Исследуйте преимущества монолитной архитектуры приложений, включая упрощенную разработку и поддержку, и узнайте, когда она может быть лучшим выбором для вашего проекта.

Создание программного продукта можно сравнить со строительством многоэтажного дома. Код в этом случае будет использоваться в качестве строительного материала.

Функции – это отдельно взятые комнаты, каждая из которых отвечает за свои задачи. Когда функции объединяются, то становятся группами, соответственно, это можно назвать квартирой.

Объединение групп называется модулем, он уже является полноценным подъездом. Несколько модулей становятся программой, то есть домом.

Если продукт имеет сложную структуру, то он состоит из нескольких программ.

Когда заказчик приходит к разработчикам для того, чтобы создать приложение под собственные требования и нужды, то они разрабатывают обобщенный план будущего продукта. Его и называют архитектурой системы. Она содержит в себе информацию об основных частях программы, а также описывает то, как они будут взаимодействовать между собой.

План архитектуры детализируется, чтобы проработать все требования заказчика и избежать разночтений. Для команды это служит твердой опорой, ведь они четко понимают, как в итоге будет выглядеть программное обеспечение. То есть то, какие функции оно выполняет, как осуществляется обработка данных и то, как отдельные части продукта помогут заказчику в решении его бизнес–задач.

Кто занимается разработкой архитектуры приложения?

В крупных компаниях или просто сложных проектах к разработке привлекают архитектора решений. По сути, он является опытным разработчиком, умеющим закладывать сложную архитектуру системы. То есть специалист может грамотно структурировать характеристики программного продукта в соответствии со всеми требованиями заказчика.

Среди ключевых целей архитектора является снижение затрат на разработку. Реализовать это возможно за счет применения инструментов автоматизации и шаблонов, что позволит оптимизировать процесс создания проекта.

Для работы над небольшим проектом привлекать отдельного специалиста не имеет смысла, так как команда может использовать готовые решения и шаблоны из библиотек. Для контроля разработки достаточно знаний и навыков самого опытного программиста в команде.

Теперь рассмотрим, при каких условиях без участия IT–архитектора все–таки не обойтись:

• Ситуация, при которой требования заказчика достаточно сложные и их нельзя реализовать с помощью стандартных решений.

• Когда заказчик просит создать универсальный и гибкий продукт, который будет масштабироваться вместе с ростом бизнеса.

• Планируется крупный проект, где может потребоваться микросервисная архитектура.

• Программа подразумевает накопление, обработку и хранение большого объема данных.

• Проект имеет высокие требования согласно Highload. То есть продукт будет иметь высокую нагрузку и обрабатывать большое количество запросов. Например, это могут быть государственные порталы по приему заявок от граждан относительно решения каких–либо вопросов.

В рамках проекта архитектор решений выполняет следующие задачи:

• Занимается разработкой концепции системы. Это необходимо для того, чтобы сделать ее гибкой и масштабируемой, а также устойчивой к нагрузкам и мошенническим действиям.

• Изучает окружающую среду и проводит анализ возможных рисков, которые могут повлиять на работоспособность приложения. При этом обязательно учитывается долгосрочная перспектива развития. То есть в дальнейшем, если потребуется дополнить или изменить функционал продукта, архитектура не должна посыпаться.

• Непосредственно разрабатывает архитектурную концепцию программного обеспечения.

• Проводит контроль реализации проекта, то есть следит за ходом разработки продукта с точки зрения архитектуры.

• Осуществляет аудит исходного кода с целью обнаружения ошибок и узких мест, которые могут вызвать уязвимость и отразиться на эффективности программного обеспечения.

При создании архитектуры приложения стоит придерживаться некоторых принципов. Они позволят создать эффективный и понятный план, который ляжет в основу будущего проекта.

• Перед началом построения архитектуры стоит провести тщательное исследование. То есть изучить бизнес заказчика, его процессы и требования. Также стоит рассмотреть внимательно текущее положение на рынке и сделать предположение о том, как сфера будет развиваться в ближайшем будущем. Особое внимание уделяется пользователям, которые будут в конечном итоге взаимодействовать с продуктом.

• Это позволит предугадать предполагаемую нагрузку и возможные риски, а также то, насколько сложно будет поддерживать работоспособность данного продукта в дальнейшем.

При создании программного обеспечения не обязательно использовать только один подход к разработке архитектуры. Для отдельных компонентов системы можно использовать разные методы: для одного модуля монолитный, а для другого микро–сервисный. Это необходимо для того, чтобы в конечном итоге продукт работал корректно и бесперебойно независимо от обстоятельств.

Архитектура программного обеспечения бывает разных видов, о каждом из них расскажем ниже, а также определим их различия.

Если говорить о каждой версии коротко, то под монолитной архитектурой понимают программный продукт, являющийся неделимой единицей. То есть это единый исполняемый файл со стороны сервера и единый исполняемый файл со стороны клиента.

Микросервисная архитектура является программой, которая имеет множество различных сервисов. Каждый из них отвечает за выполнение конкретной функции.

Также есть бессерверная архитектура, которая по сути является облачным решением. Свое название она получила из–за того, что вся ответственность за масштабирование и распределение ресурсов возлагается на провайдера, клиент несет ответственность только за работу над функционалом.

Чтобы определиться с тем, какой архитектурный шаблон нужно выбрать для разработки, необходимо обратить внимание на технические требования проекта и его стратегические приоритеты. Перед началом работы над программным обеспечением нужно определиться с такими важными компонентами, как:

Технологический стек. Обычно он не меняется, так как является одним из основополагающих аспектов разработки в компании. Однако, в некоторых случаях требуется внесение изменений, если проект достаточно сложный и масштабный.

После этого можно определиться с архитектурным шаблоном. Он, в свою очередь, будет оказывать влияние на требования к инженерам DevOps, производительность, ресурсы, а также на стоимость разработки, обслуживания, хостинга и облачных вычислений.

Данный шаблон делит программное обеспечение на отдельные группы и службы, что позволяет в дальнейшем масштабировать продукт. В случае, если один из компонентов выйдет из строя, это не приведет к критическому снижению эффективности.

Микросервисная архитектура имеет следующие достоинства:

Итеративная разработка.

Позволяет организовать гибкую разработку программного продукта, основанную на итерациях. То есть каждый отдельно взятый компонент системы создается в рамках короткого отрезка времени. Если требуется внедрение новых функций, то их добавление не потребует остановки приложения.

Гибкость.

Разделение проекта на микросервисы позволяет делать процесс разработки программного продукта более гибким, причем на разных уровнях. Работы могут вестись параллельно, что ускоряет жизненный цикл разработки и упрощает внедрение изменений.

Свобода выбора технологического стека.

При работе по монолитному шаблону важно соблюдение технологического стека. Все технологии должны согласовываться между собой. Но в случае с микросервисами возникает большая свобода при выборе технологий для разработки отдельных компонентов. Где–то это приводит к подорожанию разработки, а где–то наоборот дает возможность сильно сэкономить.

Доступность.

Слабо связанные сервисы позволяют повысить надежность приложения, а также обеспечить более высокую доступность и отзывчивость. В случае выхода из строя одной из служб, это не окажет критического влияния на другие компоненты программы. Они просто продолжат свое функционирование, возможно, с меньшей производительностью, но не встанут совсем.

Масштабируемость.

Изначально затраты на микросервисную архитектуру будут выше, чем на монолитную, но масштабизация пройдет дешевле и быстрее. Добавить новые модули возможно как в процессе разработки основной версии продукта, так и после, когда создается масштабное обновление. Это лишь улучшит программное обеспечение, и при этом оно по–прежнему будет доступно для пользователей.

Производительность.

Микросервисная архитектура позволяет повысить производительность продукта путем разделения нагрузки служб между несколькими серверами.

Недостатки микросервисной архитектуры:

Сложности с синхронизацией.

При объединении модулей в единую систему могут возникнуть сложности с их синхронизацией, а это необходимо для корректной работы программы. Поэтому требуется подготовка инфраструктуры для взаимодействия микросервисов.

Сложность тестирования.

С одной стороны, проверка каждого отдельно взятого модуля позволяет выявить проблемы на ранних стадиях, а это значит, что в дальнейшем их будет меньше. Сложности могут возникнуть при тестировании взаимодействия между компонентами.

Более высокие первоначальные затраты.

Когда разработка ведется на основе монолита, то задействована чаще всего одна команда. В случае применения шаблона микросхем, на каждый модуль выделяется отдельная команда. Соответственно, в связи с этим возрастают затраты на разработку. Также это требует дополнительных затрат на автоматизацию тестирования и развертывания, что крайне сложно делать вручную, особенно, если программа подразумевает высокий уровень нагрузки на систему.

Потребность в DevOps.

Микросервисная архитектура приложения нуждается в квалифицированной оркестровке. Причем часто для этого используются Kubernetes и прочие инструменты DevOps. То есть это может потребовать привлечение инженера DevOps, что также увеличит расходы.

Компенсировать первоначальные затраты удается за счет гибкости процесса и его оптимизации, что ускоряет выход продукта на рынок. А значит, позволит быстрее отбить вложенные в продукт средства.

Примеры микросервисов:

Чаще всего микросервисную архитектуру выбирают для создания крупных и сложных приложений.

Предположим, что команда создает приложение для e-commerce. Тогда оно будет иметь следующие микросервисы: пользовательский интерфейс, службу поиска, службу связанных товаров, сервис корзины и сервис оплаты заказов.

Это традиционный подход к созданию программного продукта, который все ещё актуален. Он объединяет отдельные функции проекта в единую систему, то есть связывает между собой интерфейс и серверную часть.

Ниже рассмотрим достоинства и недостатки монолитной архитектуры приложения.

Плюсы монолитной архитектуры.

Низкая стоимость и высокая скорость разработки.

Монолитная архитектура не требует добиваться синхронизации отдельно взятых модулей, поэтому такие программные продукты проще, быстрее и дешевле разрабатывать. Если необходимо, чтобы приложение было простым и выполняло то, что от него требуется, то монолит будет подходящим вариантом.

Легко проводить тестирование.

Провести проверку монолитного программного обеспечения можно значительно проще, чем микро сервисного или бессерверного решения. Достаточно сделать запуск на сервере разработчика и там же провести тестирование, а лучше в промежуточной среде. Кроме того, необходимо применять стандартный процесс развертывания для проверки изменений прежде, чем запустить приложение в продакшн.

Упрощенная инфраструктура.

Для монолитного программного обеспечения используется один сервис для всего: и для внешнего интерфейса, и для его серверной части, и для базы данных. Это позволяет упростить требования к инфраструктуре. А после добавления сети доставка контента увеличивается скорость приложения, его масштабируемость, доступность и безопасность.

Снижение затрат на поддержку.

Для того, чтобы поддерживать работоспособность монолитного приложения, требуется только один репозиторий. Кроме того, необходим только один конвейер тестирования и развертывания. Это дает возможность снизить затраты на разработку. Также при монолитной архитектуре можно задействовать только одну базу данных для всех данных приложения.

Мониторинг.

Проводить мониторинг монолитной архитектуры проще, чем микросистемной из–за более простой инфраструктуры.

Легкое управление транзакциями и поддержка целостности данных.

Использование одной базы данных в монолитных приложениях позволяет упростить процесс управления транзакциями, а также поддержку целостности данных.

Минусы монолитной архитектуры.

Большие массивы кода.

Монолит имеет в основе единую кодовую базу. Чем больше объем кода, тем сложнее его прочитать и понять. Это добавляет сложности для интеграции новых программистов в проект. Кроме того, могут возникнуть проблемы с обновлением основной версии продукта, так как это подразумевает полную перестройку и повторное развертывание кода.

Высокая степень зависимостей.

Возрастает риск негативного влияния на работу одного модуля на другой, так как монолит имеет единый код. Даже если были внесены незначительные изменения, то предсказать последствия таких действий бывает достаточно трудно. Поэтому после каждого обновления происходит полная проверка программного обеспечения, что делает процесс более дорогим и замедляет разработку.

Отсутствие гибкости.

Перед началом работы приходится строго согласовывать диапазон технологий, которые будут использоваться при создании программного обеспечения. То есть если вдруг потребуется применение какого–то другого инструмента, который не присутствует в технологическом стеке, то это вряд ли получится реализовать.

Проблемы с масштабированием.

Само понятие монолит говорит о том, что это целостный продукт, который трудно масштабировать так, чтобы это не влияло на его производительность. Поэтому, если вдруг нагрузка на программное обеспечение увеличивается на постоянной основе, то для расширения системы придется осуществить переход на другой шаблон архитектуры.

Выбор в пользу монолитного решения возможен в тех случаях, если от продукта не требуется гибкость и масштабируемость, то есть версия создается одна и на века.