モノリスからマイクロサービスへ: アーキテクチャの変更

モノリシックアーキテクチャとマイクロサービスアーキテクチャ: モノリシックからマイクロサービスへの進化

導入
結論は

導入

ソフトウェア開発の世界では、ビジネスの成長とテクノロジーの発展に伴い、従来の単一アプリケーション構造の限界が徐々に明らかになってきています。

同時に、マイクロサービスアーキテクチャは、革新的なソフトウェア設計パターンとして、その優れた柔軟性、拡張性、自律性により、ますます多くの開発者の支持を獲得しています。

この記事の目的は、単一アプリケーション構造の特性、長所と短所を分析し、それをマイクロサービスアーキテクチャと比較することで、単一アプリケーション構造からマイクロサービスアーキテクチャに変換するプロセスと重要性を探ることです。ここに画像の説明を挿入します

モノリシックアーキテクチャの概要

モノリシックアーキテクチャは、ソフトウェアシステム全体を単一のユニットとして構築する従来のアプローチです。このユニットは通常、単一の実行可能ファイルまたは緊密に統合されたソフトウェアパッケージとして存在します。モノリシックアーキテクチャには次のような顕著な特徴があります。

シンプルで直感的: 開発プロセスは比較的シンプルで、理解と保守が簡単で、特に小規模なプロジェクトをすぐに開始するのに適しています。
簡単な導入: 複雑な導入プロセスを必要とせず、アプリケーション全体を 1 台のサーバーに導入するだけで済みます。
高い開発効率: プロジェクトの初期規模が小さく、開発者は機能を迅速に実装し、迅速に反復できます。
統合されたテクノロジーの選択: 同じテクノロジースタックを使用することで、テクノロジーの多様性によって引き起こされる複雑さを回避できます。

ただし、モノリシックアーキテクチャには明らかな欠点もあります。

拡張性が低い: ビジネスが成長するにつれて、システムは大規模かつ複雑になり、拡張が困難になります。
信頼性が低い: 特定のモジュールで問題が発生すると、システム全体がクラッシュする可能性があります。
パフォーマンスのボトルネック: 多数の同時リクエストを処理する場合、パフォーマンスが制限され、応答時間とスループットを保証することが困難になります。

マイクロサービスアーキテクチャの利点

モノリシックアーキテクチャの欠点を克服するために、時代の要求に応じてマイクロサービスアーキテクチャが登場しました。マイクロサービスアーキテクチャは、アプリケーションを一連の小規模な疎結合サービスに分解することで機能します。これらのサービスはビジネス機能を中心に編成されており、独立して導入、拡張、保守できます。モノリシックアーキテクチャと比較して、マイクロサービスアーキテクチャには次の利点があります。

優れたスケーラビリティ: 各サービスは必要に応じて個別にスケーリングできます。
信頼性の向上: 1 つのサービスに障害が発生しても、他のサービスには影響を与えません。
テクノロジースタックの多様化: サービスの特定のニーズに基づいて、最適なテクノロジースタックを選択できます。

シンプルで直感的: 開発プロセスは比較的シンプルで、理解と保守が簡単です。小規模なプロジェクトの場合、開発者はすぐに開始でき、システム開発を短期間で完了できます。
簡単な導入: アプリケーション全体を 1 台のサーバーに導入するだけでよく、複雑な導入プロセスや複数のサーバーの調整は必要ありません。
高い開発効率: プロジェクトの初期段階では、システムの規模が小さいため、開発者は機能を迅速に実装し、迅速に反復することができます。すべてのコードは 1 つのプロジェクト内にあるため、開発者はデバッグとテストが簡単になります。
統合されたテクノロジーの選択: システム全体は、テクノロジーの多様性によって引き起こされる複雑さを回避するために、一連のテクノロジースタックを使用します。開発者は、開発効率を向上させるためのテクノロジーの深い学習と適用に集中できます。

1. 小規模プロジェクト

機能が比較的単純で、ユーザーとデータの量が少ない一部のプロジェクトの場合は、モノリシックアーキテクチャが適しています。たとえば、中小企業の内部管理システム、個人のブログ Web サイトなどです。これらのプロジェクトでは、通常、高い同時実行性と大規模なデータ処理をサポートするための複雑なアーキテクチャは必要ありません。モノリシックアーキテクチャは、プロジェクトの基本的なニーズを満たすために迅速に開発および展開できます。

2. 開発初期段階のプロジェクト

プロジェクトの初期段階では、要件が明確でないことが多く、ビジネスロジックは比較的単純です。現時点では、モノリシックアーキテクチャを使用することで、開発チームは検証と反復に使用できるシステムプロトタイプを迅速に構築できます。プロジェクトが発展するにつれて、単一のアーキテクチャではニーズを満たせないことが判明した場合は、アーキテクチャのアップグレードと変換を検討できます。

3. パフォーマンス要件が低いプロジェクト

プロジェクトのパフォーマンス要件が特に厳しくない場合は、モノリシックアーキテクチャで十分に機能します。たとえば、一部の低頻度ツールソフトウェア、小規模データ分析システムなどです。これらのシステムは、多数の同時リクエストを処理する必要がなく、モノリシックアーキテクチャのパフォーマンスのボトルネックは、これらのシナリオでは明らかではない可能性があります。

Nginx とリボンは、分散システムで負荷分散を実現するために使用される 2 つのツールですが、それぞれの位置付け、適用可能なシナリオ、構成方法が異なります。

1. 機能の位置付け

エンギンクス

Nginx は、高性能 Web サーバー、リバースプロキシサーバー、およびロードバランサーであり、主にリクエストを分散し、ネットワークレベルでロードバランシングを実行するために使用されます。
通常、サーバークラスターのフロントエンドにデプロイされ、クライアントからのリクエストを受信し、事前定義されたポリシーに従ってこれらのリクエストをさまざまなバックエンドサーバーに転送する統合エントリポイントとして機能します。
Nginx は、ラウンドロビン、加重ラウンドロビン、IP ハッシュなど、複数の負荷分散アルゴリズムをサポートしています。

リボン

リボンはクライアント負荷分散ツールであり、クライアントがリクエストを行うと、事前設定された負荷分散ポリシーに基づいてアクセスに適切なサービスインスタンスを選択します。
通常、マイクロサービスアーキテクチャでは、各マイクロサービスクライアントがリボンを使用してサービスプロバイダーの負荷分散を実現します。
リボンには、ポーリングやランダムなどのいくつかの負荷分散アルゴリズムが用意されています。

2. 利用シーン

エンギンクス

これは、特に多数の外部リクエストに直面する場合に、同時リクエストを処理する大規模な分散システムに適しています。
Nginx は、複数の種類のリクエスト (HTTP、HTTPS、TCP、UDP など) の負荷分散を提供でき、幅広いアプリケーションを備えています。
また、静的リソースの提供とキャッシュもサポートされており、システムのパフォーマンスの向上に役立ちます。

リボン

マイクロサービスアーキテクチャでは、複数のサービスプロバイダー間で負荷分散を実装する必要がある場合、リボンは理想的な選択肢です。
クライアント側の負荷分散により、外部ミドルウェアへの依存が軽減され、展開とメンテナンスのプロセスが簡素化されます。
これにより、特定のマイクロサービスのニーズに基づいて負荷分散構成をカスタマイズできます。

3. 設定方法

エンギンクス

Nginx の負荷分散戦略とバックエンドサーバーリストは、その構成ファイルを通じて設定されます。この構成ファイルは特別な構文を使用し、特定の Nginx 構成知識を必要とします。
一部の構成は実行時に動的に変更できますが、プロセスは複雑です。

リボン

リボン構成は通常、マイクロサービスクライアントコードで完了し、負荷分散戦略はコードコメント、構成ファイル、またはプログラミングを通じて設定できます。
この方法はより柔軟で、さまざまなマイクロサービスに応じてカスタマイズできます。

4. 性能特性

エンギンクス

プロフェッショナルなサーバーソフトウェアとして、Nginx は大量のリクエストを処理する能力を備えており、同時実行性の高いシナリオに特に適しています。
ネットワークプロトコルの効率的な処理と最適化機能により、システムの応答速度が向上します。

リボン

パフォーマンスの点では Nginx ほど強力ではないかもしれませんが、マイクロサービスアーキテクチャでは、リクエストの数が比較的少ないことを考慮すると、通常、Ribbon はニーズを満たすことができます。
その主な利点は、マイクロサービスフレームワークとの高度な統合により、開発と使用が容易になることにあります。

Eureka - サービスの登録および検出フレームワーク

Eureka は、マイクロサービスアーキテクチャでのサービスインスタンスの登録と検出の管理を支援するように設計されたサービスの登録と検出のフレームワークです。

コア機能

サービス登録: 各マイクロサービスが開始されると、サービス名、IP アドレス、ポートなどの独自の情報が Eureka 登録センターに報告されます。
サービスディスカバリ: マイクロサービスは、Eureka を通じて他のサービスインスタンス情報をクエリして、直接呼び出しを行うことができます。

動作原理

クライアントとサーバーの対話: マイクロサービスクライアントは、ハートビートメカニズムを通じて Eureka 上の登録ステータスを維持し、同時にサービスレジストリの更新も定期的に取得します。
自己保護メカニズム: ネットワーク障害が発生した場合、Eureka は自己保護モードに入り、一時的な通信の問題によりサービスインスタンスが誤って削除されるのを防ぎます。

利点

高可用性: Eureka はクラスター展開をサポートしており、システムの堅牢性と可用性が向上します。
統合が簡単: Spring Cloud などのマイクロサービスフレームワークと緊密に統合され、サービス登録および検出システムの構築を加速します。
柔軟な構成: ハートビート間隔や自己保護しきい値などのパラメータは、実際のニーズに応じて調整できます。

アプリケーションシナリオ

マイクロサービスアーキテクチャ: Eureka は、大規模なマイクロサービスシステムにおけるサービスインスタンスの動的な変更を管理するのに適しています。
クラウドネイティブアプリケーション: 自動スケーリングと障害移行をサポートする、クラウドデプロイメントに適したアプリケーション。

結論は

モノリシックアーキテクチャは特定の状況下では依然としてその独自の利点を発揮しますが、ビジネスの複雑性の増大と技術の進歩に伴い、マイクロサービスアーキテクチャへの移行が徐々に主流になってきています。
モノリシックアーキテクチャの問題を解決するには、ビジネスニーズと技術環境を評価する必要があるため、マイクロサービスアーキテクチャが主流になりました。

マイクロサービスアーキテクチャは、従来のモノリシックアーキテクチャが直面する多くの課題を解決できるだけでなく、より柔軟で効率的な IT インフラストラクチャを企業にもたらします。

ただし、アーキテクチャパターンの選択は、特定のビジネスニーズと技術環境に基づいて行う必要があるため、最も適切な決定を下すには実際に徹底的な評価を実行する必要があります。