Монолит или микросервисы: какую архитектуру выбрать для нового проекта

При создании нового проекта выбрать правильную архитектуру необходимо, ведь это влияет на скорость разработки, масштабируемость и долгосрочную поддержку системы. Монолитная архитектура обеспечивает простоту и целостность, но может быть сложной в масштабировании. Микросервисы обеспечивают гибкость и независимость компонентов, но требуют продуманного подхода к интеграции и управлению. Сегодня рассмотрим разницу между монолитом и микросервисами, ключевые особенности каждой архитектуры и поможем вам сделать осознанный выбор.

Определение и особенности монолитной архитектуры

Что такое монолитная архитектура и какие у неё основные характеристики

Монолитная архитектура представляет собой единую программную систему, в которой все модули и компоненты приложения тесно связаны и работают как единое целое. Вся логика приложения — от пользовательского интерфейса до базы данных — включена в единое приложение, которое развертывается и управляется как единое целое.

Основные характеристики:

• Единое хранилище кода и структур данных. 
• Тесная взаимосвязь компонентов: изменения в одном модуле часто требуют обновлений в других. 
• Унифицированное развертывание: приложение разворачивается в одном контейнере или среде.

Плюсы монолита

• Простота разработки. Все компоненты находятся в одном репозитории, что упрощает работу команды. Так, разработчики могут сосредоточиться на функциональности, а не на взаимодействии между сервисами. Плюс разработчики быстрее ориентируются в архитектуре. 
• Единое развертывание. Нет необходимости управлять множеством сервисов, а обновление системы требует лишь одной операции деплоя. 
• Легкость тестирования. Общее тестирование всех компонентов можно проводить в одной среде. А еще проще реализовать интеграционные и функциональные тесты. 
• Удобство в небольших командах. Подходит для стартапов или проектов с ограниченными ресурсами, где важно быстро приступить к работе.

Минусы монолита

• Сложность масштабирования. Масштабирование требует копирования всего приложения, даже если нужно повысить производительность только одной его части. Плюс если высокую нагрузку испытывает лишь одна часть приложения, увеличивать производительность приходится для всей системы. 
• Зависимость компонентов. Любое изменение в одном модуле может привести к непредсказуемым последствиям в других частях системы. К тому же трудно изолировать ошибки и снижать взаимные влияния между частями приложения. 
• Долгосрочная поддержка. Переход на новые технологии требует переработки всей системы. Например, если монолитная архитектура построена на устаревшей версии фреймворка, переход на более современный инструмент требует изменений во всех связанных модулях, включая базу данных, пользовательский интерфейс и API. 
• Риск единой точки отказа. Ошибка в одном компоненте может привести к полной остановке всего приложения.

Монолитная архитектура подходит для небольших и средних проектов с ограниченными требованиями к масштабированию, где важны скорость разработки и простота управления. Однако для крупных динамично развивающихся систем она может стать сдерживающим фактором.

Определение и особенности микросервисной архитектуры

Что такое микросервисная архитектура и её ключевые аспекты

Микросервисы как архитектура представляет собой подход, при котором приложение разбивается на независимые модули (микросервисы). Каждый микросервис выполняет определённую бизнес-функцию, имеет собственную базу данных (или доступ к её сегменту) и взаимодействует с другими через API.

Ключевые аспекты:

• Микросервисы разрабатываются, развёртываются и масштабируются отдельно. 
• Каждый микросервис отвечает за конкретную бизнес-логику. 
• Микросервисы могут использовать различные языки программирования, базы данных и фреймворки, что позволяет выбрать оптимальный инструмент для каждой задачи.

Плюсы микросервисов

• Гибкость. Микросервисы можно развивать независимо друг от друга. Так, в музыкальные стриминги (по типу Яндекс.музыки) новый функционал приложения можно добавлять без изменения сервиса, отвечающего за управление библиотекой треков. 
• Масштабируемость. Каждый микросервис масштабируется отдельно в зависимости от нагрузки. Не нужно тратить время и мощности но прокачку одних и тех же функций одновременно, а сосредоточиться на приоритетных. 
• Независимое развертывание. Обновление одного микросервиса не требует остановки всей системы. Например, если в приложении нужно обновить модуль расчёта стоимости (если мы разрабатываем Ozon или WB), это не повлияет на работу модуля оформления заказов.

Минусы микросервисов

• Сложность в настройке. Организация микросервисной архитектуры требует грамотной настройки инфраструктуры. Например, необходимо настроить API-шлюз для управления запросами, систему контейнеризации (например, Docker) и оркестрацию (Kubernetes). 
• Необходимость управления сетью. Микросервисы взаимодействуют через сеть, что может приводить к задержкам и ошибкам. Например, если сервис обработки платежей не отвечает из-за проблем с сетью, процесс оформления заказа на том же Озоне может быть временно недоступен. 
• Сложности в тестировании. Интеграционное тестирование требует симуляции взаимодействия между десятками или сотнями сервисов.

Микросервисная архитектура идеально подходит для крупных проектов или систем, которым требуется гибкость и масштабируемость. Она позволяет разделить приложение на независимые компоненты, что упрощает развитие и обновление системы, особенно в условиях изменяющихся бизнес-требований.

Сравнение монолита и микросервисов

При выборе архитектуры важно учитывать ключевые аспекты, которые влияют на производительность, масштабируемость, удобство поддержки и организацию командной работы. Поговорим об отличиях монолитов от микросервисов.

Производительность: какая архитектура быстрее и почему

Монолит

Монолитные приложения выигрывают в производительности благодаря отсутствию сетевых вызовов между компонентами. Например, если в приложении есть функция расчёта скидки и оформления заказа, в монолите эти операции выполняются быстрее, так как всё обрабатывается в едином контексте без дополнительных задержек.

Микросервисы

Микросервисы могут быть медленнее из-за сетевых взаимодействий между компонентами. В приложении с такой архитектурой расчёт скидки может быть отдельным сервисом, и каждый запрос к нему потребует сетевого соединения. Однако микросервисы позволяют распределять нагрузку, обеспечивая высокую производительность при большом количестве пользователей.

Масштабируемость: вертикальное и горизонтальное масштабирование

Монолит

Плюс монолита в том, что его масштабирование осуществляется вертикально (больше оперативной памяти —> мощнее процессор). Это быстро, но дорого, и есть физические ограничения на увеличение ресурсов.

Микросервисы

Поддерживают горизонтальное масштабирование, позволяя увеличивать производительность за счёт запуска дополнительных копий только нужных сервисов. Например, если нагрузка растёт на модуль обработки платежей, администратор может увеличить количество инстансов только этого сервиса, не затрагивая остальные части приложения.

Поддержка и обновление: как быстро можно добавлять новые функции

Монолит

В монолите изменения требуют работы с общей кодовой базой. Так, добавление нового фильтра в поисковую систему потребует изменений в коде и обязательного тестирования всего приложения. Это может замедлить внедрение обновлений, особенно в сложных системах.

Микросервисы

Каждый микросервис разрабатывается и обновляется независимо. Например, добавление нового фильтра в ту же поисковую систему можно реализовать как отдельный сервис, что не затронет работу других компонентов. Это позволяет быстрее развивать функциональность приложения.

Командная работа: как архитектура влияет на распределение задач в команде

Монолит

Подходит для небольших команд, так как вся разработка сосредоточена в одной кодовой базе. Однако в крупных командах может возникать путаница: одновременно работать над различными функциями сложно из-за пересечения задач и конфликтов.

Микросервисы

Позволяют разделить задачи между командами, так как каждая отвечает за свой микросервис. Например, одна команда может работать над модулем аналитики, а другая — над модулем рекомендаций, не мешая друг другу. Это делает микросервисы идеальными для крупных проектов с распределёнными командами.

Факторы, которые влияют на выбор архитектуры

Выбор между монолитной и микросервисной архитектурой зависит от множества факторов, например, особенностей команды, масштаба проекта, технических требований и доступных ресурсов. Так что же выбрать?

Размер и опыт команды разработчиков

Маленькая команда

Если команда небольшая и состоит из 3–5 человек, лучше начать с монолитной архитектуры. Например, для стартапа с ограниченным бюджетом разработка единой кодовой базы будет быстрее и эффективнее, так как все участники смогут работать в одном контексте без разделения на сервисы.

Большая команда

В случае крупной команды, где каждая группа имеет узкую специализацию (например, фронтенд, бэкенд, аналитика), микросервисы становятся более подходящим решением. Так, отдельная команда может заниматься разработкой API для управления пользователями, не мешая работе команды, отвечающей за обработку платежей.

Уровень опыта

Новичкам проще начать с монолита, где всё сосредоточено в одном месте. Микросервисы требуют знания работы с сетями, управления контейнерами и настройки взаимодействия сервисов, что может быть сложно для начинающих.

Сложность и масштаб проекта

Простые проекты

Для небольших приложений монолитная архитектура подходит идеально.

Сложные и крупные проекты

Если проект включает множество связанных функций, типа интернет-магазина с рекомендациями, платежной системой, логистикой и аналитикой, микросервисы становятся более предпочтительными. Разделение функционала на отдельные сервисы позволяет легче масштабировать и обновлять отдельные части системы.

Требования к производительности и масштабируемости

Низкие требования

Если приложение обслуживает ограниченное количество пользователей, например, внутренний инструмент для команды из 50 человек, монолитная архитектура будет более эффективной. Она обеспечит стабильную производительность без сложных настроек.

Высокие требования

Для приложений с миллионами пользователей микросервисы обеспечивают гибкость и возможность горизонтального масштабирования. Например, если растёт нагрузка на видео-хостинг, можно увеличить количество экземпляров только сервиса трансляции.

Планы на будущее и возможность роста проекта

Краткосрочные проекты

Для приложений с коротким жизненным циклом лучше выбрать монолит. Например, MVP для тестирования идеи легче разработать именно так, поскольку это позволяет быстрее выйти на рынок.

Долгосрочные проекты

Если приложение предполагается развивать на протяжении многих лет с добавлением новых функций, микросервисы могут быть более удобны. Например, в крупной ERP-системе с постоянным расширением функционала проще добавлять новые сервисы, не нарушая работу существующих.

Инфраструктура и доступные ресурсы

Ограниченная инфраструктура

Монолитные приложения не требуют сложной инфраструктуры. Их можно развернуть на одном сервере и минимизировать затраты на администрирование.

Развитая инфраструктура

Вам нужно настроить архитектуру, и микросервисы в этом случае потребуют контейнеризации (Docker), оркестрации (Kubernetes) и мощных инструментов мониторинга.

Выбор архитектуры зависит от целей и условий проекта. Для небольших приложений с ограниченными ресурсами и командами монолит — быстрый и эффективный выбор. Для крупных систем с перспективой роста и распределёнными командами микросервисы предлагают гибкость, масштабируемость и независимость в разработке. Важно учитывать баланс между текущими потребностями и будущими планами, чтобы архитектура оставалась жизнеспособной на протяжении всего жизненного цикла проекта.

Кейсы, или практические советы по выбору архитектуры

Попробуем подобрать подходящую архитектуру на конкретных кейсах. Для примера возьмем сферу электронной коммерции (раз уж мы много говорили про маркетплейсы).

Когда стоит использовать монолит

• Простые проекты. Локальный магазин для продажи органической продукции, где пользователь может оформить заказ через простую корзину, а администратор получает уведомление на почту. 
• Стартапы с ограниченными ресурсами. Новый бренд, продающий уникальные дизайнерские украшения, быстро запускает MVP с базовыми функциями: каталог, корзина, оплата и личный кабинет. 
• Приложения без высоких требований к масштабируемости. Интернет-магазин для корпоративных клиентов, где покупки совершаются нерегулярно, и основная нагрузка на сервер минимальна.

Когда подходят микросервисы

• Крупные проекты. Большой интернет-магазин с тысячами товаров, сложной структурой категорий и разными модулями (каталог, поиск, рекомендации, платежи). 
• Распределённые команды. Когда команда в одной стране разрабатывает сервис логистики, а команда в другой — систему интеграции с локальными платёжными провайдерами. 
• Приложения с высокой нагрузкой. Маркетплейс, который обрабатывает миллионы запросов в секунду, поддерживает сложные фильтры, рекомендации и динамическое ценообразование.

Как перейти с монолита на микросервисы

1. Оцениваем текущую архитектуру

Для начала выявляем модули с наибольшей нагрузкой. Так, если монолитный интернет-магазин испытывает перебои из-за частых запросов к каталогу товаров, начинаем с выделения поиска в отдельный микросервис.

2. Разрабатываем стратегию миграции

Постепенно выносим модули, сохраняя функциональность. То есть сначала выносим модуль обработки платежей в отдельный сервис, затем переходим к модулям рекомендаций и аналитики.

3. Обеспечиваем инфраструктуру

Настраиваем контейнеризацию для запуска микросервисов (например, Docker для микросервисов каталога и управления заказами с общей базой данных).

4. Используем очередь сообщений

Реализуем асинхронное взаимодействие сервисов. Можем настроить очередь RabbitMQ для передачи данных о новых заказах от фронтэнда к микросервису логистики.

5. Тестируем взаимодействие сервисов

Постоянно проверяем корректность обмена данными. Так, тестируем модуль интеграции с внешними складами, чтобы убедиться в правильной обработке информации о наличии товаров.

Примеры реальных проектов и их архитектурных решений

Примеры компаний, которые используют монолит и преуспели в этом

Basecamp

Basecamp — популярный инструмент для управления проектами. Он известен своей монолитной архитектурой. Для команды Basecamp это решение значительно облегчает внедрение новых функций и упрощает развертывание, так как все компоненты находятся в одной кодовой базе.

Shopify

Shopify, одна из крупнейших платформ для создания интернет-магазинов, на ранних этапах своего роста использовала монолитную архитектуру. В отличие от многих других компаний, которые переходят на микросервисы, Shopify создала гибкую систему в рамках монолита, которая поддерживает стабильность и масштабируемость, не перегружая инфраструктуру. Несмотря на это, они также внедряли элементы модульности в свой монолит, что позволяло сохранять производительность при росте компании​.

GitHub

GitHub, крупнейшая платформа для хостинга и совместной разработки ПО, также начинала с монолитной архитектуры. Этот подход позволил поддерживать высокую скорость разработки и эффективность работы небольшой команды. В дальнейшем GitHub внедрил стратегию масштабирования внутри своего монолита, что позволило им эффективно справляться с растущими требованиями без перехода на микросервисы на первых этапах​.

Примеры компаний, которые выбрали микросервисную архитектуру

Netflix

Для масштабируемости и высокой доступности Netflix перешел от монолитной архитектуры к микросервисам. Это позволило им эффективно обрабатывать большое количество запросов пользователей и улучшить управление различными компонентами системы.

Amazon

Amazon, особенно его платформа Amazon Web Services (AWS), также широко использует микросервисы. Переход к такой архитектуре позволил Amazon улучшить управление масштабируемостью, изоляцию сбоев и гибкость развертывания. Каждый сервис отвечает за отдельную задачу, что делает платформу более гибкой и облегчает масштабирование отдельных компонентов.

Ошибки, которых стоит избегать при выборе и реализации архитектуры

1. Вы не понимаете требования

Ошибки могут возникать, если архитектура выбирается без детального анализа потребностей проекта. Это может привести к излишней сложности и необходимости управления множеством сервисов, которые не нужны на первых этапах.

Совет: Тщательно анализируйте требования к масштабируемости, безопасности, производительности и возможностям роста, прежде чем принимать решение о типе архитектуры.

2. Вы не учитываете долгосрочные последствия

При использовании монолитной архитектуры может быть сложно адаптировать систему под новые требования по мере роста. В то же время излишняя фрагментация в микросервисах приводит к значительным затратам на управление и координацию, особенно если проект не хочет масштабироваться.

Совет: Планируйте архитектуру с учётом будущих потребностей и возможности масштабирования, но не усложняйте проект без реальной необходимости.

3. Вы игнорируете опыт и возможности команды

Выбор архитектуры должен учитывать не только требования проекта, но и опыт вашей команды. Чтобы развернуть микросервисы, в тиме должны быть опытные DevOps-специалисты. И в целом все сотрудники должны обладать сильными навыками для настройки, управления и мониторинга такой архитектуры.

Совет: Оцените техническую зрелость и возможности вашей команды, чтобы понять, будет ли она в состоянии поддерживать сложную архитектуру.

4. У вас проблемы с тестированием

При использовании микросервисной архитектуры сложнее поддерживать тестирование, так как необходимо чекать не только отдельные сервисы, но и взаимодействие между ними. В монолитной архитектуре тестирование проще, но с увеличением объема кода и сложности системы это может стать проблемой.

Совет: Убедитесь, что для выбранной архитектуры предусмотрены необходимые стратегии тестирования, чтобы минимизировать риски ошибок при развертывании.

5. Вы не уделяете внимание безопасности

Независимо от выбранной архитектуры, безопасность всегда должна быть приоритетом. Микросервисы, в свою очередь, увеличивают поверхность атаки из-за множества сервисов, а монолит может быть уязвимым, если не принято должное внимание к его изоляции и защите данных.

Совет: Включите в архитектурное проектирование практики безопасности с самого начала, независимо от того, выбрали вы монолит или микросервисы.

Эти ошибки можно избежать, тщательно планируя архитектуру, принимая во внимание как текущие потребности, так и потенциальные вызовы в будущем.