معماری میکروسرویس (یا به اختصار: میکروسرویس) یک سبک معماری نرم افزار می‌باشد که در آن یک نرم افزار، به مجموعه‌ای از سرویس‌ها خرد می‌شود؛ به نحوی که هر سرویس مسئولیت انجام بخشی از منطق کسب و کار را به عهده داشته باشد.
این تقسیم بندی مزایای متعددی را به همراه دارد که نهایتا پیاده سازی و توسعه راحت‌تر نرم افزار‌های بزرگ و پیچیده را ممکن می‌نماید. از جمله مزایای این معماری می‌توان به راحت‌تر شدن مباحث continuous delivery/deployment، مقیاس پذیری بهتر، تحمل خطا، مهاجرت به (و یا استفاده از) تکنولوژی‌های جدید در بخش‌های مختلف نرم افزار و ... اشاره نمود.

مهم‌ترین بخش و تصمیمات شما به عنوان یک معمار نرم افزار، هنگام طراحی با استفاده از این معماری، شناسایی بخش‌های مختلف کسب و کار، جدا سازی و مرزبندی نمودن آنها و نهایتا طراحی سرویس‌ها و تعیین نحوه همکاری آنها با یکدیگر می‌باشد. لذا در هنگام استفاده از معماری میکروسرویس، مرکز توجهات باید کسب و کار باشد و نه مسائل تکنیکال و موضوعاتی مانند Docker, Kubernetes , Serverless و ... . (DDD می‌تواند به شما جهت مرزبندی بخش‌های مختلف کسب و کار و شناسایی سرویس‌ها کمک نماید)

تا اینجا متوجه شدیم که میکروسرویس در واقع یک سبک معماری نرم افزار محسوب می‌گردد و در واقع میکروسرویس (در اینجا و ادامه مقاله، منظور از میکروسرویس، معماری میکروسرویس می‌باشد) از چندین سرویس مجزا و مستقل تشکیل شده‌است که هر سرویس معمولا مسئولیت بخشی از منطق کسب و کار را بر عهده خواهد داشت.

مشخصات یک سرویس

هر سرویس در معماری میکروسرویس دارای چندین ویژگی اصلی به شرح زیر می‌باشد:

- Loosely coupled with other services - باید به طور مستقل از سایر سرویس‌ها عمل کند. به این معنا که تغییر و توسعه سایر سرویس‌ها موجب اختلالی در عملکرد این سرویس نگردد و برعکس، تغییر و توسعه این سرویس نباید عملکرد سایر سرویس‌ها را مختل نماید.

- Independently deployable - تیم توسعه دهنده سرویس قادر باشد تا بدون نیاز به هماهنگی با سایر تیم‌ها، خدمات خود (شامل ویژگی‌های جدید و تغییرات) را مستقر (Deploy) نماید.

- Capable of being developed by a small team – سرویس، امکان توسعه توسط یک تیم کوچک را داشته باشد. این مورد به جهت جلوگیری از سربار زیاد ناشی از هماهنگی در تیم‌های بزرگ، ضرورت دارد.

- Highly maintainable and testable – سرویس بسیار قابل نگهداری و قابل آزمایش باشد؛ امکان توسعه، تست و استقرار سریع را داشته باشد.

ساختار یک سرویس

حال که با ویژگی‌ها و مشخصات اصلی یک سرویس آشنا شدیم، در دیاگرام زیر، ساختار درونی یک سرویس را که از معماری هگزاگون (hexagonal architecture) استفاده می‌نماید، بررسی میکنیم. در این معماری، هسته سرویس، منطق کسب کار (Business logic) می‌باشد که توسط چندین آداپتور (جهت ارتباط با سایر سرویس‌ها) احاطه شده است.

بیایید با دقت به هر یک از بخش‌های یک سرویس (با توجه به دیاگرام فوق) نگاه کنیم

هر سرویس  احتمالا دارای یک یا چندین API می‌باشد

از دید مصرف کنندگان یک سرویس (Consumers)، تنها مورد با اهمیت یک سرویس، APIهای آن سرویس می‌باشد. APIهای یک سرویس نیز (با توجه به تصویر فوق) شامل عملیات یا Operations و وقایع منتشر شده یا Published events می‌باشند. که در ادامه این انواع را بررسی میکنیم.

- عملیات (Operations)

به صورت کلی و همانطور که در دیاگرام فوق قابل مشاهده می‌باشد، عملیات به دو نوع دستورات (Commands) و جستارها (Queries) تقسیم می‌شوند. دستورات نوعی از عملیات می‌باشند که موجب تغییر داده‌ها می‌شود؛ اما در مقابل جستارها، عملیاتی در جهت واکشی داده‌ها می‌باشند. برای مثال یک سرویس  ثبت سفارش (OrderService) را در نظر بگیرید. عملیاتی مانند ثبت سفارش ()CreateOrder، انصراف از سفارش ثبت شده  ()CancelOrder و ... عملیاتی از نوع دستورات هستند و عملیاتی مانند یافتن یک سفارش خاص ()FindOrder که هیچ دیتایی را تغییر نمیدهد، از نوع جستارها می‌باشند.

عملیات ارائه شده توسط یک سرویس میتواند از ترکیبی از پروتکل‌های همزمان (Synchronous protocols) مانند REST یا gRPC و پروتکل‌های غیر همزمان (Asynchronous protocols) مانند messaging باشند.

پروتکل‌های همزمان، به ویژه REST، بیشتر در مواردی که قصد ارائه API به کلاینت‌های خارجی (External clients) را داریم، مانند موبایل اپلیکیشن‌ها و یا نرم افزارهای تک صفحه‌ای (SPA) کاربرد دارند.

از پروتکل‌های غیر همزمان مانند messaging نیز بیشتر در مواردی که میخواهیم الگوی ساگا (SAGA) را پیاده سازی نماییم و به روز نگه داشتن داده‌ها را بین سرویس‌های مختلف حفظ کنیم، نیاز به استفاده داریم. برای مثال در همان سیستم ثبت سفارش، عملیات ()CreateOrder به صورت Rest و با متد Post در Endpoint ای مانند /Order پیاده سازی می‌شود و پس از فراخوانی، یک عملیات غیرهمزمان مانند CreateOrderSaga را نیز به صورت messaging آغاز میکند.

- وقایع (Events)

سرویس‌ها، اغلب وقایعی (Event) را نیز منتشر میکنند. منظور از وقایع یا events معمولا همان مفهوم domain event درDDD می‌باشد که در همان ادبیات DDD وقایع توسط aggregate‌ها در زمان هایی مانند ایجاد، ویرایش، حذف و یا سایر مفاهیم موجود در منطق کسب و کار منتشر می‌شوند. سرویس نیز معمولا این وقایع را روی یک کانال ارتباطی (message channel) که توسط یک message broker (مانند RabbitMQ, Apache Kafka, ActiveMQ و ...) پیاده سازی شده است، منتشر میکند. و علاقمندان به دریافت این وقایع می‌توانند وقایع را پس از انتشار، بر روی کانال ارتباطی دریافت نمایند.

منطق کسب و کار (Business Logic)
منطق کسب و کار، قلب هر سرویس و دلیل وجود آن سرویس می‌باشد که API هایی را در قالب عملیات (Opertaions) پیاده سازی و همچنین مواردی را در قالب وقایع (Events) منتشر می‌نماید. همچنین منطق کسب و کار می‌تواند بنا بر نیاز خود، عملیات مربوط به سایر سرویس‌ها را فراخوانی و یا در کانال‌های ارتباطی (channels) مربوط به وقایع آنها، مشترک (Subscribes) شود و نهایتا داده‌ها را در دیتابیس خود نگهداری نماید.

نحوه همکاری سرویس‌ها با یکدیگر (Services Collaborations)
با توجه به مفاهیم فوق، زمانی که صحبت از همکاری (collaborate) بین سرویس‌ها می‌شود، معمولا منظور، ارتباط آنها از طریق APIهای یکدیگر (شامل عملیات و وقایع که پیش‌تر توضیح داده شد) می‌باشد (به جای خواندن و نوشتن مستقیم در دیتابیس‌های مربوط به یکدیگر می‌باشد).

برای مثال یک سرویس ممکن است عملیات مربوط به ایجاد سفارش ()CreateOrder را از سرویس ثبت سفارش (OrderService) فراخوانی نماید و یا برعکس خود سرویس ثبت سفارش (OrderService) ممکن است بر حسب نیاز منطق کسب و کار خود، عملیات ارائه شده توسط سرویس انبار را فراخوانی نماید.
همچنین یک سرویس جهت همکاری با دیگر سرویس‌ها میتواند در وقایع منتشر شده (Published events) توسط آنها مشترک (Subscribes) شود. برای مثال سرویس ثبت سفارش احتمالا در وقایع منتشر شده از سوی سرویس رستوران مشترک می‌شود.

دیتابیس اختصاصی
معمولا هر سرویس دارای یک یا چند دیتابیس می‌باشد که دیتای اختصاصی مربوط به منطق کسب و کار خود و در مواردی بخشی از دیتای مربوط به سایر سرویس‌ها را در آن‌(ها) نگهداری میکند. برای مثال اطلاعات سفارش‌ها را هم سرویس ثبت سفارش و هم سرویس رستوران، هر دو نگهداری میکنند و عملا این دیتا ابتدا در سرویس رستوران و سپس در سرویس ثبت سفارش، مجددا نگهداری می‌شود و به نوعی دیتای فوق Replicate شده و تکراری می‌باشد. اما به جهت اطمینان از کاهش وابستگی (loose coupling) این تکرار داده‌ها انجام می‌شود. در مجموع استفاده از یک دیتابیس مشترک (منظور table مشترک می‌باشد) بین سرویس‌ها ایده‌ی بدی می‌باشد و سرویس‌ها باید از طریق API‌های یکدیگر باهم همکاری نمایند.

نتیجه
در این مقاله عنوان شد که میکروسرویس یک سبک معماری می‌باشد و در این معماری، نرم افزار و منطق کسب و کار، به چندین سرویس مختلف  تقسیم می‌شود. مشخصات کلیدی که هر سرویس باید در این سبک معماری (microservice architecture) داشته باشد و همچنین ساختار درونی هر سرویس بررسی شد.
در قسمت بعدی این مقاله، در مورد نحوه مستند سازی این سرویس‌ها صحبت می‌شود. چرا که با زیاد شدن تعداد سرویس‌ها، در صورت عدم وجود یک مستندات مناسب (documents)، ارتباط و هماهنگی تیم‌ها با یکدیگر خود موجب سربار خواهد شد.

منابع