معماری میکروسرویس چیست؟ مزایا و امنیت آن در رایانش ابری

در سال های اخیر، پارادایم توسعه نرم افزار دستخوش تحولی اساسی شد و چیزی که امروزه به عنوان «معماری میکروسرویس ها» شناخته می شود، روشی متمایز است که برنامه ها را به‌ عنوان مجموعه‌ ای از سرویس‌ های به هم پیوسته ساختار می‌ دهد. پذیرش محیط های ابری به دلیل نزدیکی آن به اصول امنیت، مقیاس پذیری و اتوماسیون، یک محرک کلیدی برای ارتباط بین میکروسرویس ها بوده است.

در فضای ابری، میکروسرویس ها به عنوان واحدهای مستقل عمل می کنند که هر کدام وظیفه اجرای یک عملکرد تجاری منحصر به فرد را بر عهده دارند. معماری میکروسرویس ها آزادی عمل در نوآوری را به توسعه دهندگان می دهند و هر میکروسرویس را می توان به طور مستقل برای عملکرد بهتر سرویس بدون این که بر عملکرد سایر خدمات در برنامه تأثیر بگذارد توسعه، استقرار و مدیریت کرد.

تفاوت معماری میکروسرویس با معماری یکپارچه

ساختار کلی سیستم

در معماری نرم افزار، ساختار کلی نقش مهمی در نحوه توسعه و مدیریت سیستم دارد. در یک رویکرد سنتی، همه اجزای سیستم از جمله رابط کاربری، منطق کسب و کار و دسترسی به پایگاه داده به صورت یک واحد کامل طراحی می شوند که همه با هم اجرا می شوند. در مقابل، رویکرد مدرن تر، سیستم را به بخش های کوچک تر و مستقل تقسیم می کند؛ هر کدام از این بخش ها مسئول اجرای یک قابلیت خاص هستند و می توانند جداگانه طراحی، اجرا و مدیریت شوند. این تفاوت بنیادین بر نحوه کارکرد، توسعه و نگهداری کل سیستم تأثیر می گذارد.

قابلیت توسعه و نگهداری

هرچه یک سیستم بزرگ تر می شود، نگهداری و افزودن قابلیت های جدید به آن چالش برانگیزتر می شود. در معماری های یکپارچه، اضافه کردن یک قابلیت جدید ممکن است نیازمند بازبینی و تغییر در بخش های گسترده ای از کد باشد. این موضوع می تواند باعث بروز خطا در سایر بخش ها شود. در مقابل، معماری مدولار و سرویس محور این امکان را فراهم می کند که هر بخش از سیستم به طور مستقل توسعه یابد، بدون اینکه تأثیر مستقیمی روی سایر بخش ها بگذارد. این استقلال باعث افزایش سرعت توسعه، تسهیل تست و کاهش ریسک خرابی می شود.

مقیاس پذیری

در زمانی که بار سیستم افزایش پیدا می کند، مقیاس پذیری اهمیت زیادی پیدا می کند. در سیستم های سنتی، تنها راه پاسخ به افزایش بار، گسترش کل برنامه است حتی اگر فقط یک بخش خاص مانند پردازش سفارشات دچار فشار باشد. این در حالی است که در معماری ماژولار، فقط بخشی که نیاز به منابع بیشتر دارد می تواند به صورت مستقل مقیاس داده شود. این ویژگی باعث استفاده بهینه تر از منابع سخت افزاری و افزایش کارایی سیستم می شود.

فرآیند استقرار (Deployment)

استقرار کد جدید در معماری یکپارچه معمولاً نیازمند بیلد و انتشار کل برنامه است. این روند هم زمان بر است و هم ریسک ایجاد اختلال در سایر بخش ها را به همراه دارد. اما در سیستم هایی که بر پایه سرویس های مستقل طراحی شده اند، هر بخش می تواند به طور جداگانه بیلد و منتشر شود. این امکان باعث کاهش زمان تحویل، افزایش انعطاف تیم ها و بهبود فرآیند توسعه پیوسته (CI/CD) می شود.

مدیریت خطا و اشکال زدایی

در یک سیستم بزرگ و یکپارچه، وقوع یک خطا می تواند اثر زنجیره ای بر کل سیستم داشته باشد و یافتن منشأ آن نیز به دلیل حجم زیاد کد دشوار باشد. اما وقتی سیستم به چندین جزء مستقل تقسیم شده باشد، خطاها معمولاً فقط همان بخش را تحت تأثیر قرار می دهند. این ویژگی یافتن مشکل، رفع آن و بازگرداندن سرویس را آسان تر می کند و پایداری سیستم را افزایش می دهد.

تکنولوژی و زبان برنامه نویسی

در بسیاری از معماری های سنتی، تمام بخش ها با یک زبان برنامه نویسی یا فریم ورک مشخص پیاده سازی می شوند که ممکن است باعث محدودیت در استفاده از ابزارهای تخصصی شود. در معماری های مدرن، این امکان وجود دارد که هر بخش از سیستم با زبان یا تکنولوژی متفاوتی متناسب با نیاز آن سرویس، نوشته شود. این انعطاف پذیری فنی به تیم ها اجازه می دهد از بهترین ابزارها برای هر کار استفاده کنند.

روند و رویکرد میکروسرویس

استقلال سرویس: بر خلاف معماری یکپارچه که همه اجزا را به یک پایگاه کد واحد متصل می کند، میکروسرویس‌ ها مسئولیتی خاص و محدود را در بر می گیرند و می توانند مستقل از دیگران توسعه یابند.

مقیاس پذیری: با این فناوری می توانید عملکردهای خاص یک برنامه کاربردی را بدون تغییر مقیاس کل برنامه، کاهش دهید که منجر به استفاده کارآمدتر از منابع می شود.

انعطاف پذیری در تکنولوژی: هر میکروسرویس (Microservice) می تواند از یک چارچوب متفاوت استفاده کند که امکان یک رویکرد ترکیبی و تطبیقی را فراهم می کند که می تواند بهترین روش را برای هر کار اعمال کند.

انعطاف پذیری: از آنجایی که هر سرویس ها از هم جدا هستند، شکست در یک منطقه لزوماً کل سیستم را از بین نمی برد. سرویس ها را می توان به گونه ای طراحی کرد که خرابی ها را به خوبی مدیریت و یکپارچگی کلی سیستم را حفظ کنند.

تیم های متمرکز: تیم های توسعه را می توان حول سرویس ها سازماندهی کرد که گردش کار را ساده می کند زیرا هر تیم بر مجموعه خاصی از خدمات متمرکز است و می تواند به طور مستقل عمل کند.

میکروسرویس ها با استفاده از API ها (رابط برنامه نویسی کاربردی) ارتباط برقرار می کنند. این API ها، پل های بین سرویس ها هستند که به آن ها اجازه می دهند تا داده‌ ها را مبادله کنند. در حالی که میکروسرویس ها مزایای زیادی مانند مقیاس پذیری بهتر، استقرار آسان تر و تطبیق پذیری را ارائه می دهند اما چالش هایی را نیز به همراه دارند. تعاملات بین خدمات نیاز به مدیریت دقیق دارد به همین خاطر  پیچیدگی، افزایش می یابد. همینطور ماهیت توزیع شده سیستم نگرانی های جدیدی را در مورد سازگاری داده ها و قابلیت اطمینان ارتباطات ایجاد می کند.

ویژگی های میکروسرویس

در قلب معماری Microservice، ماژولار بودن نهفته است و این اصل حکم می کند که برنامه ها به خدمات کوچکتر و به هم پیوسته تقسیم شوند. هر سرویس بر روی یک هدف یا عملکرد متمرکز است و می تواند به طور مستقل از سایرین توسعه یافته، مستقر و به روز شود. این فناوری، تصمیم گیری غیر متمرکز را تشویق می کند و به تیم‌ های فردی اجازه می دهد تا فناوری‌ ها و الگوهای طراحی را که به بهترین وجه برای خدمات خود مناسب هستند، انتخاب کنند. این سطح از خودمختاری به تیم ها قدرت می دهد تا نوآوری کنند و به سرعت به تغییرات یا چالش‌ ها واکنش نشان دهند و محیط توسعه پویاتر و پاسخگو را تقویت کنند.

در این معماری به لطف جداسازی بین سرویس ها، شکست یک سرویس لزوماً یکپارچگی کل برنامه را به خطر نمی اندازد و هر سرویس می تواند مکانیسم جداسازی خطای خود را داشته باشد که به انعطاف پذیری کلی سیستم کمک می کند. خدمات را می توان به صورت افقی و مستقل، برای پاسخگویی به تقاضا برای ویژگی های خاص یک برنامه مقیاس بندی کرد. این امر از نیاز به مقیاس کل برنامه جلوگیری و به شکل بهینه از منابع استفاده می کند و همچنین مقیاس بندی می تواند دقیقاً مطابق با تقاضا باشد. این تکنولوژی یک مدل استقرار را فعال می کند که در آن سرویس‌ های فردی می توانند بدون انتظار برای انتشار کامل برنامه به‌ روزرسانی شوند که این امر زمان ورود به بازار را تسریع می کند.

سرویس ها با استفاده از پروتکل های سبک وزن، اغلب HTTP یا صف های پیام با یکدیگر ارتباط برقرار می کنند. این API ها به گونه ای طراحی شده اند که ساده باشند و اطمینان حاصل کنند که تعاملات سرویس در طول زمان، واضح و قابل نگهداری هستند. معماری میکروسرویس ها امکان تداوم چند زبانه (با استفاده از فناوری های مختلف پایگاه داده) و برنامه نویسی چند زبانه (با استفاده از زبان های برنامه نویسی مختلف) را فراهم می کند که در آن هر سرویس می تواند از یک فناوری استفاده کند که به طور بهینه برای نیازهای خاص، مناسب است. سرویس‌ ها با این فرض طراحی می شوند که خرابی‌ رخ خواهند داد و استراتژی‌ هایی مانند قطع کننده‌ های مدار، برگشت‌ ها و زمان بندی برای جلوگیری از خرابی های آبشاری و اطمینان از قابلیت های دقیق سیستم، استفاده می شود.

معماری‌ میکروسرویس‌ ها به قابلیت های ثبت، نظارت و ردیابی قوی نیاز دارد تا اطمینان حاصل شود که در صورت بروز مشکل، با استفاده از ابزارهای پیچیده و اختصاصی بتوان آن ها را به سرعت شناسایی و حل کرد. در حالی که این فناوری به طور مستقل عمل می کند، باید به طور مؤثری اطمینان حاصل شود که مجموع قطعات خوب و منسجم ایجاد می شود. یکپارچه سازی و مدیریت صحیح خدمات در حفظ تعادل و عملکرد یکپارچه برنامه، حیاتی است.

میکروسرویس ها در فضای ابری

سرور ابری به طور طبیعی ماهیت مقیاس پذیر میکروسرویس ها را تکمیل می کند و در فضای ابری توانایی مقیاس بندی هر سرویس، امکان تخصیص دقیق منابع، کاهش اتلاف و بهبود کارایی و هزینه را فراهم می کند. این مقیاس پذیری انتخابی به ویژه در طول تقاضاهای مختلف بار کاری، بسیار مفید است.

جداسازی خطا

وقتی یک میکروسرویس از کار می افتد، بقیه می توانند به کار خود ادامه دهند و پلتفرم‌ های ابری ابزارهای قوی برای نظارت، راه‌ اندازی مجدد و حفظ سلامت خدمات ارائه می کنند، بنابراین پایداری کلی سیستم را افزایش می دهند.

تحویل و استقرار مستمر

نوآوری تسریع شده زیرساخت ابری، ابزارها و خدمات اتوماسیونی را فراهم می کند که یکپارچه سازی، تحویل و استقرار مداوم را آسان می کند. این محیط، میکروسرویس‌ ها را قادر می سازد تا در کمترین زمان در صورت بروز مشکل، به‌ روزرسانی شوند.

محیط های چند زبانه

چابکی پشتیبانی ابر از زبان های برنامه‌ نویسی متنوع، چارچوب‌ های توسعه و سیستم‌ های ذخیره‌ سازی داده کاملاً با ماهیت چند زبانه میکروسرویس ها هماهنگ است. تیم ها می توانند بهترین ابزارها را برای نیازهای هر سرویس انتخاب کنند و عملکرد و کارایی را بهینه کنند.

استفاده کارآمد از منابع

استفاده از خدمات ابری با روش پرداخت PAYG، نرخ بهره برداری مقرون به صرفه از منابع را امکان پذیر می کنند. این کارایی منجر به هزینه های عملیاتی کمتر می شود چرا که سازمان ها فقط برای پردازش و ذخیره سازی که استفاده می کنند، هزینه پرداخت می کنند.

DevOps و Microservices

این دو یک رابطه هم افزایی ترکیبی قوی ایجاد می کنند و چابکی ابر و کشش منابع، همراه با تمرکز DevOps بر همکاری و اتوماسیون، چرخه عمر میکروسرویس را به طور قابل توجهی افزایش می دهد.

استفاده از میکروسرویس ها در فضای ابری مزیت‌ هایی را به همراه دارد که می تواند نحوه ساخت، استقرار و مدیریت برنامه‌ ها توسط سازمان‌ ها را متحول کند. این ترکیب قدرتمند در خط مقدم معماری نرم افزار مدرن قرار دارد و چابکی، مقیاس‌ پذیری و انعطاف پذیری مورد نیاز برای رونق در بازارهای پویای امروزی را برای کسب‌ و کارها فراهم می کند.

امنیت میکروسرویس ها

گنجاندن امنیت در فرآیند DevOps تضمین می کند که ملاحظات امنیتی از همان ابتدا یکپارچه شده است. این شامل خودکارسازی گیت های امنیتی برای حفظ سرعت توسعه بدون به خطر انداختن امنیت است. با یک سطح دقیق کنترل بر این که چه کسی می تواند به چه چیزی دسترسی داشته باشد، بر اساس اصل PoLP، می توانید خطر دسترسی غیرمجاز به داده های حساس را در میکروسرویس های مختلف را به حداقل برسانید و اطمینان حاصل کنید که سرویس ها، هویت خود را تأیید می کنند و مجاز به انجام اقدامات خاص هستند.

مدیریت هویت و دسترسی قوی (IAM) را با استفاده از پروتکل هایی مانند OAuth و OpenID Connect برای ارتباط سرویس به سرویس ایمن پیاده سازی کنید. از رمزگذاری قوی استفاده کنید، دروازه‌ های API را پیاده سازی کنید و از محدود کردن نرخ و throttling برای محافظت از برنامه خود در برابر حملات غیرمجاز و انکار سرویس (DoS) استفاده کنید. برای جلوگیری از قرار گرفتن در معرض یا نشت داده ها بین سرویس ها، داده ها را با استفاده از پروتکل های استاندارد صنعتی (مانند TLS برای داده های حین انتقال) رمزگذاری کنید. اسکن منظم آسیب پذیری ها و مدیریت کارآمد اتصال ها بسیار مهم است.

ابزارهای خودکار می توانند به شناسایی و رفع آسیب پذیری ها در میکروسرویس ها و زیرساخت های آنها کمک کنند. مطمئن شوید که گزارش دقیق وجود دارد و از نظارت پیشگیرانه برای شناسایی فعالیت های مشکوک استفاده می شود که می تواند نشان دهنده نقض امنیتی یا کانفیگ نادرست باشد. برای میکروسرویس‌ هایی که در کانتینرها اجرا می شوند، مطمئن شوید که ایمن هستند و برای آسیب‌ پذیری‌ ها اسکن شده‌ اند.

ایمن سازی یک معماری میکروسرویس نیازمند یک استراتژی جامع و چند لایه است که نه تنها راه حل های مدرن بلکه فرآیندهای سازمانی و فرهنگ توجه مستمر به امنیت را در بر می گیرد. با روش های درست، میکروسرویس‌ ها می‌ توانند هم چابک و هم ایمن باشند و پایه‌ ای انعطاف پذیر برای سیستم‌ های نرم‌ افزاری مدرن فراهم کنند.

آیا معماری میکروسرویس برای کسب و کار شما مناسب است؟

تعیین این که آیا این معماری برای کسب و کار شما مناسب است یا خیر، مستلزم ارزیابی چند وجهی است که مزایا و چالش‌ ها را بررسی می کند. اگر به مقیاس پذیری و انعطاف‌ پذیری نیاز دارید و کسب‌ و کار شما بارهای متغیری را تجربه می کند یا رشد سریع را پیشبینی می کنید،

میکروسرویس‌ ها به شما این امکان را می دهند که عملکردهای خاص را به طور مستقل مقیاس بندی کنید. اگر تیم‌ های شما از فرهنگ DevOps استقبال می کنند، می توانید در آن تیم‌ های کوچک یک سرویس را به شکل End-to-End داشته باشید و چرخه‌ های توسعه سریع تر و رویکرد تحویل مستمر را ترویج کنید.

اگر به دنبال استفاده از فناوری‌ های ابری برای انعطاف‌ پذیری و خدمات نوآورانه‌ آن هستید، معماری میکروسرویس ها اغلب انتخاب مناسبی است. در مواردی که زمان آپلود برنامه حیاتی است، ماهیت جدا شده میکروسرویس‌ ها می تواند امکان جداسازی بهتر و تعمیر و نگهداری آسان تر را فراهم کند. نوآوری سریع یک نیاز تجاری است که اگر مدل کسب‌ و کار شما به تکرار سریع و به‌ روزرسانی‌ های مکرر بخش‌ هایی از برنامه نیاز دارد، شما می توانید این کار را به آرامی و کارآمد انجام دهید.