahuje kompletní cloudové prostředí obsahující všechny základní a oblíbené technologie.
• Nabízí dvě verze, které odpovídají různým programátorským potřebám.

3. Golang

Programovací jazyk Go podporovaný společností Google si získal oblibu mezi vývojáři mikroslužeb. Ty se dají v jazyce Golang snadno vytvářet pomocí specializovaných frameworků GoKit a GoMicro. Je tak možné tvořit mikroslužby s podporou REST a gRPC, které se bezproblémově integrují do aplikace.

GoMicro umožňuje vytvářet mikroslužby pomocí jazyka Go. Tato připojitelná knihovna PRC poskytuje potřebné stavební kameny k vytváření architektury mikroslužeb.

Funkce

• Frameworky snižují náklady na vývoj a GoKit a GoMicro se navzájem podporují.
• Řada nástrojů, které mohou vývojáři použít při vytváření aplikací s Go.
• Snadné začátky s předdefinovanými šablonami.

4. Quarkus

Quarkus je Java frameworkem, který je skvělým řešením pro projekty Kubernetes. V Red Hat jej speciálně navrhli pro práci s OpenJDK HotSpot a GraavalVM. Framework poskytuje imperativní a reaktivní model programování pro řešení problémů spojených s architekturou mikroslužeb.

Framework Quarkus byl vytvořen s cílem minimalizovat spotřebu paměti a maximalizovat dobu spuštění (desítky milisekund). Díky tomu se mnohem snáze škálují mikroslužby v kontejnerech i v Kubernetes.

Funkce

• Poskytuje širokou škálu technologií, knihoven a rozhraní API, takže je snadné se jej naučit i používat.
• Pomocí této platformy můžete dopředu optimalizovat kód pro JVM, nativní kód a zlepšit výkon aplikace.
• Framework se může pochlubit rychlejším startem než ostatní.

5. Molecular 

Molecular nabízí osobitý přístup k mikroslužbám. Vzhledem k rostoucí popularitě NodeJS mohou vývojáři JavaScriptu tento framework využít. Molecular je rychlý, dynamický a výkonný pro mikroslužby v NodeJS. Vytvářet se tak dají efektivní, spolehlivé a dostupné služby.

Funkce

• Infrastruktura podporující procesy řízené událostmi
• Adaptivní zjišťování a vestavěný registr služeb
• Vyvážení zátěže dotazů a odpovědí

6. Ballerina

S nástrojem Ballerina můžete vytvářet distribuované systémy, aniž byste se museli uchylovat k tradičním frameworkům mikroslužeb. Jedná se o nativní programovací jazyk pro cloudové prostředí, který je open source. S jazykem Ballerina mohou vývojáři od základu navrhnout oddělený systém.

Funkce

• Dá se snadno naučit a jde o přístupný programovací jazyk s otevřeným zdrojovým kódem.
• Používá vizuální reprezentace, které usnadňují pochopení a přináší možnost interaktivního návrhu.
• Integruje všechny aspekty projektu pomocí diagramů.

7. Eclipse Vert.x

Další populární framework pro mikroslužby je Vert.x od Eclipse, který podporuje více jazyků. Potěší tak zejména vývojáře v Javě, Kotlinu nebo JavaScriptu, pro něž je framework ideální volbou. Vert.x je sada nástrojů pro vytváření reaktivních mikroslužeb běžící na JVM.

Funkce

•  Polyglot API umožňuje vývojářům psát asynchronní síťové aplikace pomocí více jazyků.
• Jako jednovláknovou aplikaci mohou vývojáři psát kód pomocí vert.x s využitím modelu I/O vláken.
•  Pomocí jaderných vláken zvládá více souběhů na malém nebo středně velkém hardwaru.

 8. Micronaut

Micronaut patří mezi přední polyglotní frameworky pro vytváření modulárních aplikací a aplikací založených na mikroslužbách. S jeho pomocí mohou vývojáři vyvíjet modulární aplikace založené na JVM. Při budování architektury mikroslužeb se tvůrci zaměřili na budování prostředí full stack namísto integrace správných sad nástrojů.

Funkce

• Aplikace GraalVM se může spustit během několika milisekund.
• Použití univerzálních standardů kódování pro nové vývojáře, což usnadňuje učení.
•  Zlepšuje využití paměti a dobu spuštění díky využití open source technologie.

9. AxonIQ

S frameworkem Axon se dají vyvíjet a upravovat programy v jazyce Java bez nutnosti rozsáhlého přepisování. Axon obsahuje softwarový systém a architekturu pro proces vývoje podnikového softwaru na poskytování podpory v podnikání.

AxonIQ je framework pro mikroslužby, který pomáhá vytvářet architekturu mikroslužeb v souladu s principy Domain Driven Design. Kromě toho umožňuje implementovat vzory mikroslužeb, jako jsou Command-Query-Responsibility-Segregation a Event-Driven Architecture.

Funkce

•  Zvýšení produktivity a snížení nákladů díky stupňovitému ukládání dat.
• Možnosti obnovení po havárii, a to manuálně i automaticky řízené.
• Ke všem změnám systému se připojují pouze kontexty bodů zobrazení.

10. Lightbend Lagom

Lagom je open source framework pro vytváření aplikací mikroslužeb v jazyce Java nebo Scala. Základem pro Lagom je Akka a Play, dvě známé a špičkové technologie, které se již používají pro řadu aplikací. Jediným úkonem se vytvoří projekt, spustí se podpůrné moduly a mikroslužby, a to za pomocí Lagom. Když sestavení zjistí změny zdrojového kódu, okamžitě se znovu načte.

Funkce

• Dobře definované vývojové postupy, které zlepšují agilitu.
• Persistence API umožňuje ukládání a načítání dat v mikroslužbách, databázích i systémech.
• Knihovna Akka Streams pro streamování dat v reálném čase, při zpracování asynchronních událostí a dat.

Udrž krok s budoucností full stack vývoje

Architektura mikroslužeb způsobila revoluci a nabízí škálovatelný, flexibilní a efektivní přístup k vytváření moderních aplikací. S rozdělením komplexních systémů na spravovatelné služby ti pomohou výše zmíněné frameworky. Pomohou ti zlepšit vývoj i nasazení aplikace, usnadní spolupráci a umožní ti vytvářet robustní, přizpůsobitelné a vysoce výkonné aplikace. 

Rozhodně se ti vyplatí sledovat náš blog, aby ti neunikly žádné novinky. Naše online kurzy pak jsou skvělou příležitostí, jak se nové skills naučit prakticky a z pohodlí domova. 

Autor: Martin Šlat