Développer un logiciel, c'est comme construire une maison : Vous avez besoin de fondations solides et d'une structure claire pour que le résultat ne repose pas sur des bases branlantes. Dans la pratique, cela signifie que vous devez choisir la bonne architecture. Actuellement, la tendance est surtout à l'architecture de microservices. La compréhension de celle-ci s'est fortement améliorée ces dernières années et de nombreuses entreprises ont décidé de convertir leurs systèmes monolithiques traditionnels en microservices. Est-ce le bon choix ?
Nous montrons quels sont les avantages et les inconvénients des microservices et quel rôle l'IA peut jouer dans ce contexte. Et nous expliquons de manière compréhensible comment créer en 9 étapes avec des microservices une application qui fonctionne de manière flexible, évolutive et efficace.
Cet article a été rédigé en allemand, il a été automatiquement traduit dans d'autres langues et traduit en français. Nous vous invitons à nous faire part de vos commentaires à la fin de l'article.
Définition du microservice
Un microservice est un composant autonome et indépendant d'une architecture logicielle. Il remplit une fonction spécifique et communique avec d'autres microservices via des interfaces clairement définies. Chaque microservice est responsable d'une partie spécifique de la fonctionnalité globale.
La division d'une application en plusieurs microservices permet la flexibilité, l'évolutivité et la réutilisation. Chaque microservice peut être développé, déployé et mis à l'échelle indépendamment des autres. Cela facilite la maintenance et le développement. Pour programmer des microservices, on utilise principalement Python, Java et c#.
Microservice vs. monolithe
Un microservice est une architecture basée sur un logiciel qui se compose de petits services indépendants et faiblement couplés. Chaque service remplit une fonction spécifique et communique avec d'autres services via des interfaces standardisées. A l'opposé, on trouve l'architecture logicielle monolithique, dans laquelle toutes les fonctions sont regroupées en un seul grand bloc.
Les microservices offrent plusieurs avantages par rapport aux architectures monolithiques.
Premièrement, ils permettent une meilleure évolutivité, car les différents services peuvent être mis à l'échelle ou réduits indépendamment les uns des autres. Deuxièmement, ils améliorent la maintenabilité, car les modifications apportées à un service n'ont pas d'impact sur les autres services. Troisièmement, ils permettent un développement et un déploiement plus rapides des fonctionnalités, car les équipes peuvent travailler en parallèle sur différents services.
Les architectures monolithiques ont toutefois aussi leurs points forts.
Ils sont plus faciles à développer et à déployer, car ils sont considérés comme un tout. De plus, ils nécessitent moins d'efforts pour mettre en œuvre la communication et la cohérence des données entre les services.
Globalement, les microservices individuels offrent une solution flexible et évolutive pour les applications complexes, tandis que les applications monolithiques sont plus faciles à développer et à gérer, mais moins flexibles en termes d'évolutivité et de développement indépendant. Le choix entre les deux dépend des besoins spécifiques du projet.
Microservice vs. SOA
Outre les microservices et l'architecture monolithique, l'architecture orientée services (SOA) est également une approche largement utilisée pour la Développement de logiciels. Contrairement aux microservices, la SOA se concentre sur la fourniture de services via un réseau d'entreprise. Cependant, ces services sont généralement plus grands et plus complets que les microservices.
La SOA met l'accent sur l'intégration des systèmes existants et la réutilisation des services.
Pour la communication, l'architecture utilise des protocoles plus lourds comme SOAP ou des formats de messages basés sur XML. Les modifications apportées à un service ont des répercussions importantes sur les autres services.
Le choix d'un microservice ou d'une SOA dépend des exigences du projet et de la complexité de l'application.
Avantages des microservices
Le microservice apporte ces avantages aux entreprises :
Évolutivité
En divisant l'application en services plus petits et indépendants, les utilisateurs peuvent faire évoluer les différents composants séparément si nécessaire. De cette manière, ils peuvent utiliser leurs ressources de manière efficace.
Flexibilité
Chaque microservice peut être développé, testé et déployé de manière indépendante. Cela rend le développement de l'application flexible et rapide. En effet, les modifications apportées à un service ne se répercutent pas sur les autres.
Possibilité de réutilisation
Le couplage lâche des services vous permet de réutiliser des composants dans différentes applications ou contextes. Cela permet de réduire le temps de développement.
Une collaboration plus efficace
La répartition des responsabilités entre des équipes plus petites, chacune responsable d'un ou de plusieurs services, facilite la collaboration et augmente l'efficacité.
Diversité technologique
Les entreprises peuvent développer chaque service avec la technologie adaptée à ses besoins. Cela leur permet d'utiliser des technologies et des frameworks modernes pour chacun des composants.
Résistance aux pannes
En cas de panne d'un seul service, les autres services restent opérationnels, ce qui minimise l'impact sur l'ensemble de l'application.
Bases de données évolutives
Les microservices avec des bases de données inter-services, voire des systèmes de bases de données différents pour chaque service, permettent à une entreprise de faire évoluer les bases de données indépendamment les unes des autres.
Meilleure isolation contre les erreurs
En divisant l'application en services plus petits, il est plus facile d'isoler et de traiter les erreurs.
Inconvénients des microservices
Les entreprises peuvent s'attendre à ces défis et problèmes pour les microservices individuels :
Effort et complexité
Les architectures de microservices sont plus complexes à développer et à exploiter. Pour ajouter et gérer un grand nombre de services individuels, les entreprises ont besoin d'un niveau élevé d'effort et de coordination.
Effort de communication
Les microservices exigent davantage de communication. En effet, la communication entre les services se fait généralement par des appels réseau, ce qui implique des temps de latence et des points de défaillance potentiels.
Cohérence des données
Le maintien de la cohérence des données est plus difficile, car les données sont réparties sur différents services. La gestion des transactions et Synchronisation des données entre les services nécessitent des mécanismes complexes.
Évolutivité
La mise à l'échelle de microservices individuels peut représenter un défi. Si certains services présentent une charge plus élevée que d'autres, la mise à l'échelle doit être ciblée afin d'éviter les goulets d'étranglement.
Surveillance et débogage
Surveiller et déboguer des services distribués est plus compliqué que pour des applications monolithiques. De plus, pour identifier et corriger les erreurs, vous devez avoir une compréhension approfondie de l'architecture du système.
Exemple de microservice
Dans la pratique, de nombreuses grandes entreprises misent aujourd'hui sur une architecture de microservices :
Netflix
Netflix a opté pour les microservices afin de fournir une plateforme évolutive et flexible pour le streaming vidéo. L'entreprise peut ainsi réagir rapidement à l'augmentation du nombre d'utilisateurs et éviter les goulets d'étranglement. Elle peut également déployer plus rapidement de nouvelles fonctionnalités et des mises à jour, car les modifications apportées à un service n'ont pas d'impact sur les autres.
Amazon
Les microservices permettent à Amazon de développer et de maintenir séparément différentes fonctions telles que la gestion des produits, le traitement des commandes et le traitement des paiements. Amazon dispose ainsi d'un service facilement modulable et de faibles temps d'arrêt.
Uber
Uber utilise une architecture de microservices pour traiter séparément l'enregistrement des utilisateurs, le suivi de la localisation et le traitement des paiements. Comme chez Amazon, le service est ainsi plus évolutif et plus flexible. Cela permet surtout à Uber d'ajouter facilement de nouvelles fonctionnalités à l'application et de déployer le service dans de nouvelles régions.
Spotify
La structure modulaire des différents microservices permet à Spotify de développer et de faire évoluer séparément différentes fonctions telles que les recommandations musicales, les listes de lecture et la gestion des utilisateurs. Cela permet au fournisseur de proposer des expériences personnalisées, de réagir plus rapidement aux nouvelles tendances et de permettre une meilleure interaction avec les utilisateurs.
Twitter utilise des microservices par exemple pour la création de tweets, les notifications et les Trending Topics. Cela permet aux différents services du réseau d'être toujours disponibles, même en cas de nombre d'accès exceptionnellement élevé.
Exemple de monolithe
Il existe cependant encore de nombreuses entreprises qui misent sur une architecture monolithique - et qui ne font pas confiance aux microservices, ou seulement en partie. C'est le cas par exemple des entreprises suivantes :
Adobe Systems
Adobe utilise toujours une architecture monolithique pour certains de ses produits comme Photoshop et Illustrator. L'éditeur a opté pour cette approche afin de garantir la stabilité et l'intégration de ces applications plus importantes.
Netflix
Bien que le service de streaming soit connu pour disposer d'une plateforme évolutive et hautement disponible grâce à l'utilisation de microservices (voir ci-dessus), une grande partie de ses systèmes back-end repose encore sur une architecture monolithique. Cela lui permet avant tout de réduire la complexité.
Bien que Twitter ait divisé certaines fonctionnalités en microservices, il utilise toujours une architecture monolithique pour son cœur. Cela permet à la plateforme de rester fiable et stable.
Outils et technologie des microservices
Pour mettre en place une architecture de microservices, les entreprises ont besoin des outils et technologies suivants :
Langages de programmation
Pour développer le code des microservices, les entreprises peuvent utiliser des langages de programmation tels que Python, Java, c# ou Node.js. Ces langages offrent un large support et sont généralement bien documentés.
Technologie des conteneurs
Docker vous permet d'encapsuler vos microservices dans des conteneurs afin de les gérer et de les faire évoluer plus facilement. Docker permet de déployer et d'isoler rapidement les microservices.
Orchestration de conteneurs
Des outils comme Kubernetes offrent des possibilités d'automatisation et de gestion des conteneurs. Kubernetes permet de faire évoluer, de surveiller et de déployer des microservices dans un cluster de conteneurs.
Passerelles API
Une passerelle API comme Kong ou Apigee sert de point d'entrée central pour l'accès aux microservices. Elle permet le routage, l'authentification et la gestion des requêtes vers les différents services.
Courtier en messages
Des outils comme Apache Kafka ou RabbitMQ facilitent la communication et l'échange de messages entre les microservices. Ils offrent un mode de transmission des données fiable et évolutif.
Surveillance et journalisation
Avec des outils comme Prometheus ou ELK-Stack (Elasticsearch, Logstash, Kibana), les entreprises peuvent surveiller leurs microservices, suivre les erreurs et collecter des données de performance.
Intégration continue/déploiement continu (CI/CD)
Des outils comme Jenkins ou GitLab permettent une intégration transparente des modifications de code et un déploiement automatisé des microservices.
Comment les entreprises peuvent utiliser l'IA pour les microservices
Intelligence artificielle (IA) joue un rôle crucial dans la conception d'une architecture de microservices. Les technologies d'IA permettent de rendre les microservices plus évolutifs, plus performants et plus efficaces.
L'une des façons d'utiliser l'IA est de développer des solutions de mise à l'échelle automatisée.
A l'aide de l'apprentissage automatique et d'algorithmes, l'IA peut surveiller la charge de travail des différents microservices et établir des prévisions.
Cela permet d'utiliser les ressources plus efficacement et de prendre des décisions de mise à l'échelle en temps réel.
Un autre domaine d'application de l'IA est la détection et la correction des erreurs. Grâce à la surveillance continue des microservices, l'IA peut identifier les anomalies et les erreurs. Elle peut ensuite prendre des mesures automatiques pour corriger les erreurs ou rétablir le système dans un état sûr.
Concevoir correctement une architecture de microservices
Pour concevoir une architecture de microservices de manière à en tirer profit, il est important de suivre les étapes suivantes. Si les entreprises n'y procèdent pas avec soin et de manière réfléchie, elles risquent de créer une architecture monolithique distribuée. Résultat : le déploiement du logiciel est lent.
En outre, vous devez garder à l'esprit que la conception d'une architecture de microservices est un travail créatif. Il n'existe pas de modèles ou de manuels que vous pouvez suivre. Les instructions suivantes constituent donc une approche générale que vous devrez adapter aux exigences spécifiques du logiciel :
- Décomposer l'ensemble de l'application
Dans un premier temps, vous devez identifier les fonctions et les modules principaux de l'application prévue et les décomposer en services plus petits.
- Définir les limites
Définir des interfaces claires pour chaque service afin de permettre la communication et l'échange de données entre eux.
- Choisir la méthode de communication
Décidez d'une méthode appropriée pour relier les services entre eux, comme par exemple HTTP via REST ou la messagerie via Broker.
- Gérer les données
Identifiez les données dont chaque service a besoin et qu'il gère. Réfléchissez à la manière dont les données peuvent être synchronisées ou répliquées entre les services.
- Mise à l'échelle
Tenez compte de la capacité de mise à l'échelle de chaque service afin de pouvoir faire face à une charge élevée. Pour ce faire, utilisez des techniques telles que l'équilibrage de charge ou la mise à l'échelle horizontale.
- Surveiller et traiter les erreurs
Mettre en œuvre des mécanismes permettant de surveiller la santé des services et de détecter et traiter les erreurs, par exemple via une journalisation, un suivi des erreurs et des alertes.
- Sécuriser les services
Mettre en œuvre des mécanismes de sécurité pour protéger les services et la communication entre eux, par exemple via l'authentification, l'autorisation et le cryptage.
- Tester et déployer
Testez et validez chaque service individuellement et en combinaison. Automatisez le processus de déploiement afin de gérer et de mettre en œuvre les changements de manière efficace.
- Maintenir et développer le service
Actualisez et améliorez continuellement les services pour répondre à l'évolution des besoins et aux nouvelles fonctionnalités individuelles.
Conclusion : les microservices ne sont pas le seul bon choix
Il ne fait aucun doute que les microservices présentent certains avantages. Ils permettent aux équipes de travailler indépendamment sur différents services et favorisent l'évolutivité à un niveau granulaire. Toutefois, en choisissant la bonne architecture logicielle, les entreprises ne doivent pas perdre de vue que l'introduction de microservices s'accompagne également de défis considérables.
Par exemple, des problèmes de latence du réseau, de cohérence des données et de gestion des services peuvent survenir. En outre, la complexité de l'architecture globale peut être considérablement accrue, ce qui fait que le débogage et la compréhension des flux de transactions deviennent un défi.
En outre, il est important de souligner que les systèmes monolithiques ne sont pas nécessairement mauvais.
Les microservices comme les monolithes peuvent être le bon choix pour une Infrastructure pilotée par API être.
En effet, il existe de nombreuses situations dans lesquelles un monolithe peut être une solution plus appropriée. Cette architecture est généralement plus facile à développer, à tester et à déboguer. De plus, elle ne nécessite pas d'interactions complexes avec le réseau. Dans les scénarios à trafic faible ou moyen, un monolithe peut même être plus efficace que les microservices.
Nous pourrions ainsi être à la veille d'une possible renaissance des monolithes - surtout si nous commençons à apprécier à nouveau la valeur de la simplicité et de la cohérence dans l'architecture logicielle. Peut-être en résultera-t-il une approche pragmatique qui combinera le meilleur des deux mondes : l'indépendance et l'évolutivité des microservices et la simplicité et la robustesse des monolithes.
Indépendamment de cela, nous ne devons pas oublier à la fin de la journée : Le plus important est de choisir la bonne architecture pour chaque projet et ses exigences spécifiques - et pas seulement de suivre la dernière tendance.
FAQ
Les microservices sont des applications indépendantes, fermées sur elles-mêmes, qui communiquent étroitement entre elles. Ils permettent de développer des logiciels de manière flexible et évolutive en divisant des applications complexes en composants plus petits et plus faciles à gérer. Chaque microservice remplit une fonction spécifique qui fait partie de la fonction globale du logiciel.
Les microservices communiquent entre eux via des protocoles réseau tels que HTTP, REST ou Messaging. Chaque microservice dispose d'une interface unique par laquelle d'autres services peuvent envoyer des demandes. Cette communication s'effectue via Internet ou un réseau interne. Grâce à ce couplage lâche, les microservices peuvent être développés et mis à l'échelle indépendamment les uns des autres. Il en résulte une architecture flexible et modulaire qui simplifie le développement, le déploiement et la maintenance des applications.
Netflix est un exemple de microservice. L'entreprise utilise des microservices pour maintenir l'évolutivité et la flexibilité de sa plateforme. Un cas d'utilisation est la fonction de recommandation : en la divisant en petits services indépendants, l'entreprise peut procéder à des mises à jour plus rapides et à des ajustements des algorithmes de recommandation afin de fournir un contenu personnalisé et pertinent aux utilisateurs.
