É fundamental ponderar cuidadosamente antes de decidir pela transição de um aplicativo monolítico para um modelo de microsserviços. Ignorar o momento ideal para essa mudança pode resultar em desvantagens competitivas significativas.
Nos últimos anos, a migração de arquiteturas monolíticas para microsserviços tem se tornado uma abordagem cada vez mais adotada no desenvolvimento de software. Empresas que buscam aprimorar a escalabilidade e flexibilidade de suas aplicações têm considerado essa transição uma alternativa interessante. Mas, afinal, o que implica essa transformação e por que ela poderia ser a melhor escolha para sua organização?
Este artigo tem como objetivo explorar as diferenças entre arquiteturas monolíticas, multicamadas e de microsserviços. Além disso, abordaremos quando e como realizar a migração para uma arquitetura de microsserviços.
Vamos começar! 😀
O que Define a Arquitetura Monolítica?
A arquitetura monolítica é um modelo de design de software onde a aplicação completa é construída como uma entidade única e autônoma. Nesta estrutura, todos os componentes do aplicativo, como interface do usuário, lógica de negócios e armazenamento de dados, são integrados em uma base de código unificada.
Vantagens 👍
- Simplicidade: A arquitetura monolítica se destaca pela sua fácil compreensão e manuseio.
- Implantação Simplificada: A implantação de um aplicativo monolítico é facilitada pela sua natureza unitária.
- Desempenho Otimizado: A comunicação entre componentes é mais rápida em aplicações monolíticas, resultando em melhor desempenho.
- Redução de Custos: Em comparação com outras arquiteturas, a monolítica pode apresentar um custo de desenvolvimento mais baixo.
- Familiaridade: Muitos desenvolvedores estão confortáveis com arquiteturas monolíticas, o que pode facilitar a adoção.
Desvantagens 👎
- Problemas de Flexibilidade: Modificações em um componente podem impactar todo o sistema em uma arquitetura monolítica.
- Desafios de Escalabilidade: O escalonamento de uma aplicação monolítica exige o escalonamento de todo o sistema.
- Custos de Manutenção Elevados: A manutenção de uma arquitetura monolítica pode se tornar cara e demorada com o crescimento e complexidade do aplicativo.
- Reutilização de Código Limitada: A reutilização de código entre diferentes partes do aplicativo pode ser difícil em uma arquitetura monolítica.
O que Caracteriza a Arquitetura Multicamadas?
Na arquitetura multicamadas, um sistema é dividido em várias camadas ou níveis, que colaboram para realizar uma função específica. Cada camada é responsável por um aspecto particular do sistema, e elas se comunicam entre si para executar tarefas.
De maneira geral, essa arquitetura promove a separação de preocupações e emprega camadas para cada tarefa específica. Por exemplo, a imagem abaixo ilustra uma arquitetura de 3 camadas para uma aplicação MVC típica. A camada de modelo gerencia as fontes de dados, enquanto a camada de visualização atua como a camada de apresentação. O controlador serve como intermediário entre o modelo e as camadas de visualização.
Arquitetura MVC de 3 Camadas Típica
Vantagens 👍
- Segurança Aprimorada: A divisão em camadas dificulta o acesso de invasores a dados ou funcionalidades sensíveis.
- Melhor Escalabilidade: As camadas podem ser escalonadas independentemente, o que facilita o gerenciamento de aumentos de uso ou carga no sistema.
- Manutenção Simplificada: A separação de responsabilidades em uma arquitetura multicamadas facilita a manutenção e atualização de diferentes partes da aplicação.
- Flexibilidade Aumentada: A arquitetura modular permite maior flexibilidade na adição ou modificação de funcionalidades. Além disso, a integração com outros sistemas também é facilitada.
- Reutilização de Código Aprimorada: O design em camadas suporta a modularidade. A mesma camada de lógica de negócios pode ser utilizada com diferentes camadas de apresentação.
Desvantagens 👎
- Maior Complexidade: O uso de várias camadas pode aumentar a complexidade do sistema, dificultando a compreensão e manutenção.
- Aumento do Tempo de Desenvolvimento: A construção de uma arquitetura multicamadas pode ser mais demorada do que uma arquitetura de camada única, devido às camadas adicionais e à comunicação entre elas.
- Esforços de Implantação e Configuração Aumentados: A implantação e configuração de um sistema multicamadas pode ser mais complexa e demorada do que um sistema de camada única.
- Requisitos de Hardware e Infraestrutura Maiores: Uma arquitetura multicamadas pode exigir mais recursos de hardware e infraestrutura para funcionar adequadamente.
- Esforços de Teste Aumentados: Testar um sistema multicamadas pode ser mais complexo e demorado, devido às camadas adicionais e à comunicação entre elas.
O que Constitui a Arquitetura de Microsserviços?
A arquitetura de microsserviços divide uma aplicação em pequenos serviços autônomos que se comunicam através de APIs.
Microsserviços
Esta abordagem oferece maior flexibilidade e escalabilidade, pois cada serviço pode ser desenvolvido e implantado de forma independente. Além disso, facilita o aumento ou redução de recursos conforme a demanda. Portanto, a arquitetura de microsserviços é particularmente adequada para ambientes baseados em nuvem, onde os recursos podem ser alocados e desalocados rapidamente conforme necessário.
Vantagens 👍
- Escalabilidade: Microsserviços podem ser escalonados de forma independente, permitindo ajustar partes específicas do aplicativo conforme a necessidade.
- Resiliência: Se um microsserviço falhar, outros podem continuar funcionando, aumentando a resiliência geral da aplicação.
- Modularidade: Cada microsserviço pode ser desenvolvido, testado e implantado de forma independente, facilitando a modificação ou atualização de serviços individuais.
- Flexibilidade: Microsserviços oferecem a flexibilidade de escolher diferentes tecnologias para diferentes serviços, permitindo utilizar as melhores ferramentas para cada tarefa.
- Facilidade de Implantação: A implantação de microsserviços é independente, simplificando a disponibilização de novas versões da aplicação.
Desvantagens 👎
- Maior Complexidade: O gerenciamento de vários serviços independentes pode ser mais complexo.
- Requisitos de Recursos Mais Altos: A execução de múltiplos serviços pode exigir mais recursos e infraestrutura.
- Aumento da Sobrecarga de Comunicação: A comunicação entre os serviços exige APIs, o que pode adicionar sobrecarga.
- Maior Complexidade de Teste e Implantação: Testar e implantar muitos serviços pode ser mais complexo.
Comparativo: Monolítica vs. Multicamadas vs. Microsserviços
A tabela a seguir resume as principais diferenças entre as arquiteturas:
| Métrica de Comparação | Arquitetura Monolítica | Arquitetura Multicamadas | Arquitetura de Microsserviços |
| Complexidade | Mais Simples | Mais Complexa | Mais Complexa |
| Tráfego de Rede | Mínimo | Mínimo (se as camadas estiverem na mesma rede) | Máximo |
| Tempo de Desenvolvimento | Menor | Mais do que monolítica | Mais do que multicamadas |
| Reutilização de Código | Menor | Máximo | Mínimo |
| Dependência em DevOps | Não | Não | Alta |
| Dificuldade em Testes Globais e Depuração | Não | Não | Sim |
| Facilidade de Escalabilidade | Baixa | Média | Alta |
| Tempo de Implantação | Menor | Alto | Menor |
| Facilidade de Manutenção e Atualização | Baixa | Média | Alta |
| Tempo de Lançamento no Mercado | Mais Lento | Mais Lento | Mais Rápido |
| Tolerância a Falhas | Baixa | Baixa | Alta |
| Nível de Modularidade | Baixo | Médio | Alto |
| Independência de Implantação | Baixa | Baixa | Alta |
Comparação entre arquiteturas monolíticas, multicamadas e de microsserviços
Quando Migrar de Monolítica para Microsserviços?
Não há uma resposta única para essa questão, pois a decisão de migrar de uma arquitetura monolítica para uma arquitetura de microsserviços dependerá das necessidades e objetivos específicos do seu aplicativo. Aqui estão alguns fatores a considerar ao decidir se deve fazer a transição:
- Tamanho e Complexidade da Aplicação: Uma arquitetura de microsserviços pode facilitar o desenvolvimento e a manutenção se o aplicativo for grande e complexo, com muitos componentes interconectados. No entanto, uma arquitetura monolítica pode ser suficiente se o aplicativo for relativamente pequeno e simples.
- Nível Necessário de Escalabilidade: Se o aplicativo precisa ser escalonado rapidamente para atender às demandas em constante mudança, uma arquitetura de microsserviços pode ser uma escolha melhor. Como os microsserviços podem ser escalonados independentemente, você pode ajustar partes específicas do aplicativo conforme a necessidade.
- Nível de Flexibilidade Necessário: Se você precisa modificar ou atualizar componentes individuais do aplicativo sem afetar todo o sistema, uma arquitetura de microsserviços pode ser uma escolha melhor. Cada microsserviço pode ser desenvolvido, testado e implantado de forma independente.
- Recursos Disponíveis para Desenvolvimento e Manutenção: Se você possui uma equipe grande com as habilidades e recursos necessários para desenvolver e manter uma arquitetura de microsserviços, pode ser uma boa opção. No entanto, uma arquitetura monolítica pode ser mais gerenciável se sua equipe for pequena ou não tiver as habilidades necessárias.
Casos de Sucesso na Migração de Monolítico para Microsserviços
A decisão de migrar de uma arquitetura monolítica para uma de microsserviços dependerá das necessidades e objetivos específicos de seu aplicativo. É essencial avaliar cuidadosamente os prós e contras de cada estilo arquitetônico e escolher aquele que melhor atende às suas necessidades.
Analisaremos estudos de caso práticos para entender como grandes empresas tomam decisões de migração. Examinaremos os casos da Amazon e Netflix para descobrir como elas identificaram o momento certo para essa transição.
Estudo de Caso: Amazon
A Amazon, um gigante do varejo, inicialmente utilizava uma arquitetura monolítica para seu site. No entanto, com o crescimento da base de código e o aumento do número de desenvolvedores trabalhando na plataforma, tornou-se difícil separar as dependências e realizar alterações ou atualizações. Isso resultou em atrasos no desenvolvimento e desafios de codificação, além de dificultar o escalonamento da plataforma para atender às necessidades de sua base de clientes em rápido crescimento.
Para enfrentar esses desafios, a Amazon dividiu seus aplicativos monolíticos em aplicações menores, específicas de serviço, executadas de forma independente. Isso envolveu analisar o código-fonte e extrair unidades de código que serviam a um único propósito funcional, agrupando-as em uma interface de serviço da web e atribuindo a propriedade de cada serviço a uma equipe de desenvolvedores.
Fonte: Gráfico de dependência do serviço Amazon em tempo real
A abordagem de microsserviços permitiu que a Amazon fizesse alterações e atualizações em sua plataforma com facilidade. Além disso, possibilitou o escalonamento sob demanda de componentes específicos. Apesar dos desafios envolvidos na transição, os benefícios da arquitetura de microsserviços foram significativos. A plataforma de comércio eletrônico da Amazon agora processa mais de 2,5 bilhões de pesquisas de produtos diariamente e inclui milhões de produtos de centenas de milhares de vendedores.
Estudo de Caso: Netflix
A Netflix é uma empresa muito popular e reconhecida atualmente. Está disponível em 190 países e contava com mais de 223 milhões de assinantes pagos em 2022.
Em 2008, a Netflix enfrentou uma grave corrupção de banco de dados, um problema que persistiu por três longos dias. Este foi o momento em que a empresa percebeu os problemas de pontos únicos de falha no design monolítico. Assim, a Netflix migrou gradualmente da arquitetura monolítica para a arquitetura de microsserviços na nuvem, utilizando os serviços web da Amazon.
A Netflix levou anos para migrar suas aplicações voltadas para o cliente e aquelas não voltadas para o cliente. No entanto, os benefícios foram enormes. As horas de exibição mensais da empresa aumentaram significativamente, cerca de 1.000 vezes, entre 2008 e 2015, resultando em altas receitas e lucros.
Como Migrar seu Aplicativo de Monolítico para Microsserviços Manualmente?
Existem várias etapas que você pode seguir para migrar seu aplicativo de uma arquitetura monolítica para uma arquitetura de microsserviços manualmente:
No geral, a migração de uma arquitetura monolítica para uma de microsserviços pode ser complexa e demorada. É fundamental planejar e executar cuidadosamente a migração para garantir o sucesso.
Ferramentas Úteis para Migração de Monolítica para Microsserviços
Existem diversas ferramentas que podem auxiliar no processo de decomposição de uma aplicação monolítica em microsserviços. Por exemplo, Mono2Micro, Decomposition Tool e Decomposer da IBM são as ferramentas mais populares que ajudam nesse processo.
Essas ferramentas oferecem um conjunto de mecanismos automatizados ou semiautomatizados para identificar microsserviços e refatorar o código. Além disso, ajudam a configurar e gerenciar a infraestrutura necessária para hospedar os microsserviços.
Autodecomposição para Migração Monolítica para Microsserviços: Uma Tendência Futurista
O recente avanço em inteligência artificial e aprendizado de máquina revolucionou as abordagens tradicionais para realizar nossas tarefas. Não seria incrível se as máquinas pudessem executar tarefas complexas de decomposição monolítica para microsserviços?
Embora possa parecer fácil empregar IA para auxiliar na decomposição de um aplicativo monolítico em microsserviços, ainda é um caminho cheio de desafios. É por isso que você encontra apenas alguns estudos completos sobre essa tarefa.
Abdullah et al. propôs uma abordagem de aprendizado não supervisionado para a autodecomposição de aplicativos da web em microsserviços. O diagrama conceitual a seguir mostra o funcionamento geral do processo de autodecomposição.
Fonte: Abdullah, M., Iqbal, W., & Erradi, A. (2019). Abordagem de aprendizado não supervisionado para autodecomposição de aplicativos da Web em microsserviços. Jornal de Sistemas e Software, 151, 243-257.
O processo de autodecomposição segue três etapas simples.
Etapa 01: Acessar os logs de acesso da URI
Cada página da web em um site tem um identificador de recurso uniforme exclusivo (URI). Felizmente, os servidores da web que hospedam esses aplicativos mantêm logs de acesso (por exemplo, tempo de resposta e tamanho do documento) a esses URIs. A primeira etapa é reunir esses logs de acesso.
Etapa 02: Aplicar o algoritmo ML de agrupamento
Um algoritmo de agrupamento é um método de aprendizado de máquina não supervisionado que, dado um conjunto de pontos de dados, cria K clusters com pontos de dados de natureza semelhante. Esse algoritmo de agrupamento, quando alimentado com os dados históricos de logs de acesso, cria clusters de URIs com tempo de acesso e tamanho de documento de resposta semelhantes.
Etapa 03: Implantação de clusters para microsserviços
Você pode criar um microsserviço para cada cluster de URIs. Em seguida, você pode implantar esses microsserviços em qualquer infraestrutura de nuvem.
Observação: Essa técnica de autodecomposição é específica para aplicações web monolíticas e é apresentada apenas para dar uma ideia sobre as últimas tendências do momento.
Melhores Práticas para Migrar de Arquitetura Monolítica para Microsserviços
Aqui estão algumas práticas recomendadas para seguir ao migrar de uma arquitetura monolítica para uma arquitetura de microsserviços:
- Comece Pequeno: Geralmente é melhor começar migrando uma parte pequena e independente da aplicação para uma arquitetura de microsserviços. Isso permite que você aprenda com o processo e faça os ajustes necessários antes de abordar as partes maiores do aplicativo.
- Identifique os Microsserviços Certos: Identifique cuidadosamente as funcionalidades de negócio da sua aplicação. Também requer determinar se essas funcionalidades podem ser implementadas como microsserviços independentes.
- Projete Interfaces Claras: Certifique-se de que as interfaces entre os microsserviços sejam bem definidas e fáceis de usar. Isso facilitará o desenvolvimento e a manutenção dos microsserviços.
- Use Contêineres: Os contêineres podem facilitar a implantação e o gerenciamento de microsserviços, permitindo que você empacote o microsserviço e suas dependências em uma única unidade independente.
- Use uma Infraestrutura Compatível com Microsserviços: Para suportar uma arquitetura de microsserviços, você precisará de uma infraestrutura que possa lidar com o aumento da complexidade e do tráfego gerado pelos microsserviços. Isso pode envolver o uso de tecnologias como malhas de serviço, gateways de API e rastreamento distribuído.
- Teste Minuciosamente: Teste minuciosamente os microsserviços para garantir que estejam funcionando conforme o esperado e que as interfaces entre eles estejam funcionando corretamente.
- Monitore e Gerencie os Microsserviços: É importante monitorar seu desempenho e integridade e tomar as medidas adequadas caso surjam problemas. Isso pode envolver o uso de ferramentas como análise de log, monitoramento de desempenho e rastreamento de erros.
Resumindo, planejamento e execução cuidadosos são a chave para uma migração bem-sucedida. Ao seguir essas práticas recomendadas, você pode garantir que a migração ocorra sem problemas, atingindo o objetivo.
Conclusão
A arquitetura de microsserviços é a mais flexível e escalável para a era moderna da computação em nuvem. Ela permite escalonar partes específicas da aplicação conforme a necessidade e modificar ou atualizar serviços individuais sem afetar toda a aplicação. No entanto, também pode ser mais complexo de desenvolver e manter.
Por fim, a escolha do estilo de arquitetura dependerá das necessidades e objetivos específicos da sua aplicação. Os fatores a serem considerados incluem o tamanho e a complexidade da aplicação, o nível necessário de escalabilidade e flexibilidade, e os recursos disponíveis para desenvolvimento e manutenção.