معماری میکروسرویس (MicroService) چیست؟

معماری میکروسرویس (Microservice Architecture) یکی از رویکردهای جدید در طراحی و توسعه نرم‌افزارهای مدرن به شمار می‌آید که در سال‌های اخیر توجه بسیاری از شرکت‌های فناوری و تیم‌های برنامه‌نویسی را به خود جلب کرده است. در این معماری، سیستم‌های بزرگ به مجموعه‌ای از سرویس‌های کوچک، مستقل و قابل‌استقرار تبدیل می‌شوند که هرکدام وظیفه خاص خود را دارند و می‌توانند به‌صورت جداگانه توسعه و بعد از تست، به اجرا در بیایند.
شاید در نگاه اول این مدل یک ساختاری ایدئال و بدون نقص به نظر برسد، اما سوال اینجاست که آیا همیشه انتخاب معماری میکروسرویس، تصمیم درستی است؟ اگر در حال توسعه یک پروژه نرم‌افزاری هستید یا با مفاهیم معماری سیستم‌ها سروکار دارید، در ادامه این مقاله از بلاگ آسا با ما همراه باشید.

میکروسرویس (Microservice) چیست؟

معماری میکروسرویس یکی از رویکردهای نوین و تحول‌ساز در توسعه سیستم‌های نرم‌افزاری محسوب می‌شود که در سال‌های اخیر با استقبال گسترده‌ای از سوی توسعه‌دهندگان مواجه شده است.

در این معماری، یک اپلیکیشن بزرگ به مجموعه‌ای از سرویس‌های کوچک و مستقل تقسیم می‌شود که هر یک وظیفه مشخصی دارند و به‌صورت جداگانه قابل توسعه، استقرار و نگهداری هستند. این سرویس‌ها معمولا به‌صورت مستقل توسط تیم‌های مختلف توسعه داده می‌شوند و با حداقل وابستگی به یکدیگر کار می‌کنند.

ویژگی‌هایی مانند استقلال عملکردی، کاهش پیچیدگی، مقیاس‌پذیری بهتر، و تسهیل در به‌روزرسانی یا رفع اشکال، از جمله مزایای مهم این معماری هستند. همین مزایا باعث شده‌اند معماری میکروسرویس به گزینه‌ای محبوب برای طراحی و پیاده‌سازی اپلیکیشن‌های بزرگ، مقیاس‌پذیر و پیچیده تبدیل شود.

به زبان ساده‌تر برای پیاده‌سازی یک سیستم نرم‌افزاری باید از یک راه‌حل علمی و تکنیکی استفاده کرد که به آن معماری نرم‌افزار می‌گویند. در واقع معماری نرم‌افزار مجموعه‌ای از تصمیم‌هاست که می‌توانند بر چگونگی سرعت، امنیت و کنترل‌‌پذیری پروژه و موفقیت آن تاثیر به‌سزایی داشته باشد.

• اگر در حال توسعه یک سیستم پیچیده و Server Side باشیم، این سیستم باید طیف وسیعی از کلاینت‌ها را پوشش دهد؛ مانند: کلاینت‌های Desktop و کلاینت‌های Mobile 
• از طرف دیگر ممکن است که همین نرم‌افزار، APIهایی را برای استفاده در نرم‌افزارهای دیگر داشته باشد و یا حتی توسط یک وب‌سرویس با سیستم‌های دیگر در ارتباط باشد.
• چنین نرم‌افزاری می‌تواند به یک درخواست http از لایه Business، ارتباط با بانک اطلاعاتی و یا تبادل پیام با سیستم‌های دیگر با فرمت‌های html / json / xml پاسخ دهد.
• در واقع این سیستم متشکل از اجزای منطقی مختلفی است که متناسب با عملیات مختلف، با یکدیگر در تعامل هستند.

ویژگی‌های معماری میکروسرویس

معماری میکروسرویس به‌عنوان یک رویکرد محبوب برای توسعه و استقرار نرم‌افزارهای مدرن ویژگی‌های خاص و منحصربه‌فردی دارد. برای اینکه بتوانید از این معماری استفاده کنید، باید قبل از هر چیزی با این ویژگی‌ها آشنا شوید. در ادامه، مهم‌ترین ویژگی‌های معماری میکروسرویس‌ها را بیان می‌کنیم:

• اجزای مستقل (Componentization via Services): هر سرویس یک جزء مستقل است که می‌توانید بدون اینکه روی سایر بخش‌ها اثر بگذارد، آن را به‌صورت جداگانه جایگزین یا به‌روزرسانی کنید.
• سازماندهی بر اساس قابلیت‌های کسب‌وکار (Organized around Business Capabilities): سرویس‌ها به‌جای تقسیم‌بندی فنی، بر اساس عملکردهای اصلی کسب‌وکار طراحی می‌شوند و در آن حوزه مسئولیت کاملی دارند.
• محصول‌محور نه پروژه‌محور (Products not Projects): تیم‌ها مسئول کل چرخه عمر سرویس (از توسعه گرفته تا استقرار و نگهداری) هستند. این فلسفه مشابه فلسفه آمازون («ساختی؟ پس اجراش هم کن») است.
• نقاط پایانی هوشمند، لوله‌های ساده (Smart Endpoints and Dumb Pipes): ارتباط بین سرویس‌ها ساده و سبک است (برای مثال، از طریق REST یا messaging)، اما هر سرویس منطق و پردازش خود را دارد.
• حاکمیت غیرمتمرکز (Decentralized Governance): میکروسرویس‌ها به تیم‌ها اجازه می‌دهند تا ابزارها و روش‌های موردنظر خود را انتخاب کنند، اما بهترین روش‌ها از طریق اشتراک‌گذاری کد و تجربه گسترش پیدا می‌کنند.
• مدیریت داده غیرمتمرکز (Decentralized Data Management): حتی اگر فناوری‌های مختلفی در بین سرویس‌ها استفاده شده باشد، هر سرویس می‌تواند پایگاه‌داده اختصاصی خود را داشته باشد.
• خودکارسازی زیرساخت (Infrastructure Automation): استقرار و پیکربندی هر سرویس به‌صورت خودکار انجام می‌شود تا تحویل سریع‌تر و بدون خطا صورت گیرد.
• طراحی مقاوم در برابر خطا (Design for Failure, Resilience): معماری میکروسرویس‌ها به‌گونه‌ای است که خطا در یک سرویس، سایر بخش‌ها را مختل نمی‌کند و سرویس‌ها باید به‌طور مستقل بازیابی شوند.
• قابلیت مقیاس‌پذیری بالا (Scalable): چون هر سرویس مستقل عمل می‌کند، می‌توانید بدون نیاز به تغییر در کل سیستم، آن را به‌صورت جداگانه مقیاس‌پذیر کنید.
• فناوری‌محور نبودن (Technology Agnostic): میکروسرویس‌ها می‌توانند با زبان‌ها و فناوری‌های مختلف نوشته شوند، به همین دلیل می‌توانید برای هر نیاز، ابزار مناسب را انتخاب کنید.

مقایسه معماری Monolithic با Microservices

معماری یکپارچه (Monolithic Architecture) و معماری میکروسرویس (Microservices Architecture) دو رویکرد بنیادین در طراحی نرم‌افزار هستند. در معماری یکپارچه، تمام بخش‌های نرم‌افزار مانند ماژول‌های تجاری، لایه‌های داده و واسط‌های کاربری در قالب یک برنامه‌ی واحد توسعه و اجرا می‌شوند. این نوع معماری برای پروژه‌های کوچک یا تیم‌های کم‌تجربه، ساده‌تر و سریع‌تر است. اما با بزرگ‌تر شدن پروژه، پیچیدگی و وابستگی بخش‌ها به یکدیگر افزایش می‌یابد که منجر به مشکلاتی در نگهداری، مقیاس‌پذیری، و استقرار می‌شود.

در مقابل، معماری میکروسرویس به جای ساخت یک نرم‌افزار یکپارچه، سیستم را به مجموعه‌ای از سرویس‌های کوچک، مستقل و مرتبط تقسیم می‌کند. هر سرویس مسئول انجام یک وظیفه‌ی خاص است، پایگاه داده‌ی خودش را دارد و می‌تواند به‌صورت مستقل توسعه، تست و استقرار یابد. این رویکرد باعث افزایش سرعت توسعه، مقیاس‌پذیری بهتر، و تاب‌آوری بیشتر می‌شود. با این حال، چالش‌هایی مانند مدیریت ارتباط بین سرویس‌ها، هماهنگی استقرار و مانیتورینگ دقیق‌تر را نیز به همراه دارد.

مزایای استفاده از معماری میکروسرویس چیست؟

استفاده از معماری میکروسرویس‌ مزایای بسیار خوبی به همراه دارد، به همین دلیل بسیاری از توسعه‌دهندگان برای توسعه نرم‌افزارهای مدرن، مقیاس‌پذیر و قابل نگهداری از آن استفاده می‌کنند. در ادامه مهم‌ترین مزایای معماری میکروسرویس را معرفی می‌کنیم:

• استقلال تیم‌ها: تیم‌های مختلف می‌توانند بدون اینکه تداخل مستقیمی با یکدیگر داشته باشند، به‌طور همزمان روی سرویس‌های جداگانه کار کنند.
• افزایش پایداری سیستم: خرابی در یک سرویس، تاثیری بر سایر سرویس‌ها ندارد. این ویژگی باعث افزایش قابلیت اطمینان کل سامانه می‌شود.
• مقیاس‌پذیری هدفمند: هر سرویس می‌تواند به‌طور مستقل مقیاس‌پذیر باشد، یعنی می‌توانید منابع بیشتری را فقط به سرویس‌های پرمصرف اختصاص دهید.
• انعطاف‌پذیری در انتخاب فناوری: تیم‌ها می‌توانند برای هر سرویس، بهترین زبان برنامه‌نویسی یا تکنولوژی را انتخاب کنند و وابسته به یک پلتفرم خاص نباشند.
• تحویل سریع‌تر ویژگی‌ها: ویژگی‌های جدید به‌دلیل کوچک بودن سرویس‌ها و چرخه عمر کوتاه‌تر توسعه، با سرعت بیشتری قابل پیاده‌سازی و انتشار هستند.
• توسعه و نگهداری آسان‌تر: سرویس‌های کوچک‌تر با کدهای کمتر، ساده‌تر توسعه و دیباگ می‌شوند (مخصوصا در مقایسه با برنامه‌های مونو‌لیتی بزرگ).
• امکان استفاده مجدد (Reusability): سرویس‌های مشترک می‌توانند توسط بخش‌های مختلف سیستم یا حتی پروژه‌های دیگر مورد استفاده مجدد قرار بگیرند.
• سازگاری با DevOps و CI/CD: معماری میکروسرویس‌ به‌طور طبیعی با روندهای نوین توسعه مانند استقرار مداوم (CI/CD) و تیم‌های DevOps هماهنگ است.

معایب معماری میکروسرویس چیست؟

بعد از آشنایی با مزایا، احتمالا با این سوال مواجه می‌شوید که معایب معماری میکروسرویس چیست؟ در پاسخ به این سوال باید گفت که معماری میکروسرویس چالش‌ها و معایب مختلفی دارد که مهم‌ترین آن‌ها شامل موارد زیر می‌شود:

• پیچیدگی ارتباط بین سرویس‌ها: مدیریت ارتباط بین سرویس‌ها، تاخیرهای شبکه و کنترل خطاها بسیار پیچیده‌تر از مدل‌های سنتی است.
• هماهنگی و تست دشوارتر: تست‌کردن سرویس‌های جداگانه و اطمینان از هماهنگی آن‌ها در محیط واقعی، نیازمند زیرساخت و استراتژی‌های خاص است.
• مدیریت داده پراکنده: ازآنجایی‌که هر سرویس پایگاه‌داده خود را دارد، حفظ یکپارچگی داده و اجرای تراکنش‌های توزیع‌شده بسیار چالش‌برانگیز است.
• افزایش بار عملیاتی: کارهای مختلفی مانند پایش (Monitoring)، لاگ‌گیری، نسخه‌بندی و نگهداری تعداد زیادی سرویس، می‌تواند فشار عملیاتی بالایی ایجاد کند.
• نیاز به مهارت و فرهنگ سازمانی پیشرفته: معماری میکروسرویس نیاز به تیم‌هایی با تجربه، استقلال بالا و فرهنگ DevOps دارد که در همه سازمان‌ها موجود نیست.
• نیاز به زیرساخت قوی: پیاده‌سازی این معماری به ابزارها و بسترهایی مانند Kubernetes، CI/CD، Service Mesh و … نیاز دارد.

چگونه میکروسرویس‌ها مقیاس‌پذیری را افزایش می‌دهند؟

یکی از مهم‌ترین و برجسته‌ترین مزایای معماری میکروسرویس، قابلیت مقیاس‌پذیری است. این ویژگی به سیستم اجازه می‌دهد که در مواجهه با افزایش بار کاری، بدون افت عملکرد رشد کند و همچنان پاسخ‌گو باقی بماند.

نکته مهمی که باید در اینجا به آن توجه کنید، راه‌های مختلف برای پیاده‌سازی این مقیاس‌پذیری است. در واقع میکروسرویس‌ها به کمک راه‌های مختلفی این مقیاس‌پذیری را افزایش می‌دهند که ما در ادامه مهم‌ترین آن‌ها را معرفی می‌کنیم:

۱. مقیاس‌پذیری افقی (Horizontal Scaling)

در مقیاس‌پذیری افقی به‌جای تقویت یک سرور، تعداد بیشتری از نمونه‌های یک سرویس به صورت موازی اجرا می‌شوند تا بار بیشتری را مدیریت کنند. این روش نسبت به مقیاس‌پذیری عمودی (اضافه‌کردن منابع سخت‌افزاری به یک سرور) هزینه‌ کمتر و انعطاف‌پذیری بیشتری دارد. همچنین با ابزارهایی مانند Kubernetes یا AWS Auto Scaling، می‌توانید این فرایند را به‌صورت خودکار انجام دهید. با انجام این کار می‌توانید شاهد نتایج مهمی مانند توزیع بار، افزایش تحمل خطا و بهبود در دسترس بودن سیستم باشید.

۲. سرویس‌های بدون وضعیت (Stateless Services)

طراحی سرویس‌ها به‌صورت بدون‌ وضعیت، یک اصل کلیدی برای مقیاس‌پذیری است. در واقع سرویس‌ها داده‌ خاصی از درخواست‌های قبلی نگه نمی‌دارند و هر درخواست می‌تواند توسط هر نمونه‌ای از سرویس پردازش شود. همین ویژگی باعث می‌شود که سرویس‌ها بدون وابستگی به موقعیت یا حافظه خاصی، به‌راحتی قابل‌تکثیر و مقیاس‌پذیر باشند. همچنین این ساختار امکان بازیابی آسان‌تر از خطاها و توزیع یکنواخت بار را فراهم می‌کند.

۳. تعادل بار (Load Balancing)

استفاده از ابزارهای تعادل بار مانند NGINX یا HAProxy، به سیستم کمک می‌کند تا ترافیک ورودی را به‌صورت هوشمند بین نمونه‌های مختلف یک سرویس تقسیم کند. این کار از فشار بیش‌ازحد بر یک نمونه جلوگیری می‌کند و حتی باعث افزایش پایداری و سرعت پاسخ‌دهی کل سیستم نیز می‌شود. همچنین Load Balancer نقش مهمی در جلوگیری از گلوگاه‌های ترافیکی دارد و یکی از اصول جدانشدنی در زیرساخت میکروسرویس‌محور است.

۴. مقیاس‌پذیری خودکار (Auto Scaling)

درصورت پیاده‌سازی Auto Scaling، سیستم شما می‌تواند به‌طور خودکار و هوشمند، تعداد نمونه‌های سرویس را باتوجه‌به بار لحظه‌ای افزایش یا کاهش دهد. در واقع زمان‌هایی که ترافیک بالا می‌رود، سرویس‌ها به‌طور خودکار گسترش پیدا می‌کنند و هنگام کاهش بار، منابع آزاد می‌شوند. ابزارهایی مانند Kubernetes HPA و AWS Auto Scaling در این زمینه بسیار کاربردی‌اند. این رویکرد عملکرد را حفظ می‌کند و بهینه‌سازی در مصرف منابع و کاهش هزینه را هم به همراه دارد.

۵. شاردینگ دیتابیس (Database Sharding)

Database Sharding روشی شناخته‌شده برای تقسیم داده‌ها در چند پایگاه داده یا گره مجزا است تا از فشار بر یک دیتابیس مرکزی جلوگیری شود. این تقسیم‌بندی باعث می‌شود که داده‌ها موازی پردازش شوند و پاسخ‌دهی به درخواست‌ها سریع‌تر انجام شود. در سیستم‌های بزرگ و داده‌محور، شاردینگ یکی از حیاتی‌ترین راهکارها برای حفظ عملکرد بالا و مقیاس‌پذیری در لایه پایگاه داده محسوب می‌شود.

۶. ارتباطات غیرهمزمان (Asynchronous Communication)

سرویس‌ها می‌توانند با استفاده از روش‌های ارتباط غیرهمزمان مانند صف پیام (Message Queue)، بدون انتظار برای پاسخ فوری از یکدیگر، وظایف خود را انجام دهند. این مدل ارتباطی، سرویس‌ها را از یکدیگر مستقل می‌کند و امکان مقیاس‌پذیری مجزای هر سرویس را به وجود می‌آورد. همچنین ابزارهایی مانند Kafka و RabbitMQ در پیاده‌سازی این ساختار بسیار موثر هستند و به کاهش محدودیت و چالش در سیستم کمک می‌کنند.

۷. کش‌گذاری (Caching)

ذخیره‌سازی موقت داده‌های پرتکرار در حافظه (Cache) باعث کاهش تعداد درخواست‌ها به پایگاه داده و افزایش سرعت پاسخ‌دهی سرویس‌ها می‌شود. انجام این کار برای سرویس‌هایی که خواندن اطلاعات در آن‌ها زیاد است، یک روش موثر به شمار می‌آید.

شما می‌توانید با استفاده از ابزارهایی مانند Redis یا Amazon ElastiCache، داده‌ها را در سطح سرویس یا مشترک بین سرویس‌ها کش کنید. با انجام این کار، می‌توانید شاهد نتایج مهمی مانند بهبود قابل‌توجه در مقیاس‌پذیری و تجربه کاربری روان‌تر باشید.

۸. ذخیره‌سازی چندگانه (Polyglot Persistence)

در معماری میکروسرویس، هر سرویس می‌تواند از نظر نوع داده‌ها و مدل‌های ذخیره‌سازی نیازهای متفاوتی داشته باشد. شما می‌توانید با استفاده از رویکرد Polyglot Persistence برای هر سرویس، مناسب‌ترین نوع پایگاه داده (SQL، NoSQL، یا In-Memory) را انتخاب کنید. این رویکرد باعث بهینه‌سازی عملکرد سرویس‌ها (به‌صورت مجزا) و افزایش مقیاس‌پذیری کل سیستم می‌شود.

۹. خردسازی سرویس‌ها (Service Decomposition)

یکی از اصول پایه‌ای برای مقیاس‌پذیری، تجزیه‌ سرویس‌های بزرگ و پیچیده به میکروسرویس‌های کوچک و مستقل است. این کار می‌تواند مدیریت سیستم را ساده‌تر کند و حتی اجازه دهد که هر سرویس به‌صورت جداگانه مقیاس‌پذیر باشد. به این ترتیب، منابع به شکل هدفمند تخصیص داده می‌شوند و عملکرد کلی سیستم بهبود پیدا می‌کند.

۱۰. دروازه API (API Gateway)

API Gateway در معماری میکروسرویس نقش مرکز فرماندهی ترافیک را ایفا می‌کند. این دروازه مدیریت درخواست‌ها را انجام می‌دهد و سپس آن‌ها را به‌صورت موثر به سرویس‌های مناسب هدایت می‌کند. همچنین می‌تواند مسئولیت‌هایی مانند احراز هویت، محدودسازی نرخ درخواست و مسیریابی هوشمند را بر عهده بگیرد. در نهایت با انجام این کار، بار سرویس‌ها کاهش پیدا می‌کند و مسیرهای ارتباطی بهینه‌تر می‌شوند.

۱۱. مش سرویس (Service Mesh)

Service Mesh یک لایه زیرساختی است که ارتباط بین میکروسرویس‌ها را به‌شکل هوشمندانه مدیریت می‌کند. این لایه می‌تواند با استفاده از ابزارهایی مانند Istio یا Linkerd، مسیریابی، تعادل بار، امنیت و مانیتورینگ را به‌صورت متمرکز انجام دهید. همچنین این ساختار باعث کاهش پیچیدگی در هر سرویس و بهینه‌سازی ارتباطات داخلی می‌شود. طبیعتا چنین اتفاقات مهمی می‌توانند مقیاس‌پذیری سیستم را به‌طور چشمگیری افزایش دهند.

۱۲. معماری مبتنی بر رویداد (Event-Driven Architecture)

در این مدل، سرویس‌ها به‌جای فراخوانی مستقیم یکدیگر، از طریق رویدادها با هم ارتباط برقرار می‌کنند. در واقع هر سرویس می‌تواند بدون اینکه به زمان‌بندی سرویس‌های دیگر وابسته باشد، رویدادها را دریافت و پردازش کند. این استقلال عملکردی، قابلیت مقیاس‌پذیری مستقل برای هر سرویس را فراهم می‌کند و در سیستم‌های هماهنگ مانع از محدودیت‌های عملکردی رایج می‌شود.

۱۳. مقیاس‌پذیری افقی پایگاه داده (Horizontal Database Scaling)

پایگاه داده‌ها هم باید به‌مانند سرویس‌ها توانایی رشد هم‌زمان با بار سیستم را داشته باشند. مقیاس‌پذیری افقی دیتابیس با اضافه کردن گره‌های جدید، (مخصوصا در پایگاه‌داده‌های NoSQL مانند Cassandra یا MongoDB)، این امکان را فراهم می‌کند. در واقع با انجام این کار، سیستم می‌تواند حجم بیشتری از داده را بدون افت کارایی پردازش کند.

۱۴. محدودسازی نرخ درخواست (Rate Limiting and Throttling)

برای اینکه پایداری سیستم را حفظ کنید، باید مطمئن شوید که هیچ سرویس یا کاربری نمی‌تواند بار بیش‌ازحدی وارد کند. پیاده‌سازی Rate Limiting و Throttling با ابزارهایی مانند NGINX یا Envoy، از ترافیک ناگهانی و فشار زیاد جلوگیری می‌کند. این روش به توزیع عادلانه منابع کمک می‌کند و سیستم را (حتی در شرایط پیک) مقیاس‌پذیر و پایدار نگه می‌دارد.

۱۵. مستندسازی و آموزش تیم (Documentation and Training)

حتی اگر بهترین استراتژی‌ها را به‌درستی پیاده‌سازی کنید، بعد از مدت کوتاهی اثربخشی خود را از دست می‌دهند. برای غلبه بر این چالش مهم، باید مستندسازی و آموزش تیم‌های خود را در اولویت قرار دهید. در واقع آموزش تیم‌ها درباره اصول مقیاس‌پذیری و مستندسازی دقیق ابزارها و روش‌ها، تضمین می‌کند که همه اعضای تیم در یک راستا عمل کنند. این هم‌راستایی خطاها را کاهش می‌دهد و حتی عملکرد و مقیاس‌پذیری کلی سیستم را هم بالا می‌برد.

بهترین زبان‌ها برای توسعه میکروسرویس‌ها

حال که به‌خوبی می‌دانید معماری میکروسرویس چیست و چگونه مقیاس‌پذیری را افزایش می‌دهد، بهتر است با بهترین زبان‌ها برای توسعه آن آشنا شوید. نکته مهمی که باید در اینجا به آن توجه کنید این است که هنگام انتخاب زبان برنامه‌نویسی برای معماری میکروسرویس‌ها، معیارهایی مانند عملکرد، پشتیبانی از چندسکویی (cross-platform)، وجود اکوسیستم غنی، قابلیت توسعه‌پذیری و پشتیبانی از ابزارهای مقیاس‌پذیر اهمیت زیادی دارند. زبان‌هایی که در ادامه معرفی می‌کنیم، هریک ویژگی‌هایی دارند که آن‌ها را به گزینه‌هایی قدرتمند برای توسعه میکروسرویس‌ها تبدیل می‌کنند.

زبان Java

جاوا یکی از قدیمی‌ترین و پایدارترین زبان‌های برنامه‌نویسی است که با شعار «یک بار بنویس، همه‌جا اجرا کن» در بستر ماشین مجازی جاوا (JVM) اجرا می‌شود. این ویژگی باعث شده است که جاوا برای سازمان‌ها (به‌خصوص برای پروژه‌های بزرگ و میکروسرویس‌های مقیاس‌پذیر) به یک انتخاب مطمئن تبدیل شود.

اکوسیستم گسترده‌ این زبان شامل فریم‌ورک‌های قدرتمندی مانند Spring Boot و Micronaut است که توسعه میکروسرویس‌ها را ساده‌تر می‌کنند. علاوه‌بر این، ابزارهایی مانند Quarkus و GraalVM مشکلات قدیمی (به‌ویژه برای معماری‌های reactive یا Serverless) در زمان اجرا و راه‌اندازی را حل کرده‌اند.

زبان C#

زبان C# که توسط مایکروسافت توسعه یافته است و روی بستر دات‌نت اجرا می‌شود، ساختاری مشابه جاوا دارد. این زبان توانست با معرفی .NET Core، از محدودیت ویندوز بیرون بیاید و در لینوکس و مک هم به‌صورت cross-platform اجرا شود. این ویژگی زبان C# را به گزینه‌ای مناسب برای توسعه میکروسرویس‌ها در زیرساخت‌های متنوع تبدیل کرده است. همچنین باید بدانید که نسخه‌های جدید C# امکاناتی مانند Nullable Reference Types را برای جلوگیری از خطاهای رایج ارائه داده‌اند.

زبان Go (Golang)

ویژگی‌های خاصی مانند تمرکز بر سادگی، عملکرد بالا و اجرای باینری بدون نیاز به ماشین مجازی، زبان Go را به گزینه‌ای محبوب برای ساخت میکروسرویس‌های سریع و سبک تبدیل کرده است. در این زبان به‌خاطر کامپایل مستقیم به کد بومی، سرعت اجرا و مصرف منابع بسیار بهینه می‌شود. همچنین این زبان با داشتن ابزارهای داخلی برای مدیریت هم‌زمانی (Concurrency) و استانداردسازی کدنویسی، برای سرویس‌هایی که نیاز به مقیاس‌پذیری بالا و پاسخ‌دهی سریع دارند بسیار مناسب است. البته با وجود اینکه برخی مفاهیم مانند مدیریت Null هنوز در Go جای پیشرفت دارند، اما مدل مدیریت خطاها و سادگی آن باعث محبوبیت فراوان در بین توسعه‌دهندگان مدرن شده است.

زبان TypeScript

زبان TypeScript به‌عنوان نسخه‌ای ارتقایافته از JavaScript، با افزودن تایپ ایستا (Static Typing)، توسعه پروژه‌های بزرگ و مقیاس‌پذیر را بسیار قابل اعتمادتر کرده است. همچنین باید بدانید که ترکیب TypeScript با Node.js توانسته در محیط‌های میکروسرویس محبوبیت زیادی پیدا کند.

لازم به ذکر است که این زبان با فراهم‌کردن ابزارهای قوی برای تحلیل ایستا، تکمیل خودکار و بررسی نوع متغیرها، کدنویسی را ایمن‌تر و نگهداری پروژه‌ها را ساده‌تر می‌کند.

زبان Python

پایتون زبانی سطح بالا، ساده و قدرتمند است که به‌دلیل خوانایی بالا و اکوسیستم گسترده‌ای که دارد، برای توسعه سریع میکروسرویس‌ها گزینه‌ای عالی به شمار می‌آید. با اینکه سرعت اجرای این زبان در مقایسه با زبان‌های کامپایل‌شده پایین‌تر است، اما می‌توان با استفاده از فریم‌ورک‌ها، میکروسرویس‌هایی چابک و مقیاس‌پذیر ایجاد کرد. همچنین Python در محیط‌هایی که توسعه سریع و یکپارچگی با ابزارهای داده‌کاوی، یادگیری ماشین یا اسکریپت‌نویسی نیاز است، انتخاب قدرتمندی به شمار می‌آید.

زبان Haskell

ویژگی‌ها و قابلیت‌های خاصی مانند نوع‌دهی ایستا، ارزیابی تنبل (Lazy Evaluation) و تضمین‌های قوی در زمان کامپایل، زبان Haskell را در بین برنامه‌نویسان پیشرفته محبوب کرده است. یادگیری این زبان چالش‌‌های زیادی به همراه دارد، اما در پروژه‌هایی که پایداری، هم‌زمانی و جلوگیری از خطاهای زمان اجرا اهمیت دارند، می‌تواند درخشان ظاهر شود.

۱۱ فریم‌ورک‌ برتر برای توسعه میکروسرویس‌ها

در ادامه می‌خواهیم فریم‌ورک‌هایی را معرفی کنیم که در توسعه میکروسرویس‌ها نقش مهمی را ایفا می‌کنند. فریم‌ورک‌ها ابزارهایی هستند که توسعه میکروسرویس‌ها را ساده‌تر، سریع‌تر و ساخت‌یافته‌تر می‌کنند. یک فریم‌ورک خوب باید قابلیت‌هایی مانند ماژولار بودن، پشتیبانی از دیپلوی آسان، مقیاس‌پذیری، ارتباط بین سرویس‌ها و سازگاری با زیرساخت‌هایی مانند Kubernetes را داشته باشد. در ادامه با بهترین فریم‌ورک‌های توسعه میکروسرویس‌ها آشنا می‌شوید:

۱. Spring Boot / Spring Boot with Spring Cloud

Spring Boot یکی از محبوب‌ترین فریم‌ورک‌های جاوا برای توسعه میکروسرویس‌ها است که با استفاده از ماژول‌های Spring Cloud امکان پیاده‌سازی معماری‌های توزیع‌شده را فراهم می‌کند. این فریم‌ورک با طراحی ساده ولی قدرتمند خود، برای ساخت سیستم‌های بزرگ و کوچک مناسب است. همچنین قابلیت ترکیب آسان با سایر ابزارها و الگوی Inversion of Control، از جمله نقاط قوت آن محسوب می‌شود.

۲. Eclipse Vert.X

Vert.X یک فریم‌ورک رویدادمحور است که از زبان‌های مختلفی مانند Java، Kotlin، JavaScript و Scala پشتیبانی می‌کند. این فریم‌ورک بر پایه JVM اجرا می‌شود و گزینه‌ای عالی برای اپلیکیشن‌های سرویس‌محور با معماری‌های پیچیده به‌حساب می‌آید. از جمله مهم‌ترین ویژگی‌های این فریم‌ورک می‌توان به کارایی بالا و پردازش همزمان درخواست‌ها اشاره کرد.

۳. Oracle Helidon

فریم‌ورک Helidon مجموعه‌ای از کتابخانه‌های جاوا برای توسعه میکروسرویس‌ها به شمار می‌آید که توسط Oracle ارائه شده است. این فریم‌ورک در دو نسخه SE و MP عرضه می‌شود که به ترتیب برای توسعه سبک و سازگار با MicroProfile طراحی شده‌اند. با اینکه Helidon نسبتا جدید است و مستندات محدودی دارد، اما انتخابی مناسب برای برنامه‌نویسان جاوا EE محسوب می‌شود.

۴. Go Micro

اگر از زبان Go استفاده می‌کنید، فریم‌ورک Go Micro گزینه بسیار خوبی برای توسعه میکروسرویس‌ها محسوب می‌شود. در واقع Go Micro یک فریم‌ورک سبک و ماژولار برای زبان Go است که پایه‌های معماری میکروسرویس‌ها را فراهم می‌سازد. این فریم‌ورک از کشف سرویس، رمزنگاری، ارتباطات HTTP و Pub/Sub پشتیبانی می‌کند. همچنین این فریم‌ورک به توسعه‌دهندگان کمک می‌کند تا سیستم‌های مقیاس‌پذیر را با استفاده از مفاهیم آشنا پیاده‌سازی کنند.

۵. Molecular

Molecular هم یک فریم‌ورک مدرن و سریع برای Node.js است که ساخت سرویس‌های سبک، مقیاس‌پذیر و قابل اطمینان را برای توسعه‌دهندگان جاوااسکریپت راحت می‌کند. هدف از طراحی این فریم‌ورک ارائه تجربه‌ای شبیه به معماری میکروسرویس‌ها در اکوسیستم NodeJS است. همچنین باید بدانید که سادگی و بهره‌وری بالا از مزایای اصلی آن به شمار می‌آیند.

۶. Quarkus

شرکت Red Hat توسعه Quarkus (یک فریم‌ورک بومی برای Kubernetes) را انجام داد و آن را برای OpenJDK و GraalVM بهینه‌سازی کرد. این فریم‌ورک با بهره‌گیری از زمان اجرای سریع و مصرف حافظه کم، برای پیاده‌سازی سرویس‌هایی با مقیاس‌پذیری پویا در محیط‌های cloud-native گزینه مناسبی به شمار می‌آید. همچنین Quarkus توسعه میکروسرویس‌ها را برای برنامه‌نویسان جاوا به شکل چشمگیری ساده‌تر کرده است.

۷. Micronaut

Micronaut یک فریم‌ورک کامل و مدرن به‌حساب می‌آید که طراحی آن برای توسعه اپلیکیشن‌های میکروسرویسی مقیاس‌پذیر و قابل تست انجام شده است. این فریم‌ورک مبتنی بر JVM، توسط سازندگان Grails ساخته شد و در کار با Spring و Grails از تجربیات گذشته الهام گرفت. همچنین Micronaut با پشتیبانی از DI، IoC، دیسکاوری سرویس و مسیریابی HTTP، مجموعه‌ای قدرتمند برای ساخت سرویس‌های مستقل ارائه می‌دهد.

۸. Lightbend Lagom

برای توسعه میکروسرویس‌ها به زبان Java یا Scala، می‌توانید از فریم‌ورک متن باز Lagom استفاده کنید. این فریم‌ورک که بر پایه فناوری‌های Akka و Play ساخته شده است، با فراهم کردن یک اکوسیستم توسعه‌ یکپارچه، به توسعه‌دهندگان کمک می‌کند تا بیشتر روی منطق کسب‌وکار تمرکز کنند. همچنین لازم به ذکر است که قابلیت بارگذاری مجدد کد هنگام تغییر، تجربه توسعه را بسیار بهینه می‌کند.

۹. AxonIQ / Axon Framework

Axon به‌عنوان یک فریم‌ورک معماری محور، به توسعه‌دهندگان Java کمک می‌کند اپلیکیشن‌های مقیاس‌پذیر با قابلیت مهاجرت آسان بسازند. همچنین این فریم‌ورک ترکیبی از یک فریم‌ورک و سرور به‌حساب می‌آید که بیشتر برای توسعه نرم‌افزارهای سازمانی طراحی شده است. این ابزارها به طور رایگان و متن‌باز در دسترس‌ هستند و می‌تواند CQRS و Event Sourcing را به‌سادگی پیاده‌سازی کنند.

۱۰. DropWizard

برای ساخت میکروسرویس‌های RESTful به زبان Java، می‌توانید از فریم‌ورک DropWizard استفاده کنید. این فریم‌ورک سبک و قدرتمند از ابزارهایی مانند Jetty، Jackson و Jersey بهره می‌برد و با پشتیبانی درون‌ساخت برای استقرار، پایش و تحلیل عملکرد، چرخه عمر توسعه را آسان‌تر می‌کند. ویژگی‌های خاصی مانند سادگی استفاده و ساختار ماژولار، باعث می‌شوند که DropWizard گزینه‌ای مناسب برای پروژه‌های چابک به شمار بیاید.

۱۱. Eclipse MicroProfile

بنیاد Eclipse در یک ابتکار عالی، MicroProfile را برای توسعه اپلیکیشن‌های میکروسرویسی مبتنی بر Java EE ارائه کرد. این فریم‌ورک با تمرکز بر معماری cloud-native، مجموعه‌ای از APIهای Jakarta EE را گسترش می‌دهد تا توسعه اپلیکیشن‌های سبک و قابل استقرار در فضای ابری را ساده‌تر کند.

جمع‌بندی

معماری میکروسرویس رویکردی مدرن در توسعه نرم‌افزار است که با تقسیم سیستم به سرویس‌های کوچک، مستقل و قابل توسعه، پایداری و مقیاس‌پذیری را افزایش می‌دهد. این معماری مزایایی مانند استقلال تیم‌ها، تحویل سریع، مقیاس‌پذیری هدفمند و سازگاری با DevOps دارد. در مقابل، چالش‌هایی همچون پیچیدگی ارتباط بین سرویس‌ها، دشواری در تست و نیاز به زیرساخت قوی را نیز به همراه دارد. با بهره‌گیری از روش‌هایی مانند Auto Scaling، کش‌گذاری و ارتباطات غیرهمزمان، می‌توان مقیاس‌پذیری را بهینه کرد. در مجموع، برای پروژه‌های بزرگ، معماری میکروسرویس انتخابی کارآمد و آینده‌نگر است.

منابع

microservices.io | designgurus.io | camunda.com | tatvasoft.com | medium.com | geeksforgeeks.org