Cuándo, por qué y cómo hacer la transición

Debe pensar detenidamente antes de decidir migrar su aplicación monolítica al equivalente de microservicios. Perder el momento adecuado para hacer la transición puede resultar en quedar muy por detrás de sus competidores.

En los últimos años, pasar de arquitecturas monolíticas a microservicios se ha convertido en una tendencia popular en el desarrollo de software. A medida que las organizaciones buscan mejorar la escalabilidad y la flexibilidad de sus aplicaciones, pasar de una arquitectura monolítica a una arquitectura de microservicios se está convirtiendo en una opción cada vez más popular. Pero, ¿qué es exactamente esta transición y por qué podría ser la opción correcta para su organización?

En este artículo se analizan las diferencias entre las arquitecturas monolítica, de N niveles y de microservicio. También analiza cuándo y cómo migrar a una arquitectura de microservicio.

¿Qué es una arquitectura monolítica?

Una arquitectura monolítica es un patrón de diseño de software en el que toda la aplicación se construye como una sola unidad autónoma. En una arquitectura monolítica, todos los componentes de la aplicación, incluida la interfaz de usuario, la lógica comercial y el almacén de datos, se combinan en una sola base de código.

Ventajas 👍

• Simple: la arquitectura monolítica es fácil de entender y fácil de trabajar.
• Fácil implementación: una aplicación monolítica es una sola entidad, lo que facilita su implementación.
• Rendimiento mejorado: el intercambio de datos entre componentes en una aplicación monolítica es más rápido, lo que da como resultado un rendimiento mejorado.
• Ahorro de costos: desarrollar una arquitectura monolítica puede ser menos costoso que desarrollar otras arquitecturas.
• Familiaridad: muchos desarrolladores están familiarizados con las arquitecturas monolíticas y pueden preferir este enfoque.

Contras 👎

• Problemas de flexibilidad: cambiar un componente puede afectar a todo el sistema en una arquitectura monolítica.
• Dificultades de escalado. Escalar una aplicación monolítica requiere escalar todo el sistema.
• Mayores costos de mantenimiento: mantener una arquitectura monolítica puede ser costoso y llevar mucho tiempo a medida que la aplicación crece y se vuelve más compleja.
• Reutilización de código limitada. Reutilizar código en diferentes partes de una aplicación en una arquitectura monolítica puede ser un desafío.

¿Qué es una arquitectura escalonada?

En una arquitectura en capas, dividimos el sistema en varias capas o capas. Estas capas funcionan juntas para realizar una función específica. Primero, cada capa es responsable de un aspecto específico del sistema. Luego se comunican entre sí para realizar la tarea.

En general, esta arquitectura funciona para separar problemas y utiliza capas para cada tarea específica. Por ejemplo, la siguiente imagen muestra la arquitectura de tres niveles de una aplicación MVC típica. El nivel modelo maneja las fuentes de datos y la vista sirve como nivel de presentación. El controlador actúa como un manejador entre el modelo y las capas de vista.

Una típica arquitectura MVC de tres niveles.

Ventajas 👍

• Seguridad mejorada: las diferentes capas de aplicación dificultan que los atacantes accedan a datos o funciones confidenciales.
• Escalabilidad mejorada. Los niveles se pueden escalar independientemente entre sí, lo que facilita el manejo de aumentos en la utilización o la carga del sistema.
• Mantenibilidad mejorada: la separación de tareas en una arquitectura escalonada hace que sea más fácil mantener y actualizar diferentes partes de la aplicación.
• Mayor flexibilidad: la arquitectura modular proporciona una mayor flexibilidad para agregar o cambiar las características. Además, la integración con otros sistemas también se simplifica.
• Reutilización de código avanzado. El diseño en capas admite la modularidad. Puede usar el mismo nivel de lógica de negocios con diferentes niveles de presentación.

Contras 👎

• Aumento de la complejidad: el uso de niveles múltiples puede aumentar la complejidad del sistema, lo que dificulta la comprensión y el mantenimiento.
• Mayor tiempo de desarrollo: la construcción de una arquitectura de varios niveles puede llevar más tiempo que una arquitectura de un solo nivel debido a las capas adicionales y la comunicación entre ellas.
• Aumento de la implementación y esfuerzo de personalización: la implementación y la personalización de un sistema de niveles múltiples puede ser más lento y complejo que un sistema de un solo nivel.
• Aumento de los requisitos de hardware e infraestructura. Una arquitectura de varios niveles puede requerir más recursos de hardware e infraestructura para funcionar correctamente.
• Mayor esfuerzo de prueba: probar un sistema de niveles múltiples puede ser más complejo y lento debido a las capas adicionales y la comunicación entre ellas.

¿Qué es una arquitectura de microservicio?

La arquitectura de microservicios divide una aplicación en pequeños servicios independientes que se comunican a través de API.

Microservicios

Este enfoque proporciona una mayor flexibilidad y escalabilidad porque cada servicio se puede desarrollar y implementar de forma independiente. Además, la ampliación hacia arriba o hacia abajo según la demanda se vuelve más fácil. Por lo tanto, la arquitectura de microservicios es particularmente adecuada para entornos en la nube donde los recursos se pueden asignar y liberar rápidamente según sea necesario.

Ventajas 👍

• Escalabilidad. Los microservicios pueden escalar independientemente entre sí, lo que permite que ciertas partes de la aplicación escala según sea necesario.
• Tolerancia a fallas: si falla un microservicio, otros servicios pueden continuar funcionando. Esto aumenta la resiliencia general de la aplicación.
• Modularidad: puede desarrollar, probar e implementar cada microservicio de forma independiente. Por lo tanto, cambiar o actualizar los servicios individuales se vuelve más manejable.
• Flexibilidad. Con los microservicios, tiene la capacidad de elegir diferentes tecnologías para diferentes servicios. Por lo tanto, le permite usar las mejores herramientas para cada trabajo.
• Facilidad de implementación. Puede implementar microservicios independientemente entre sí, lo que facilita la implementación de nuevas versiones de la aplicación.

Contras 👎

• Aumento de la complejidad: la gestión de múltiples servicios independientes puede ser más complejo.
• Requisitos de recursos más altos. Dirigir muchos servicios puede requerir más recursos e infraestructura.
• Aumento de la sobrecarga de comunicación: se requieren API para comunicarse entre los servicios.
• Mayor complejidad de pruebas y despliegue. Las pruebas y la implementación de muchos servicios pueden ser complejos.

Monolítico, de múltiples niveles y microservicios

La siguiente tabla resume todas las principales diferencias:

DEBUGGINGNONOYESEASE Nivel en escalabilidad.

Desde el monolito hasta los microservicios: ¿Cuál es el momento adecuado para hacer la transición?

No existe una respuesta única para esta pregunta, ya que la decisión de pasar de un monolítico a una arquitectura de microservicio dependerá de las necesidades y objetivos específicos de su aplicación. Aquí hay algunos factores a considerar al decidir hacer la transición:

• Tamaño de aplicación y complejidad. Una arquitectura de microservicios puede simplificar el desarrollo y el mantenimiento si su aplicación es grande y compleja, con muchos componentes interconectados. Sin embargo, una arquitectura monolítica puede ser suficiente si su aplicación es relativamente pequeña y simple.
• Nivel requerido de escalabilidad. Si su aplicación debe escalar rápida y fácilmente para cumplir con los requisitos cambiantes, una arquitectura de microservicios puede ser una mejor opción. Debido a que los microservicios pueden escalar independientemente entre sí, puede escalar ciertas partes de su aplicación para satisfacer sus necesidades.
• Nivel de flexibilidad requerido: si necesita poder cambiar o actualizar los componentes individuales de su aplicación sin afectar toda la aplicación, una arquitectura de microservicios puede ser la mejor opción. Esto se debe a que cada microservicio se puede desarrollar, probar e implementar de forma independiente.
• Recursos disponibles para el desarrollo y el mantenimiento: si tiene un gran equipo con las habilidades y recursos para desarrollar y mantener una arquitectura de microservicios, puede ser una buena opción para su aplicación. Sin embargo, una arquitectura monolítica puede ser más manejable si su equipo es pequeño o carece de las habilidades necesarias.

De monolito a microservicios: un viaje exitoso

En última instancia, la decisión de pasar de una arquitectura monolítica a una arquitectura de microservicios dependerá de las necesidades y objetivos específicos de su aplicación. Es importante evaluar cuidadosamente los pros y los contras de cada estilo arquitectónico y elegir el que mejor satisfaga las necesidades de su aplicación.

Puede esperar que los estudios de casos evalúen cómo las grandes empresas toman decisiones de migración. Discutamos los estudios de casos de Amazon y Netflix para ver cómo determinaron el momento adecuado para migrar.

Estudio de caso de Amazon

Amazon es un conocido gigante minorista que inicialmente utilizó una arquitectura monolítica para su sitio web. Sin embargo, a medida que aumentó la base del código y el número de desarrolladores que trabajaba en la plataforma aumentó, se volvió cada vez más difícil desenredar dependencias y realizar cambios o actualizaciones en la plataforma. Esto condujo a retrasos en el desarrollo y problemas de codificación, y dificultó escalar la plataforma para satisfacer las necesidades de una base de clientes en rápido crecimiento.

Para abordar estos problemas, Amazon dividió sus aplicaciones monolíticas en aplicaciones específicas de servicio más pequeñas e independientes. Esto implicó analizar el código fuente y extraer bloques de código que tenían un solo propósito funcional, incorporándolos a la interfaz de servicio web y asignando la propiedad de cada servicio a un equipo de desarrollo.

Fuente: Gráfico de dependencia del servicio en tiempo real de Amazon.

El enfoque de microservicios permitió a Amazon realizar fácilmente cambios y actualizaciones en su plataforma. También permitió que ciertos componentes escalar a pedido. A pesar de los desafíos asociados con la transición, los beneficios de la arquitectura de microservicios fueron significativos. La plataforma de comercio electrónico de Amazon actualmente procesa más de 2. 500 millones de consultas de búsqueda diariamente e incluye millones de productos de cientos de miles de vendedores.

Estudio de caso de Netflix

Netflix es una empresa muy popular y conocida hoy en día. Está disponible en 190 países y tiene más de 223 millones de usuarios que pagan a partir de 2022.

En 2008, Netflix enfrentó una importante corrupción de la base de datos y el problema persistió durante 3 largos días. Este fue el momento en que la compañía se dio cuenta de los problemas de fallas individuales de una estructura monolítica. Por lo tanto, Netflix pasó gradualmente de la arquitectura de microservicios monolíticos a la nube utilizando los servicios web de Amazon.

Netflix tardó años en migrar sus aplicaciones de clientes y no clientes. Sin embargo, los beneficios son enormes. Las horas de visualización mensuales de la compañía se dispararon 1, 000 veces entre 2008 y 2015, lo que resultó en altos ingresos y ganancias.

Cómo migrar manualmente su aplicación de un monolítico a una arquitectura de microservicio

Hay varios pasos que puede seguir para migrar (manualmente) su aplicación desde la arquitectura monolítica hasta el microservicio:

En general, la transición de una arquitectura monolítica a una microservicio puede ser compleja y lento. Para garantizar el éxito, es importante planificar y ejecutar cuidadosamente la migración.

Herramientas prácticas para migrar de monolito a microservicios

Existen varias herramientas que pueden ayudar en el proceso de descomposición de una aplicación monolítica en microservicios. Por ejemplo, IBM Mono2Micro, la herramienta de descomposición y el descompositor son las herramientas más populares que ayudan en el proceso de descomposición.

Estas herramientas proporcionan un conjunto de mecanismos automatizados o semiautomicados para identificar microservicios y código de refactorización. También ayudan a configurar y administrar la infraestructura requerida para alojar microservicios.

Descomposición automatizada para moverse del monolito a los microservicios: una tendencia futurista

El reciente boom en la inteligencia artificial y el aprendizaje automático ha revolucionado los enfoques tradicionales para resolver nuestros problemas.¿No sería genial si las máquinas pudieran realizar tareas de descomposición de microservicios monolíticos complejos?

Si bien puede parecer fácil usar la IA para descomponer una aplicación monolítica en microservicios. Sin embargo, es un camino lleno de desafíos. Es por eso que encontrarás solo unos pocos estudios completos sobre esta tarea.

Abdullah et al. propuso un enfoque de aprendizaje no supervisado para la descomposición automática de aplicaciones web en microservicios. El siguiente diagrama conceptual muestra el funcionamiento general del proceso de descomposición automática.

Fuente: Abdullah, M., Iqbal, V., & amp; Erradi, A. (2019). Un enfoque de aprendizaje no supervisado para la descomposición automática de aplicaciones web en microservicios. Journal of Systems and Software Engineering, 151, 243-257.

El proceso de descomposición automática consta de tres pasos simples.

Paso 01. Acceso a los registros de acceso URI

Cada página web en un sitio web tiene un identificador de recursos universal único (URI). Afortunadamente, los servidores web que alojan tales aplicaciones mantienen registros de acceso (por ejemplo, tiempo de respuesta y tamaño del documento) a estos URI. El primer paso es recopilar estos registros de acceso.

Paso 02: aplique el algoritmo de agrupación de ML

Un algoritmo de agrupación es una técnica de aprendizaje automático no supervisado que, dado un conjunto dado de puntos de datos, crea K clústeres que tienen puntos de datos de naturaleza similar. Este algoritmo de agrupación cuando se alimenta con datos de registro de acceso histórico crea grupos de URI con un tiempo de documento de acceso y tiempo de respuesta similar.

Paso 03. Implementar clústeres en microservicios

Puede crear un microservicio para cada clúster URI. Luego puede implementar estos microservicios en cualquier infraestructura en la nube.

Nota. Este método de descomposición automática es específico de las aplicaciones web monolíticas y se presenta solo para darle una idea de las últimas tendencias de esa época.

Recomendaciones para pasar de un monolítico a una arquitectura de microservicio

Aquí hay algunas pautas a seguir al pasar del monolítico a la arquitectura de microservicio:

• Comience pequeño: a menudo es mejor comenzar migrando una pequeña parte independiente de su aplicación a una arquitectura de microservicio. Esto le permite aprender del proceso y hacer los ajustes necesarios antes de pasar a partes más grandes de la aplicación.
• Identificar los microservicios correctos. Defina cuidadosamente las capacidades comerciales de su aplicación. También debe determinar si estas capacidades son realizables como microservicios independientes.
• Crea interfaces claras. Asegúrese de que las interfaces entre microservicios estén claramente definidas y fáciles de usar. Esto hará que los microservicios sean más fáciles de desarrollar y mantener.
• Usar contenedores. Los contenedores simplifican la implementación y administración de microservicios al permitirle empaquetar un microservicio y sus dependencias en un solo módulo autónomo.
• Use infraestructura amigable para microservicios. Para admitir una arquitectura de microservicios, necesitará una infraestructura que pueda manejar el aumento de la complejidad y el tráfico generado por los microservicios. Esto puede incluir el uso de tecnologías como cuadrículas de servicio, puertas de enlace API y rastreo distribuido.
• Prueba exhaustiva. Pruebe los microservicios a fondo para asegurarse de que funcionen correctamente y que las interfaces entre ellos funcionen correctamente.
• Monitorear y administrar microservicios. Es importante monitorear su desempeño y salud y tomar medidas apropiadas si surgen problemas. Esto puede incluir el uso de herramientas como análisis de registro, monitoreo del rendimiento y seguimiento de errores.

En resumen, la planificación y la ejecución cuidadosa son clave para una migración exitosa. Siguiendo estas mejores prácticas, puede asegurarse de que la migración vaya sin problemas, cumpliendo con el mismo propósito.

Conclusión

La arquitectura de microservices es la arquitectura más flexible y escalable para la era actual de la computación en la nube. Le permite escalar partes específicas de su aplicación según sea necesario, y cambiar o actualizar los servicios individuales sin afectar toda la aplicación. Sin embargo, también puede ser más difícil de desarrollar y mantener.

En última instancia, la elección del estilo de arquitectura dependerá de las necesidades y objetivos específicos de su aplicación. Los factores a considerar incluyen el tamaño y la complejidad de la aplicación, el nivel de escalabilidad y flexibilidad requeridos, y los recursos disponibles para el desarrollo y el mantenimiento.