Cómo funciona la arquitectura de microservicios

La arquitectura de microservicios es un estilo flexible, escalable y modular de desarrollo de aplicaciones de software. Implica dividir grandes aplicaciones en pequeñas partes independientes que realizan funciones específicas.

Generalmente, la arquitectura proporciona un marco para crear, actualizar, probar, implementar y mantener cada servicio de forma independiente. Como tal, permite a los desarrolladores crear aplicaciones como una colección de varios servicios autónomos.

La mayoría de las aplicaciones nativas de la nube modernas son buenos ejemplos de microservicios creados con contenedores. Los contenedores comprenden un conjunto de todos los códigos, bibliotecas, ejecutables, archivos y otros recursos que requiere un microservicio para ejecutarse. En consecuencia, los desarrolladores pueden crear aplicaciones sin preocuparse por las dependencias.

Fuente: microsoft.com

En la actualidad, empresas como Netflix, Amazon, Uber, eBay y otras han pasado de las aplicaciones monolíticas tradicionales a los microservicios. El cambio ha dado como resultado aplicaciones más amigables para el cliente y servicios mejorados y confiables.

Descripción general

A medida que las empresas continúan buscando formas de seguir siendo competitivas en un entorno incierto y complejo, buscan formas de mejorar la eficiencia. En particular, los desarrolladores de software están adoptando nuevos métodos para crear y mantener aplicaciones, agregar funciones y más.

Hacia esto, están cambiando de la arquitectura monolítica a la de microservicios. Y esto les permite crear aplicaciones y nuevas funciones de forma más rápida y fiable. Además, los desarrolladores y las empresas pueden actualizar las aplicaciones regularmente utilizando equipos más pequeños, multifuncionales y poco acoplados.

La arquitectura de microservicios admite el desarrollo y la implementación continuos de software. Cada equipo puede crear una serie de pequeños cambios y probar la aplicación y las nuevas funciones más rápido mediante una canalización de implementación automatizada.

Fuente: aws.amazon.com

Idealmente, la arquitectura supera la mayoría de los desafíos y limitaciones de la arquitectura monolítica. Al dividir las aplicaciones grandes y complejas en unidades más pequeñas, es más fácil desarrollar aplicaciones grandes y complejas como una colección de múltiples subunidades independientes.

Cómo funciona la arquitectura de microservicios

La arquitectura de microservicios es un estilo que permite a los desarrolladores crear una aplicación como una colección de servicios independientes que se pueden implementar de forma independiente. Cada servicio, propiedad de un pequeño equipo especializado, es autónomo y se enfoca en abordar una función comercial específica.

Los equipos pueden construir, implementar, modificar, probar y mantener cada una de las unidades de forma independiente sin afectar a los demás servicios. A diferencia de una aplicación monolítica en la que todos los servicios se agrupan en una unidad sin límites, la arquitectura de microservicios divide todas las funciones comerciales en una sola unidad independiente.

Cada microservicio se enfoca en una función particular, como registro, facturación, búsqueda, mensajería, etc. La combinación de múltiples microservicios da como resultado una sola aplicación con diferentes características. Si bien algunos microservicios pueden realizar una determinada función comercial de forma individual, hay momentos en que dos o más servicios trabajan juntos para realizar una tarea compleja más grande.

En la arquitectura, los desarrolladores pueden desglosar una aplicación grande y compleja en función de los requisitos funcionales o del negocio (verticalmente). Esto da como resultado subunidades desplegables independientes más pequeñas.

Algunas operaciones requieren solo un único microservicio. Sin embargo, algunas operaciones complejas o exigentes se distribuyen en varios microservicios. En tal caso, las subunidades se comunican entre sí mediante llamadas de red independientes del idioma, sincrónicas o asincrónicas, como REST, gRPC o mensajería.

Además, los clientes no hablan directamente con los microservicios. En su lugar, utilizan puertas de enlace API que reenvían la solicitud al microservicio adecuado.

Características de una Arquitectura de Microservicios

Cada microservicio o proceso de aplicación funciona como un servicio separado, débilmente acoplado, con su lógica y dependencias. Y los equipos pueden modificar, probar, actualizar, implementar y escalar el microservicio sin afectar a los demás dentro de la misma aplicación.

Algunas características de una arquitectura de microservicios son:

  • La aplicación contiene varios procesos independientes independientes que se pueden implementar. Sin embargo, el sistema puede llamar a múltiples microservicios para atender una sola solicitud de usuario.
  • La arquitectura admite el escalado granular y horizontal.
  • Los microservicios tienen límites externos y no se comunican internamente entre sí. En cambio, se comunican entre sí a través de llamadas de red livianas, como RPC y mensajería.
  • Comprende unidades especializadas y simples, cada una de las cuales aborda una función o problema comercial específico. La mayoría de las veces, cada equipo de desarrollo tiene experiencia en un componente en particular.
  • A medida que aumenta la demanda de más funcionalidades, los desarrolladores pueden agregar más código, lo que hará que la aplicación sea más compleja. En tal caso, los equipos pueden dividirlo aún más en servicios más independientes y más fáciles de administrar.

Monolítico vs. Arquitecturas de microservicios

En una arquitectura monolítica, si la demanda de una función aumenta, los desarrolladores deben escalar toda la arquitectura. Agregar nuevas funciones o modificar una aplicación existente es complejo, requiere mucho tiempo y es costoso.

Además, el impacto de una falla en un componente puede afectar la disponibilidad de toda la aplicación, especialmente cuando los componentes o procesos dependen unos de otros.

Algunas de las principales desventajas de una aplicación monolítica incluyen:

  • Baja confiabilidad ya que si un solo componente falla, la aplicación completa no funcionará
  • No es fácilmente flexible
  • Difícil de escalar
  • Desarrollo lento ya que una característica debe construirse primero antes de pasar al siguiente paso
  • No apto para aplicaciones grandes y complejas debido a su rigidez y lento desarrollo

En una arquitectura de microservicios, se utilizan componentes diferentes e independientes para construir la aplicación. Cada función o microservicio se ejecuta como un servicio independiente y, cuando es necesario agregar o modificar funciones, no es necesario actualizar toda la arquitectura. En su lugar, solo crea los componentes necesarios.

Fuente: ibm.com

Esto le permite actualizar, implementar o escalar o ejecutar cada servicio de forma independiente según las necesidades de su negocio. Además, el impacto de una falla en un componente es menor en comparación con una aplicación monolítica donde todo falla.

Beneficios de la Arquitectura de Microservicios

Los principales beneficios de una arquitectura de microservicios son:

#1. Escalamiento de servicios fácil y flexible

La arquitectura de microservicios permite a los desarrolladores escalar cada servicio de forma independiente para satisfacer las demandas únicas de la característica específica.

Con esto, los equipos no tienen que escalar toda la aplicación. En cambio, solo se enfocan en la unidad que tiene una mayor demanda y, en consecuencia, la escalan junto con su infraestructura asociada.

#2. Mejor resiliencia

Dado que los microservicios son independientes y autónomos, un problema con un servicio solo degradará la aplicación y no provocará un error total. Los otros buenos microservicios seguirán funcionando y solo la característica afectada no estará disponible.

En una arquitectura monolítica, es probable que un problema en una característica cause la falla de toda la aplicación.

#3. Código reutilizable

Los desarrolladores pueden usar algunos módulos para realizar múltiples procesos. Por ejemplo, un microservicio que realiza una determinada tarea también puede funcionar como componente básico de otro servicio.

Como tal, los desarrolladores pueden crear funciones adicionales sin tener que escribir código nuevo desde cero. En cambio, pueden reutilizar parte del código para otro servicio.

Otros beneficios son:

  • La arquitectura de microservicios aprovecha los contenedores, la computación sin servidor, DevOps y otras tecnologías modernas de desarrollo de software.
  • Permite a los desarrolladores crear y entregar varios servicios al mismo tiempo.
  • Capacidad para probar, solucionar problemas, actualizar o eliminar ciertas funciones sin afectar a otras.
  • Ciclos de desarrollo más cortos y despliegue más rápido.
  • Equipos de desarrollo más pequeños

Desventajas de la Arquitectura de Microservicios

La arquitectura de microservicios brinda beneficios como permitir el desarrollo rápido, frecuente y confiable de aplicaciones grandes y complejas. Sin embargo, también tiene algunos inconvenientes y limitaciones.

  • Para aplicaciones grandes, podría haber desafíos de codificación complejos entre los microservicios.
  • Administrar la seguridad es un desafío a medida que aumenta la cantidad de microservicios y crece la aplicación. En la práctica, la arquitectura da como resultado un sistema ampliamente distribuido con una mayor superficie de ataque, reglas de acceso complejas y más tráfico de red para monitorear. Por ejemplo, hay muchos puertos, API y otros componentes expuestos, de modo que las herramientas de seguridad y los cortafuegos tradicionales no pueden protegerlos adecuadamente. Esto hace que los microservicios sean vulnerables a DDoS, man-in-the-middle, cross-site scripting y otros ataques.
  • La solución de problemas de aplicaciones grandes y complejas se vuelve más difícil a medida que crecen. Una gran cantidad de módulos que se comunican entre sí puede generar una sobrecarga de comunicación debido al aumento del tráfico de red y las llamadas RPC.
  • Una gran cantidad de servicios, procesos, contenedores, bases de datos y otras partes móviles presentan las complejidades y desafíos de un sistema distribuido.
  • A medida que las aplicaciones crecen y se vuelven más complejas, es difícil garantizar la seguridad de las transacciones.

Fuente: desarrolladores.redhat.com

La arquitectura de microservicios permite que los equipos más pequeños desarrollen servicios individuales poco acoplados. Para seguir siendo competitivos, los equipos deben usar varias herramientas para respaldar el marco, automatizar algunas tareas repetitivas y acelerar la implementación de aplicaciones y nuevas funciones.

Las herramientas de microservicios difieren en capacidades y otras características. Como tal, la elección depende de las necesidades específicas y de lo que los desarrolladores quieran lograr.

Algunas herramientas comunes incluyen:

  • Sistemas operativos como Linux y Windows
  • Lenguajes de programación: Spring Boot, Elixir, Java, Golang, Python, Node JS
  • Herramientas de gestión y prueba de API API Fortress, Postman, Tyk
  • Herramientas de mensajería: RabbitMQ, Amazon Simple Queue Service (SQS), Apache Kafka, Google Cloud Pub/Sub
  • Juegos de herramientas: Seneca, fabric8, Google Cloud Functions
  • Marcos arquitectónicos: Kong, Goa, Helidon, Quarkus, Molecular
  • Herramientas de orquestación: Conductor, Kurbenetes, Azure Kurbenetes service (AKS), Apache Mesos, Amazon Elastic Container Service.
  • Herramientas de monitoreo: Logstash, Graylog Elastic Stack, Middleware
  • Herramientas sin servidor: Kubeless, Claudia, Apache Openwhisk
  • Casos de uso de la arquitectura de microservicios

    Los microservicios son ideales para diversas industrias y aplicaciones donde mejoran el rendimiento y la eficiencia. A continuación se muestran algunos de los casos de uso comunes:

    #1. Transmisión de datos

    Cuando existe la necesidad de transmitir y procesar grandes cantidades de datos de una o varias fuentes, los microservicios pueden ayudar a mejorar la eficiencia y el rendimiento.

    #2. Aplicaciones web escalables

    Aunque algunas aplicaciones web suelen ser monolíticas, el uso de la arquitectura de microservicios puede mejorar la escalabilidad y el rendimiento.

    #3. Aplicaciones de Internet de las cosas (IoT)

    Los desarrolladores de aplicaciones de IoT pueden usar la arquitectura de microservicios para crear las aplicaciones. Esto les permite crear aplicaciones pequeñas, livianas, de implementación independiente y administrables.

    ETL es una tecnología que extrae datos de una o varias fuentes, los transforma en el formato deseado y los carga en otro almacén de datos o base de datos. Los microservicios pueden ayudar a mejorar la escalabilidad y el rendimiento de dichos procesos ETL.

    Ejemplos de empresas que utilizan la arquitectura de microservicios

    Algunas de las principales empresas de tecnología que han adoptado los microservicios incluyen;

    Amazonas

    Amazon es uno de los principales promotores de la arquitectura de microservicios. A medida que la empresa y la base de clientes crecían, la aplicación monolítica que tenían se volvió inestable y poco confiable.

    Para abordar esto, se trasladaron a los microservicios, que ahora garantizan un mantenimiento más sencillo, la adición de nuevas funciones y el mantenimiento de servicios independientes individuales, lo que evita interrupciones completas.

    Además de usar microservicios en el sitio web de compras de Amazon, también ofrecen una infraestructura, Amazon Web Services (AWS), donde las empresas pueden crear, alojar y administrar los microservicios.

    Uber

    Inicialmente, Uber se basó en una aplicación monolítica que era adecuada para una ciudad en la que ofrecía servicios. Sin embargo, a medida que la empresa ingresó a nuevos mercados y regiones, la aplicación no pudo respaldar a los usuarios de manera eficiente.

    Para garantizar servicios confiables, Uber cambió a la arquitectura basada en microservicios para ciertas funciones, como la gestión de viajes, la gestión de pasajes, etc.

    Fuente: uber.com

    netflix

    Con los microservicios, Netflix logró superar los desafíos de escalabilidad que estaba experimentando a medida que crecía la base de clientes.

    Utiliza más de 500 microservicios basados ​​en la nube para procesar alrededor de 2 mil millones de solicitudes diarias. Además de mejorar la confiabilidad y la disponibilidad, la arquitectura de microservicios ha reducido el costo de transmisión.

    Ultimas palabras

    La arquitectura de microservicios proporciona varios beneficios en comparación con los sistemas monolíticos. Estos incluyen una implementación más rápida de aplicaciones y características, alta flexibilidad y escalabilidad, resiliencia y más.

    Sin embargo, también tiene algunos inconvenientes y puede no ser adecuado para todas las aplicaciones. Por ejemplo, puede que no sea rentable para aplicaciones más pequeñas.

    Además, a medida que las aplicaciones crecen en tamaño y características, es más difícil y costoso construir, implementar y probar las subunidades, especialmente si se distribuyen en diferentes nubes y entornos de red.

    Como tal, es fundamental evaluar y comprender las ventajas y desventajas de la arquitectura de microservicios antes de adoptar la tecnología.

    A continuación, consulte la mejor solución de administración de API para una pequeña empresa a empresa.