🍇 18 основных паттернов микросервисной архитектуры

Рассказываем о паттернах, которые представляют собой набор проверенных решений типичных проблем и задач в микросервисной архитектуре. Их правильное применение может значительно улучшить масштабируемость и надежность системы.

1. Service Registry (Реестр сервисов)

Этот паттерн решает проблему обнаружения сервисов в распределенной системе. Каждый микросервис регистрирует себя в центральном реестре (например, Netflix Eureka или Consul). Когда одному сервису нужно взаимодействовать с другим, он обращается к реестру, чтобы узнать текущий адрес нужного сервиса. Это позволяет сервисам динамически обнаруживать друг друга без жесткой привязки к конкретным адресам.

2. API Gateway (API-шлюз)

API Gateway действует как единая точка входа для всех клиентских запросов. Он принимает запросы от клиентов и перенаправляет их соответствующим микросервисам. API Gateway может также выполнять такие задачи, как аутентификация, авторизация и балансировка нагрузки. Это упрощает взаимодействие клиентов с системой, скрывая сложность внутренней архитектуры.

3. Circuit Breaker (Предохранитель)

Этот паттерн предотвращает каскадные сбои в системе. Когда один сервис начинает давать сбои, Circuit Breaker временно блокирует запросы к этому сервису, предотвращая перегрузку и позволяя системе восстановиться. Это повышает устойчивость системы и помогает избежать полного отказа всей системы из-за проблем с одним сервисом.

4. Bulkhead (Отсек)

Паттерн Bulkhead изолирует компоненты системы друг от друга, чтобы сбой в одной части не повлиял на другие. Например, для разных сервисов могут использоваться отдельные пулы потоков или базы данных. Это повышает устойчивость системы и ограничивает распространение сбоев.

5. Saga Pattern (Сага)

Saga используется для управления распределенными транзакциями в микросервисной архитектуре. Длительная бизнес-операция разбивается на серию меньших, локальных транзакций. Каждый сервис выполняет свою часть транзакции и публикует событие, которое запускает следующий шаг. Если что-то идет не так, выполняются компенсирующие действия для отмены изменений.

6. Event Sourcing (Источник событий)

Вместо хранения только текущего состояния, этот паттерн сохраняет все события, которые привели к этому состоянию. Это обеспечивает надежный аудиторский след и позволяет восстановить состояние системы на любой момент времени. Особенно полезен в системах, где важна история изменений и возможность отката.

7. Command Query Responsibility Segregation (CQRS, Разделение команд и запросов)

CQRS разделяет операции чтения и записи в приложении. Используются разные модели для обновления информации (команды) и чтения информации (запросы). Это позволяет оптимизировать каждую сторону независимо, что может значительно улучшить производительность и масштабируемость.

8. Data Sharding (Шардинг данных)

Этот паттерн используется для распределения нагрузки на базу данных. Данные разделяются на несколько баз данных или экземпляров базы данных. Каждый микросервис может обрабатывать подмножество данных или определенные типы запросов. Это помогает избежать узких мест в работе с данными и улучшает масштабируемость.

9. Polyglot Persistence (Многовариантное хранение)

Этот подход позволяет использовать разные технологии баз данных для разных микросервисов, исходя из их конкретных потребностей. Например, один сервис может использовать реляционную БД, другой – NoSQL, третий – графовую БД. Это оптимизирует хранение, извлечение и обработку данных для каждого сервиса.

10. Retry (Повторная попытка)

Обеспечивает повторение операции при возникновении временного сбоя – вместо немедленного отказа. Может применяться на разных уровнях: от взаимодействия между сервисами до работы с базой данных. Помогает справиться с кратковременными проблемами в сети или сервисах.

11. Sidecar (Вспомогательный сервис)

Этот паттерн предполагает присоединение вспомогательного сервиса (sidecar) к основному микросервису для обеспечения дополнительной функциональности, такой как логирование, безопасность или коммуникация с внешними сервисами. Позволяет основному сервису сосредоточиться на своей основной функции.

12. Backends for Frontends (BFF, Бэкенды для фронтендов)

BFF предполагает создание отдельных бэкенд-сервисов для каждого типа клиента (веб, мобильный и т. д.). Это позволяет оптимизировать API под конкретные нужды каждого клиента, улучшая производительность и упрощая разработку клиентской части.

13. Shadow Deployment (Теневое развертывание)

Этот паттерн предполагает отправку копии (тени) производственного трафика к новой версии микросервиса без влияния на реальный пользовательский опыт. Это позволяет проверить производительность и корректность новой версии в реальных условиях, не подвергая риску текущих пользователей.

14. Consumer-Driven Contracts (Контракты, определяемые потребителем)

В этом подходе потребители сервисов определяют свои ожидания от поставщиков сервисов. Это помогает обеспечить более надежные и согласованные изменения в системе. Каждый сервис-потребитель описывает, какой именно функционал и в каком формате он ожидает от сервиса-поставщика.

15. Smart Endpoints, Dumb Pipes (Умные конечные точки, глупые каналы)

Этот паттерн рекомендует размещать бизнес-логику в самих микросервисах (умные конечные точки), а не полагаться на сложное промежуточное ПО. Инфраструктура коммуникаций (каналы) должна быть простой и заниматься только маршрутизацией сообщений. Это упрощает систему и делает ее более гибкой.

16. Database per Service (База данных для каждого сервиса)

В этом паттерне каждый микросервис имеет собственную базу данных, и сервисы общаются через четко определенные API. Это обеспечивает изоляцию данных и независимость сервисов, но требует тщательного подхода к обеспечению согласованности данных между сервисами.

17. Async Messaging (Асинхронный обмен сообщениями)

Вместо синхронного взаимодействия между микросервисами, этот паттерн предполагает использование очередей сообщений для асинхронной коммуникации. Это может улучшить отзывчивость системы и ее масштабируемость, так как сервисы не блокируются в ожидании ответа друг от друга.

18. Stateless Services (Сервисы без состояния)

Проектирование микросервисов как stateless (без сохранения состояния) упрощает масштабирование и повышает устойчивость. Каждый сервис обрабатывает запрос независимо, не полагаясь на сохраненное состояние – это облегчает горизонтальное масштабирование.

Какой из описанных паттернов показался вам наиболее интересным или полезным, и почему?