A arquitetura de microsserviços representa uma abordagem adaptável, expansível e modular para o desenvolvimento de software. Ela propõe a fragmentação de aplicações complexas em unidades menores e independentes, cada uma com funções bem definidas.
Essa estrutura facilita a criação, atualização, teste, implementação e manutenção de cada serviço de forma isolada, permitindo que os desenvolvedores concebam aplicações como coleções de serviços autônomos.
A maioria das aplicações nativas da nuvem atuais são exemplos notáveis de microsserviços, frequentemente construídos utilizando contêineres. Contêineres encapsulam todos os códigos, bibliotecas, executáveis, arquivos e recursos necessários para a execução de um microsserviço, liberando os desenvolvedores das preocupações com dependências.
Fonte: microsoft.com
Grandes empresas, como Netflix, Amazon, Uber e eBay, já migraram seus sistemas de aplicações monolíticas para microsserviços, resultando em aplicações mais amigáveis, confiáveis e eficientes para o cliente.
Visão Geral
À medida que as organizações buscam formas de manter sua competitividade em um ambiente complexo e incerto, a busca por eficiência se intensifica. Desenvolvedores de software, em particular, estão adotando novas metodologias para a criação e manutenção de aplicações, além da implementação de novas funcionalidades.
Nesse cenário, a transição da arquitetura monolítica para a de microsserviços surge como solução. Ela possibilita a criação de aplicações e recursos de forma mais ágil e confiável. Além disso, permite atualizações regulares utilizando equipes menores, multifuncionais e com baixo acoplamento.
A arquitetura de microsserviços suporta o desenvolvimento e implementação contínuos de software. Cada equipe pode trabalhar em pequenas alterações e testar rapidamente aplicações e novos recursos através de um pipeline de implantação automatizado.
Fonte: aws.amazon.com
Idealmente, essa arquitetura supera muitos dos desafios e limitações da arquitetura monolítica. Ao dividir grandes aplicações em unidades menores, torna-se mais simples desenvolver projetos complexos como coleções de subunidades independentes.
Como Funciona a Arquitetura de Microsserviços
A arquitetura de microsserviços é um modelo que permite que os desenvolvedores criem uma aplicação como um conjunto de serviços implementados de forma independente e com baixo acoplamento. Cada serviço, gerenciado por uma equipe especializada, é autônomo e focado em uma função específica do negócio.
As equipes têm a liberdade de criar, implementar, modificar, testar e manter cada unidade de forma independente, sem impactar os demais serviços. Ao contrário de uma aplicação monolítica, onde todos os serviços são agrupados em uma única unidade sem limites, a arquitetura de microsserviços divide as funcionalidades do negócio em unidades independentes.
Cada microsserviço se concentra em uma função específica, como registro, faturamento, busca ou mensagens. A combinação desses microsserviços resulta em uma aplicação com diversas capacidades. Embora alguns microsserviços possam realizar tarefas individualmente, em outros momentos, dois ou mais serviços trabalham em conjunto para completar tarefas mais complexas.
Na arquitetura de microsserviços, os desenvolvedores podem dividir uma aplicação grande e complexa com base em requisitos de negócios ou funcionais (verticalmente), resultando em subunidades menores e implementáveis de forma independente.
Algumas operações requerem apenas um único microsserviço, enquanto outras mais complexas são distribuídas por vários. Nesse caso, as subunidades comunicam-se através de chamadas de rede leves, síncronas ou assíncronas, utilizando protocolos independentes de linguagem, como REST, gRPC ou sistemas de mensagens.
Além disso, os clientes não interagem diretamente com os microsserviços. Em vez disso, utilizam gateways de API que encaminham as solicitações para o microsserviço apropriado.
Características de uma Arquitetura de Microsserviços
Cada microsserviço ou processo de aplicação opera como um serviço separado e com baixo acoplamento, com sua própria lógica e dependências. As equipes podem modificar, testar, atualizar, implementar e escalar cada microsserviço sem impactar os demais componentes da mesma aplicação.
Algumas características da arquitetura de microsserviços incluem:
- A aplicação é composta por vários processos independentes e implementáveis separadamente. No entanto, o sistema pode solicitar vários microsserviços para atender uma única solicitação do usuário.
- A arquitetura permite escalabilidade granular e horizontal.
- Os microsserviços possuem limites externos e não se comunicam internamente, mas através de chamadas de rede leves, como RPC e sistemas de mensagens.
- Compreende unidades especializadas e simples, cada uma abordando uma função ou questão de negócio específica. Geralmente, cada equipe de desenvolvimento tem expertise em um componente específico.
- À medida que a necessidade por funcionalidades aumenta, os desenvolvedores podem adicionar mais código, tornando a aplicação mais complexa. Nesses casos, as equipes podem dividi-la em serviços mais independentes e fáceis de gerenciar.
Arquiteturas Monolíticas vs. Microsserviços
Em uma arquitetura monolítica, se a demanda por um recurso aumenta, os desenvolvedores precisam escalar toda a arquitetura. Adicionar novos recursos ou modificar uma aplicação existente é um processo complexo, demorado e caro.
Além disso, o impacto de uma falha em um componente pode afetar a disponibilidade de toda a aplicação, principalmente se os componentes ou processos são interdependentes.
Algumas das principais desvantagens de uma aplicação monolítica incluem:
- Baixa confiabilidade, já que a falha de um único componente pode comprometer toda a aplicação.
- Falta de flexibilidade.
- Dificuldade de escalabilidade.
- Desenvolvimento lento, pois uma funcionalidade deve ser construída antes que a próxima possa ser iniciada.
- Inadequação para aplicações grandes e complexas devido à sua inflexibilidade e ritmo lento de desenvolvimento.
Em uma arquitetura de microsserviços, diferentes componentes independentes são utilizados para construir a aplicação. Cada recurso ou microsserviço é executado como um serviço independente e, quando há necessidade de adicionar ou modificar recursos, não é necessário atualizar toda a arquitetura. Em vez disso, apenas os componentes necessários são alterados.
Fonte: ibm.com
Isso permite atualizar, implementar, escalar ou executar cada serviço de forma independente, com base nas necessidades do negócio. Além disso, o impacto de uma falha em um componente é menor, quando comparado com uma aplicação monolítica, onde um problema pode levar à falha total da aplicação.
Benefícios da Arquitetura de Microsserviços
Os principais benefícios de uma arquitetura de microsserviços são:
#1. Escalonamento Fácil e Flexível de Serviços
A arquitetura de microsserviços permite que os desenvolvedores escalem cada serviço individualmente, para atender às demandas exclusivas de cada recurso específico.
Dessa forma, as equipes não precisam escalar toda a aplicação, mas apenas a unidade de maior demanda, junto com sua infraestrutura associada.
#2. Melhor Resiliência
Como os microsserviços são independentes e autônomos, um problema em um serviço apenas degrada a aplicação, mas não resulta em uma falha total. Os demais microsserviços continuarão operando, e apenas o recurso afetado ficará indisponível.
Em uma arquitetura monolítica, um problema em um recurso provavelmente causará a falha de toda a aplicação.
#3. Código Reutilizável
Os desenvolvedores podem utilizar módulos para executar vários processos. Por exemplo, um microsserviço que executa uma determinada tarefa também pode funcionar como um bloco de construção para outro serviço.
Assim, os desenvolvedores podem criar recursos adicionais sem escrever um código completamente novo. Em vez disso, podem reaproveitar parte do código para outro serviço.
Outros benefícios incluem:
- A arquitetura de microsserviços aproveita tecnologias modernas de desenvolvimento de software, como contêineres, computação sem servidor e DevOps.
- Permite que os desenvolvedores criem e forneçam vários serviços simultaneamente.
- Permite testar, solucionar problemas, atualizar ou remover certas funções sem afetar outras.
- Ciclos de desenvolvimento mais curtos e implementação mais rápida.
- Equipes de desenvolvimento menores.
Desvantagens da Arquitetura de Microsserviços
A arquitetura de microsserviços oferece benefícios como desenvolvimento rápido, frequente e confiável de aplicações grandes e complexas. No entanto, também apresenta algumas desvantagens e limitações.
- Em aplicações maiores, podem existir desafios complexos na codificação entre os microsserviços.
- Gerenciar a segurança torna-se mais desafiador à medida que o número de microsserviços aumenta e a aplicação cresce. Na prática, a arquitetura resulta em um sistema distribuído com uma superfície de ataque maior, regras de acesso mais complexas e maior tráfego de rede para monitorar. Por exemplo, o grande número de portas expostas, APIs e outros componentes tornam as ferramentas de segurança e firewalls tradicionais insuficientes. Isso torna os microsserviços vulneráveis a ataques como DDoS, man-in-the-middle e cross-site scripting.
- A solução de problemas em aplicações grandes e complexas torna-se mais difícil com o crescimento. Um grande número de módulos se comunicando pode resultar em sobrecarga de comunicação devido ao aumento do tráfego de rede e das chamadas RPC.
- Um grande número de serviços, processos, contêineres, bancos de dados e outros componentes trazem as complexidades e desafios de um sistema distribuído.
- À medida que as aplicações crescem, é difícil garantir a segurança das transações.
Fonte: developers.redhat.com
A arquitetura de microsserviços possibilita que equipes menores desenvolvam serviços individuais com baixo acoplamento. Para manter a competitividade, as equipes precisam utilizar diversas ferramentas para dar suporte ao framework, automatizar tarefas repetitivas e acelerar a implantação de aplicações e novas funcionalidades.
As ferramentas para microsserviços variam em recursos e funcionalidades, sendo que a escolha depende das necessidades específicas e dos objetivos dos desenvolvedores.
Algumas ferramentas comuns incluem:
- Sistemas operacionais como Linux e Windows
- Linguagens de Programação – Spring Boot, Elixir, Java, Golang, Python, Node JS
- Gerenciamento de API e ferramentas de teste API Fortress, Postman, Tyk
- Ferramentas de mensagens – RabbitMQ, Amazon Simple Queue Service (SQS), Apache Kafka, Google Cloud Pub/Sub
- Kits de ferramentas – Seneca, fabric8, Google Cloud Functions
- Estruturas arquitetônicas – Kong, Goa, Helidon, Quarkus, Molecular
- Ferramentas de orquestração – Conductor, Kubernetes, serviço Azure Kubernetes (AKS), Apache Mesos, Amazon Elastic Container Service.
- Ferramentas de monitoramento – Logstash, Graylog Elastic Stack, Middleware
- Ferramentas sem servidor – Kubeless, Claudia, Apache Openwhisk
Casos de Uso da Arquitetura de Microsserviços
Os microsserviços são ideais para diversos setores e aplicações onde melhoram o desempenho e a eficiência. Abaixo estão alguns casos de uso comuns:
#1. Transmissão de Dados
Em casos de necessidade de transmissão e processamento de grandes volumes de dados de uma ou várias fontes, os microsserviços podem otimizar a eficiência e o desempenho.
#2. Aplicações Web Escaláveis
Embora algumas aplicações Web sejam geralmente monolíticas, o uso da arquitetura de microsserviços pode aprimorar a escalabilidade e o desempenho.
#3. Aplicações da Internet das Coisas (IoT)
Desenvolvedores de aplicações IoT podem utilizar a arquitetura de microsserviços para criar aplicações pequenas, leves, implementáveis e gerenciáveis de forma independente.
ETL é uma tecnologia que extrai dados de diversas fontes, transforma-os no formato desejado e os carrega em um armazenamento de dados ou banco de dados. Os microsserviços podem aumentar a escalabilidade e o desempenho de tais processos ETL.
Exemplos de Empresas que Utilizam a Arquitetura de Microsserviços
Algumas das principais empresas de tecnologia que adotaram microsserviços incluem:
Amazon
A Amazon é um dos principais expoentes da arquitetura de microsserviços. À medida que a empresa e sua base de clientes cresciam, sua aplicação monolítica tornou-se instável e pouco confiável.
Para solucionar esse problema, a Amazon migrou para microsserviços, que agora garantem manutenção mais fácil, adição de novos recursos e a manutenção de serviços individuais, evitando assim interrupções completas.
Além de utilizar microsserviços em seu site de compras, a Amazon também oferece a infraestrutura Amazon Web Services (AWS), onde as empresas podem construir, hospedar e gerenciar microsserviços.
Uber
Inicialmente, o Uber utilizava uma aplicação monolítica, adequada para a única cidade onde operava. No entanto, à medida que a empresa se expandia para novos mercados e regiões, a aplicação já não conseguia atender os usuários com eficiência.
Para garantir a confiabilidade dos serviços, o Uber migrou para uma arquitetura baseada em microsserviços para recursos específicos, como gerenciamento de viagens, gerenciamento de passagens, etc.
Fonte: uber.com
Netflix
Com os microsserviços, a Netflix conseguiu superar os desafios de escalabilidade que enfrentava com o crescimento de sua base de clientes.
A empresa utiliza mais de 500 microsserviços baseados na nuvem para processar cerca de 2 bilhões de solicitações diariamente. Além de melhorar a confiabilidade e a disponibilidade, a arquitetura de microsserviços reduziu os custos de streaming.
Palavras Finais
A arquitetura de microsserviços oferece vários benefícios em comparação com os sistemas monolíticos, incluindo implantação mais rápida de aplicações e funcionalidades, alta flexibilidade e escalabilidade, resiliência e outros.
No entanto, também apresenta algumas desvantagens e pode não ser adequada para todas as aplicações. Por exemplo, pode não ser a opção mais econômica para aplicações menores.
Além disso, à medida que as aplicações crescem em tamanho e recursos, torna-se mais difícil e caro construir, implementar e testar as subunidades, especialmente se distribuídas em diferentes nuvens e ambientes de rede.
Portanto, é essencial avaliar e compreender os benefícios e as desvantagens da arquitetura de microsserviços antes de adotar essa tecnologia.
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