Бессерверная архитектура и микросервисы: различия и варианты использования

В сегодняшнем быстро меняющемся цифровом ландшафте современные архитектуры программного обеспечения (ПО) могут изменять процесс разработки и развертывания приложений, увеличивая эффективность и масштабируемость. Самыми известными подходами, которые могут повысить гибкость разработки и оптимизировать использование ресурсов, считаются бессерверная архитектура и микросервисы.

Согласно отчету Verified Market Research за 2024 год, ожидается, что глобальный рынок бессерверных вычислений достигнет 36,84 млрд долларов США к 2028 году при среднегодовом темпе роста 21,71%, при этом микросервисы будут использоваться в более чем 85% новых приложений крупных предприятий.

Будь то эффективное масштабирование приложений или предоставление быстрых обновлений функций, понимание бессерверной архитектуры и микросервисов имеет решающее значение для процветания на конкурентном рынке. В этой статье рассматриваются бессерверная архитектура и микросервисы, ключевые различия между ними и выделяются их наилучшие варианты использования, чтобы помочь компаниям выбрать наиболее подходящую для своих потребностей.

Что такое бессерверная архитектура?

Бессерверная архитектура (англ. Serverless Architecture) – это современная модель облачных вычислений, в которой разработчики сосредоточены на написании кода, а поставщики облачных услуг отвечают за инфраструктуру. Это архитектурное решение хорошо подходит для создание ПО, где с одной стороны есть облачные технологии, а с другой нежелание каждый раз изобретать какие-то аспекты самостоятельно. Несмотря на термин «бессерверная», серверы все же есть, однако их управление, масштабирование и предоставление абстрагированы от пользователя. При таком подходе компании быстрее развертывают приложения, сокращают операционные издержки и платят только за потребляемые ресурсы. Бессерверная архитектура широко используется для создания событийно-управляемых приложений, API и микросервисов, что делает ее ключевой тенденцией в разработке ПО.

Основные характеристики бессерверой архитектуры

Бессерверная архитектура имеет следующие характеристики:

• Выполнение на основе событий. Такие события как запросы API, изменения в базе данных или загрузка файлов могут запускать функции без сервера.
• Автоматическое масштабирование. Платформа обеспечивает оптимальную производительность, автоматически масштабируя ресурсы в зависимости от спроса.
• Отсутствие управления сервером. Разработчики не должны управлять или предоставлять серверы вручную. За все операции инфраструктуры отвечает поставщик..
• Ценообразование с оплатой по мере использования. Затраты зависят от фактического использования вычислительного времени, а не от заранее выделенной мощности сервера.
• Быстрое развертывание. Бессерверные платформы оптимизируют процесс развертывания, что позволяет приложениям развертываться быстрее.

Как работает бессерверная архитектура?

Бессерверная архитектура работает через FaaS (Functions-as-a-Service) или BaaS (Backend-as-a-Service), благодаря которым серверная часть приложения состоит из множества компонентов (микросервисов).

• FaaS – это среда для выполнения легковесных stateless функции, которые НЕ хранят состояние. Вы можете написать любую функцию и использовать ее как часть приложения.
• BaaS – это фактически готовая часть функционала вашего приложения, которую вы просто заказываете у облачного провайдера.

В итоге, бессерверная архитектура через FaaS или BaaS работает следующим образом:

1. Определение функции. Разработчики могут создавать простые функции без сохранения состояния, чтобы выполнять определенные задачи, такие как обработка запроса или отправка уведомления.
2. Триггеры событий. Эти функции определенные события запускают. Например, эти события могут включать HTTP-запросы через API Gateway, изменения в базе данных или входные данные устройств IoT.
3. Роль поставщика облачных услуг. Такие поставщики облачных услуг как AWS Lambda, Google Cloud Functions или Azure Functions обеспечивают и запускают инфраструктуру, необходимую для выполнения задач.

   А надежные выделенные серверы и безопасные виртуальные частные серверы от is*hosting – это поддержка клиентов и постоянный контроль качества.

4. Выполнение и завершение. Благодаря всем этим основным возможностям бессерверной архитектуры ресурсы немедленно освобождаются, что обеспечивает масштабируемость и экономическую эффективность.

Преимущества бессерверой архитектуры

Исходя из принципов работы бессерверой архитектуры, можно определить основные преимущества этого архитектурного решения:

• Экономическая эффективность. Нет необходимости платить за сервер, т.к. Оплачиваются только вычислительные ресурсы, используемые во время выполнения функции.

• Масштабируемость. Платформы без сервера могут принимать колебания трафика от одного до тысяч запросов в секунду автоматически.

• Более быстрое время выхода на рынок. Сокращается время, необходимое для настройки и обслуживания инфраструктуры, что позволяет разработчикам сосредоточиться на кодировании и функциональности.

• Сокращение накладных расходов на обслуживание. Управляя серверами, поставщики облачных услуг освобождают разработчиков от операционных задач.

• Глобальная доступность. Бессерверные платформы часто работают в нескольких местах, что позволяет пользователям по всему миру получить доступ с низкой задержкой.

Учитывая основные характеристики, принципы работы и преимущества бессерверной архитектуры, можно сделать вывод, что это архитектурное решение позволяет разработчикам создавать и развертывать приложения быстрее и с большей эффективностью. Это делает бессерверную архитектуру важной моделью в современной разработке ПО.

Что такое архитектура микросервисов?

Архитектура микросервисов – это архитектура разработки ПО, в которой приложения структурированы как набор независимых, взаимосвязанных сервисов. Все сервисы предназначены для выполнения определенных задач и могут взаимодействовать друг с другом с помощью API. Микросервисы способствуют гибкости, масштабируемости и быстрой разработке, в отличие от монолитных архитектур, где все компоненты тесно связаны друг с другом. Современные программные системы часто используют эту архитектуру для эффективной обработки сложных крупномасштабных приложений.

Основные характеристики архитектуры микросервисов

Архитектура микросервисов имеет следующие особенности:

• Независимость. Каждый микросервис имеет собственную базу данных и кодовую базу, которая позволяет им функционировать автономно. Благодаря этой автономности разработчики могут обновлять, развертывать и масштабировать сервисы, не влияя на всю систему.
• Специализация сервиса. Каждый микросервис создан для выполнения конкретных задач, связанных с бизнесом, таких как верификация пользователей, обработка платежей и управление запасами.
• Связь через API. Микросервисы могут взаимодействовать с помощью простых протоколов, таких как HTTP/REST, gRPC или очереди сообщений, что обеспечивает бесшовную интеграцию.
• Децентрализованное управление данными. Каждый микросервис управляет своими данными, уменьшая узкие места и повышая надежность. Это важное преимущество архитектуры микросервисов и их отличие от монолитных систем, где одна база данных обслуживает все приложения.
• Масштабируемость. В зависимости от потребностей услуги можно масштабировать, оптимизируя использование ресурсов и стоимость.

Как работают микросервисы?

Архитектура микросервисов разбивает приложение на более мелкие части, которые работают независимо, но взаимодействуют друг с другом следующим образом:

• Развертывание сервисов. Обычно каждый сервис развертывается автономно в контейнерах с помощью таких инструментов, как Docker или Kubernetes. Это облегчает масштабирование и изоляцию.
• Интеграция API. API позволяют сервисам взаимодействовать независимо от базового языка программирования или стека технологий.
• Изоляция сбоев. Неисправность одного сервиса не приводит к сбою всего приложения. Другие сервисы продолжают работать, что повышает общую устойчивость системы.
• Конвейеры CI/CD. Для быстрого и эффективного обновления и развертывания услуг используются конвейеры непрерывной интеграции и непрерывного развертывания.

Преимущества архитектуры микросервисов

Исходя из принципов работы архитектуры микросервисов, можно определить основные преимущества этого архитектурного решения:

• Масштабируемость. Отдельные услуги можно масштабировать независимо от их рабочей нагрузки, что обеспечивает эффективное использование ресурсов.
• Более быстрая разработка и развертывание. Команды могут работать над несколькими сервисами одновременно, что ускоряет разработку и позволяет быстрее запускать новые функции.
• Гибкость в технологиях. Команды могут выбирать подходящий инструмент для работы для каждого сервиса, используя различные языки программирования, фреймворки или базы данных.
• Устойчивость к отказам. Природа микросервисов гарантирует, что сбои в одном сервисе не повлияют на функционирование всего приложения.
• Улучшенная обслуживаемость. По сравнению с большой монолитной кодовой базой меньшие, специализированные сервисы легче понимать, изменять и отлаживать.
• Поддержка непрерывных инноваций. Микросервисы позволяют командам экспериментировать, вводить новшества и внедрять изменения без капитального ремонта всей системы.

Архитектура микросервисов является важнейшей основой для разработки современного программного обеспечения, поскольку она позволяет компаниям создавать масштабируемые, надежные и адаптируемые приложения, способные удовлетворять постоянно меняющиеся требования пользователей.

Сравнение бессерверной архитектуры и микросервисов

В этом разделе представлена таблица сравнения бессерверной архитектуры и микросервисов по следующим ключевым аспектам:

• Проектирование и развертывание
• Масштабируемость и обслуживание
• Стоимость

Благодаря сравнительной таблице можно сделать выводы:

Бессерверная архитектура: случаи использования

Бессерверная архитектура – это модель облачных вычислений, которая позволяет разработчикам создавать и запускать приложения, не контролируя сервер. Поэтому это архитектурное решение лучше всего подходит для приложений и сценариев, где масштабируемость, экономическая эффективность и быстрая разработка имеют решающее значение. Ниже приведены основные варианты использования бессерверной архитектуры, демонстрирующие ее преимущества:

• Приложения, контролируемые событиями.

Бессерверная архитектура подходит для сценариев, запускаемых определенными событиями, такими как: обработка загрузок пользователей, которые включают в себя различные задачи, такие как изменение размера изображений или преобразование файлов, мониторинг журналов или обработка обновлений базы данных, отправка уведомлений и оповещений, основанных на системных факторах.

• Мобильные и веб-бэкэнды.

Бессерверная архитектура упрощает разработку бэкэндов дляAPI, обрабатывающих нерегулярный трафик, регистрации и управления пользователями, доставки контента для приложений на телефонах или в Интернете.

• Обработка информации в реальном времени.

Бессерверная архитектура отлично подходит для приложений, требующих немедленной обработки данных, таких как: потоки данных смарт-устройств IoT (Internet of Things), панели мониторинга, работающие в режиме реального времени, чат-боты и приложения для обмена сообщениями.

• Запланированные и пакетные задания.

Бессерверная архитектура помогает автоматизировать пакетные или периодические задачи, к примеру: запуск cron-заданий для задач обслуживания, формирование отчетов и счетов-фактур, очистка файловых систем или баз данных.

• Экономически эффективное прототипирование.

Бессерверная архитектура предоставляет недорогую среду с низкими затратами на обслуживание для стартапов или команд, тестирующих новые идеи: создание продуктов, которые являются минимально жизнеспособными (MVP), быстрое развертывание обновлений и итерации, проверка бизнес-моделей, не требующая значительных инвестиций в инфраструктуру.

Благодаря этому списку случаев использования бессерверной архитектуры, можно еще раз убедиться, что это архитектурное решение отлично помогает организациям добиться более быстрых циклов разработки, эффективного использования ресурсов и сосредоточиться на инновациях, не тратя время и дополнительные ресурсы на управление инфраструктурой.

Микросервисы: случаи использования

Архитектура микросервисов универсальна и идеально подходит для сложных, крупномасштабных приложений, требующих гибкости, масштабируемости и независимого управления сервисами. Ниже приведены основные варианты использования архитектуры микросервисов, демонстрирующие ее преимущества и как эта архитектура решает конкретные потребности в различных отраслях:

• Платформы электронной коммерции: создание онлайн-магазинов, таких как Amazon или eBay.

Модульные сервисы могут выполнять множество задач, включая обработку платежей, управление запасами и каталоги продуктов.

Независимое масштабирование обеспечивает высокую доступность во время сезонных всплесков или распродаж.

• Стриминговые сервисы: поддержка контент-платформ, таких как Netflix или Spotify.

Сервисы потокового видео, рекомендаций по контенту и профилей пользователей работают автономно.

Позволяет быстро запускать новые функции, сохраняя пользовательский опыт.

• Финансовые и банковские приложения: создание безопасных, масштабируемых платформ для транзакций и управления счетами.

Сервисы для повышения безопасности и производительности: платежные шлюзы, обнаружение мошенничества и отчетность.

Выделенные сервисы, обрабатывающим конфиденциальные данные, для упрощения соответствий требований и аудита.

• Системы здравоохранения: системы выставления счетов, телемедицина и управление записями пациентов.

Сервисы, которые помогают безопасно обрабатывать данные и взаимодействовать с внешними системами, такими как лаборатории и аптеки.

Сервисы, поддерживающие соответствие HIPAA с помощью отдельных и безопасных модулей .

• Приложения IoT: контроль подключенных устройств в умных домах или промышленной автоматизации.

Сервисы, обеспечивающие обработку данных с датчиков в режиме реального времени, а также управление устройствами, аналитику и уведомления.

Независимое масштабирование работает с миллионами устройств.

• Приложения SaaS: создание масштабируемых программных решений для управления проектами, CRM, ERP.

Модульные сервисы с выбором определенных функций для клиентов.

Быстрые обновления и настройки для различных пользовательских потребностей.

Благодаря этому списку случаев использования архитектуры микросервисов, можно также убедиться, что это архитектурное решение идеально подходит для отраслей, которые требуют гибкости, быстрых инноваций и масштабируемости. Это делает ее предпочтительным выбором для современной разработки программного обеспечения.

Бессерверная архитектура и микросервисы: проблемы и решения

Несмотря на то, что бессерверная архитектура и микросервисы имеют много преимуществ, разработчики и компании часто сталкиваются с распространенными проблемами этих архитектур. Для успешной работы сервисов и приложения необходимо уметь решать следующие проблемы:

Бессерверная архитектура: проблемы и решения

Микросервисы: проблемы и решения

Для решения этих проблем необходимо тщательное планирование, выбор подходящих инструментов и акцент на передовой практике. Независимо от того, что вы используете, бессерверную архитектуру или микросервисы, для создания эффективной и надежной системы важно понять ограничения и возможные решения.

Гибридные подходы в современных архитектурах ПО

Гибридный подход, объединяющий бессерверную архитектуру и микросервисные технологии, использует преимущества обеих парадигм для создания эффективных, масштабируемых и экономичных систем. Благодаря этой модели предприятия могут использовать бессерверные технологии для конкретных целей, при этом сохраняя микросервисные технологии для основных элементов, что позволяет объединить лучшие стороны обои архитектурных решений.

Объединение бессерверных и микросервисных технологий

В следующих разделах приведены возможные гибридные решения, объединяющие бессерверную архитектуру с микросервисами.

• Выборочная функциональность с бессерверными технологиям.

Для задач, управляемых событиями, таких как обработка изображений, уведомления в реальном времени и запланированные задания в приложениях на основе микросервисов, используйте бессерверные функции (FaaS).

Это снижает эксплуатационные расходы на компоненты, не требующие постоянной доступности.

• Масштабируемый бэкэнд с микросервисами.

Сохраняйте микросервисы для компонентов приложений, которые требуют сложного управления, таких как постоянные базы данных, системы аутентификации или API.

• Оркестровка на основе событий.

Бессерверные функции могут соединять микросервисы, выполняя функции, такие как асинхронная обработка, преобразование данных и организация очередей сообщений.

• Оптимизация затрат.

Для постоянно доступных сервисов объедините модель оплаты по мере использования бессерверных функций для нерегулярных задач с предсказуемыми затратами микросервисов.

Примеры и преимущества успешных реализаций гибридных архитектур

В этом разделе представлены компании, сумеющие объединить бессерверную архитектуру и микросервисные технологии для создания эффективных, масштабируемых и экономичных решений.

• Netflix

Для своей основной потоковой платформы Netflix объединяет микросервисы с бессерверными возможностями для выполнения определенных задач, таких как кодирование медиафайлов или мониторинг событий.

• Amazon Prime Video

Amazon Prime Video использует микросервисы для управления своей инфраструктурой по всему миру. Также компания использует бессерверные возможности для выполнения задач, таких как аналитика в реальном времени и рекомендации динамического контента.

• Coca-Cola

Coca-Cola использует гибридную модель, в которой микросервисы управляют платежными системами и инвентарем, а бессерверные функции выполняют обработку запросов.

• Airbnb

Airbnb использует бессерверные функции для автоматизации операций и обработки событий с большим трафиком, наряду с микросервисами для своих платформ бронирования и оплаты.

• iRobot

iRobot использует бессерверные функции для обработки данных с устройств IoT, а микросервисы для предоставления обновлений устройств в реальном времени и управления пользовательскими интерфейсами.

Преимущества гибридного подхода:

• Гибкость. Гибридные архитектуры позволяют разработчикам выбирать наиболее эффективную технологию для каждого конкретного использования.
• Масштабируемость. Бессерверные решения автоматически масштабируются для пиков спроса, в то время как микросервисы могут быть настроены для постоянных рабочих нагрузок.
• Экономическая эффективность. Гибридные архитектуры обеспечивают надежность основных компонентов при снижении эксплуатационных расходов на несущественные операции..

Поскольку гибридный подход позволяет организациям проектировать системы, которые сочетают гибкость, производительность и стоимость, он является мощной стратегией для современной разработки ПО.

Заключение

Выбор между бессерверной архитектурой и микросервисами зависит от требований конкретного приложения. В то время как микросервисы обеспечивают больший контроль и гибкость для сложных, крупномасштабных приложений, бессерверная архитектура идеально подходит для задач, управляемых событиями, масштабируемости и экономической эффективности. Гибридный подход часто может обеспечить лучшее из обоих решений, используя серверное отсутствие для динамических задач и микросервисы для основных систем. Правильный выбор зависит от многих факторов, учитывая опыт вашей команды, а также цели и потребности вашего бизнеса. Поэтому для создание эффективных, масштабируемых и устойчивых приложений так важно иметь правильное представление и понимание основных преимуществ и недостатков каждой архитектуры. И мы надеемся, что наша статья поможет вам в этом.