سیستم‌های یکپارچه اغلب به‌عنوان سیستم‌های منسوخ شده و عملکرد بد در هنگام فکر کردن به ساخت سیستم‌های مقیاس‌پذیر امروزه دیده می‌شوند. در این مقاله خواهیم دید که چرا این استدلال ها نادرست هستند، چگونه می توان از معماری یکپارچه بهترین بهره را برد و چگونه می تواند سکوی پرشی برای پیاده سازی میکروسرویس ها در برنامه شما در آینده باشد.
آنچه هست
در هسته خود، یک سیستم یکپارچه یک معماری “همه در یک” را در بر می گیرد که در آن تمام اجزای یک برنامه کاربردی به هم متصل شده و به عنوان یک واحد واحد مستقر می شوند.
افسانه های معماری یکپارچه
سیستم‌های یکپارچه محدودیت‌ها و چالش‌های خود را دارند، اما بسیاری از انتقاداتی که علیه آنها وارد می‌شود مبتنی بر فرضیات نادرست یا برداشت‌های قدیمی است:
-
سیستم های یکپارچه قدیمی هستند: با وجود تصورات غلط، معماری‌های یکپارچه همچنان در توسعه نرم‌افزار مدرن مرتبط هستند و بسیاری از برنامه‌های کاربردی موفق هنوز از آنها استفاده می‌کنند (Shopify یک مثال است).
-
سیستم های یکپارچه مقیاس نمی شوند: در حالی که مقیاس‌بندی سیستم‌های یکپارچه چالش‌هایی را در مقایسه با میکروسرویس‌ها ایجاد می‌کند، اما می‌توانند بارهای قابل توجهی را با طراحی و بهینه‌سازی مناسب تحمل کنند.
-
سیستم های یکپارچه مانع رشد کسب و کار می شوند: برخلاف ادعاها، معماری‌های یکپارچه می‌توانند ثبات را فراهم کنند و از توسعه مکرر پشتیبانی کنند، به‌ویژه برای استارت‌آپ‌ها یا کسب‌وکارهایی که به سرعت در حال تکامل هستند مفید است.
-
سیستم های یکپارچه کوپلینگ بالایی دارند: منتقدان اغلب مسائل مربوط به اتصال محکم را اغراق می کنند، که می تواند از طریق اصول و شیوه های طراحی مناسب کاهش یابد (مونولیت های مدولار).
-
سیستم های یکپارچه نمی توانند از معماری میکروسرویس ها پشتیبانی کنند: سیستم های یکپارچه را می توان به صورت تدریجی به ریز سرویس ها تبدیل کرد و امکان انتقال تدریجی را بدون به خطر انداختن ثبات فراهم می کند.
انواع مختلف سیستم های یکپارچه
یکپارچه های تک فرآیندی: این سیستم های یکپارچه با یک تمرکز منفرد مشخص می شوند، جایی که تمام اجزای برنامه در یک فرآیند واحد قرار دارند. در حالی که سادگی در طراحی را ارائه می دهند، ممکن است از جفت شدن زیاد بین ماژول ها رنج ببرند.
یکپارچه های توزیع شده: یکپارچه های توزیع شده، مدل تک فرآیندی را با توزیع مؤلفه ها در چندین سرور یا گره در حالی که معماری یکپارچه را حفظ می کنند، گسترش می دهند. هدف این رویکرد کاهش نگرانی‌های مقیاس‌پذیری است، اما ممکن است پیچیدگی بیشتری در استقرار و نگهداری ایجاد کند.
جعبه سیاه یکپارچه: در معماری یکپارچه جعبه سیاه، عملکرد داخلی سیستم غیرشفاف است، شبیه یک سیستم بسته که در آن تعاملات به رابط های از پیش تعریف شده محدود می شود. در حین ارائه کپسوله سازی و انتزاع، جعبه سیاه یکپارچه ممکن است چالش هایی در درک و اشکال زدایی ایجاد کند.
هر نوع سیستم یکپارچه با توجه به نیازها و زمینه های مختلف در توسعه نرم افزار، مزایا و چالش های خاص خود را دارد.
چه زمانی باید از معماری یکپارچه استفاده کرد؟
هر زمان که می‌خواهید به سادگی، پایداری و یک مدل استقرار یکپارچه دست یابید، باید با معماری یکپارچه شروع کنید، اما در اینجا چند موقعیت خاص وجود دارد که استفاده از سیستم‌های یکپارچه ممکن است مفید باشد:
مدل کسب و کار نامشخص: در مراحل اولیه یک پروژه یا زمانی که مدل کسب و کار هنوز در حال تکامل است، معماری های یکپارچه یک رویکرد توسعه مستقیم را ارائه می دهند. آنها به تیم‌ها اجازه می‌دهند تا بدون پیچیدگی اضافی سیستم‌های توزیع‌شده، روی ساخت عملکردهای اصلی تمرکز کنند.
بی ثباتی اصلی تجارت: هنگامی که عملکردهای اصلی یک برنامه در معرض تغییرات مکرر یا عدم قطعیت هستند، یک معماری یکپارچه می تواند ثبات را ایجاد کند. تلاش‌های توسعه و تعمیر و نگهداری را ساده می‌کند و تیم‌ها را قادر می‌سازد تا در میان الزامات تجاری در حال تکامل، ویژگی‌ها را به طور موثر تکرار کنند.
سادگی در استقرار: سیستم های یکپارچه فرآیند استقرار را با ادغام همه اجزا در یک واحد ساده می کنند. این سادگی در محیط‌هایی که استقرار سریع و تکرار بسیار مهم هستند، مانند پروژه‌های کوچک مقیاس یا استارت‌آپ‌ها، سودمند است.
سادگی عملیاتی: سازمان هایی با منابع محدود یا تخصص عملیاتی ممکن است معماری های یکپارچه را به دلیل سادگی در مدیریت و عملیات ترجیح دهند. با یک پایگاه کد و واحد استقرار، نظارت، مقیاس‌بندی و عیب‌یابی به وظایف ساده‌تری تبدیل می‌شوند.
انتقال به میکروسرویس ها: در مواردی که انتقال آینده به معماری میکروسرویس ها پیش بینی می شود، شروع با یک سیستم یکپارچه می تواند به عنوان یک رویکرد عملی عمل کند. این به تیم‌ها اجازه می‌دهد تا منطق کسب‌وکار را تأیید کنند، مرزهای دامنه را اصلاح کنند و قبل از شروع سفر میکروسرویس، بینش‌هایی در مورد گلوگاه‌های عملکرد کسب کنند. اما، برای انجام صحیح آن، مهم است که a یکپارچه مدولار.
استراتژی هایی برای کاهش جفت شدن
به منظور کاهش جفت در هنگام ساختن یکپارچه، عمل خوبی است که برنامه یکپارچه را به ماژول های کوچکتر و قابل مدیریت بر اساس مرزهای عملکردی یا مفاهیم دامنه تقسیم کنید. هر ماژول باید عملکردهای مرتبط را کپسوله کند و نباید به ماژول های دیگر وابسته باشد، که باعث کاهش جفت شدن کلی می شود. برای دستیابی به این نوع ماژولاریت می‌توانیم مفاهیم زیر را اعمال کنیم:
طراحی دامنه محور (DDD): اتخاذ اصول DDD به شناسایی و تعریف زمینه های محدود در سیستم کمک می کند. با تأکید بر مدل‌سازی دامنه و زبان فراگیر، ما می‌توانیم ماژول‌های منسجم و آزادانه‌ای ایجاد کنیم که هر کدام با یک زمینه محدود سروکار دارند.
ارتباط از طریق قرارداد و نما: پیاده سازی نماها یک پروتکل ارتباطی واضح بین ماژول ها را تعریف می کند، تعاملات پیچیده را محصور می کند و امکان جایگزینی کامل یک ماژول را در آینده بدون تأثیرگذاری بر ماژول های دیگر فراهم می کند (اصل وارونگی وابستگی).
تکرار انتخابی موجودیت ها: موجودیت هایی که در چندین ماژول به اشتراک گذاشته می شوند می توانند منجر به اتصال تنگ شوند. برای جلوگیری از وابستگی بین ماژول‌ها، در این مورد می‌توانیم موجودیت‌ها را کپی کنیم، و آنها را به جداول پایگاه داده یکسان اشاره کنند و شناسه‌های یکسانی را به اشتراک بگذارند، اما انعطاف‌پذیری برای نام‌گذاری آنها بر اساس زمینه (کاربران، مشتریان، ذینفع، افراد) و غیره) و فقط از ویژگی های لازم در هر ماژول استفاده کنید.
تیم های تخصصی یا مالکیت: تیم های اختصاصی یا مسئولیت های مالکیت را برای ماژول های فردی اختصاص دهید. با داشتن تیم‌های تخصصی متمرکز بر ماژول‌های خاص، تلاش‌های توسعه متمرکزتر می‌شوند و وابستگی‌های بین تیم‌ها را می‌توان به حداقل رساند و جفت شدن را کاهش داد.
انسجام بالا: هدف انسجام بالا در ماژول ها، حصول اطمینان از اینکه عملکردهای مرتبط با هم گروه بندی می شوند. ماژول‌های با انسجام بالا وابستگی‌های خارجی کمتری دارند و درک، نگهداری و تکامل آسان‌تر هستند.
مزایای کلیدی مونولیت های مدولار
به طور کلی، سیستم‌های یکپارچه مدولار تعادلی بین مدولار بودن و سادگی ایجاد می‌کنند و بسیاری از مزایای مرتبط با معماری میکروسرویس‌ها را ارائه می‌کنند و در عین حال سهولت عملیاتی سیستم‌های یکپارچه سنتی را حفظ می‌کنند.
استقرار یکپارچه: سیستم‌های یکپارچه مدولار امکان یک واحد استقرار را فراهم می‌کنند و به جای مدیریت جداگانه چندین مؤلفه، فرآیند استقرار را ساده می‌کنند.
عملیات یکپارچه: به طور مشابه، جنبه های عملیاتی یک سیستم یکپارچه مدولار ساده شده است. نظارت، مقیاس‌بندی و مدیریت سیستم را می‌توان به صورت کلی انجام داد، زیرا تنها یک نهاد عملیاتی برای نظارت وجود دارد.
مشاهده پذیری ساده شده: با ادغام کامل تمام اجزای سیستم، قابلیت مشاهده ساده تر می شود. نظارت، ثبت و اشکال‌زدایی متمرکز هستند و شناسایی و عیب‌یابی مشکلات را در کل سیستم آسان‌تر می‌کنند. این ساده سازی حل مشکل را تسریع می کند و قابلیت اطمینان سیستم را بهبود می بخشد.
تأخیر کمتر و کاهش سربار شبکه: در یک معماری یکپارچه مدولار، ارتباط بین ماژول ها معمولاً در یک فرآیند یا سرور اتفاق می افتد که منجر به تاخیر کمتر و کاهش سربار شبکه در مقایسه با سیستم های توزیع شده می شود. این می تواند منجر به زمان پاسخ سریعتر و بهبود عملکرد، به ویژه در برنامه های حساس به تأخیر شود.
سازگاری در پشته فناوری و حاکمیت: از آنجایی که تمام اجزای یک سیستم یکپارچه مدولار در یک پایگاه کد یکسان توسعه یافته و نگهداری می شوند، در پشته فناوری و شیوه های توسعه سازگاری وجود دارد. این انسجام حکمرانی را ساده می کند، مسائل مربوط به سازگاری را کاهش می دهد و همکاری بین تیم های توسعه را ارتقا می دهد.
توسعه و آزمایش آسان تر: توسعه دهندگانی که روی یک سیستم یکپارچه مدولار کار می کنند می توانند درک روشنی از کل معماری سیستم داشته باشند و به راحتی بین ماژول ها حرکت کنند. این امر توسعه و آزمایش مشترک را تسهیل می کند، زیرا تغییرات در یک ماژول می تواند به سرعت در برابر کل سیستم تأیید شود.
در حین مطالعه این موضوع، من این مخزن را ایجاد کردم. این شامل یک مونولیت با 6 ماژول و یک هسته مشترک کوچک بین آنها است. این ماژول ها با TypeScript و با استفاده از DDD توسعه یافته اند و با استفاده از نما با یکدیگر ارتباط برقرار می کنند.
به طور خلاصه، سیستم های یکپارچه، که اغلب در چشم انداز فناوری امروز دست کم گرفته می شوند، راه حل های عملی را برای سناریوهای مختلف توسعه ارائه می دهند. با حذف اسطوره ها و کاوش در انواع مختلف معماری های یکپارچه، نقاط قوت آنها را در ارائه ثبات و سادگی کشف می کنیم. با رویکردهای استراتژیک برای کاهش جفت و پذیرش مدولار بودن، سیستم‌های یکپارچه می‌توانند به عنوان پلتفرم‌های موثری برای انتقال به میکروسرویس‌ها عمل کنند. استفاده از پتانسیل آنها تیم ها را قادر می سازد تا برنامه های کاربردی مقیاس پذیر، نوآورانه و انعطاف پذیر ایجاد کنند و در عین حال نیازهای تجاری در حال تحول را برآورده کنند.
