ВЛИЯНИЕ АРХИТЕКТУРЫ МИКРОСЕРВИСОВ НА ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ПРИЛОЖЕНИЙ

THE IMPACT OF MICROSERVICES ARCHITECTURE ON APPLICATION PERFORMANCE

Ekaterina Romankova

student, Department of Practical and Applied Informatics, RTU MIREA – Russian Technological University,

Russia, Moscow

Nikita Perminov

student, Department of Practical and Applied Informatics, RTU MIREA – Russian Technological University,

Russia, Moscow

АННОТАЦИЯ

В условиях быстроразвивающихся технологий и процесса цифровизации, компаниям необходимо повышать свой уровень на рынке. Внедрение новых инструментов и технологий может значительно помочь в этом. В данной статье рассматривается технология применения архитектуры микросервисов в проектировании приложений и ее влияние на производительность системы. Подробно описаны сферы применения, проблематика и преимущества внедрения данного подхода. Предложены условия для внедрения инструмента и применения его в разработке.

ABSTRACT

In the context of rapidly evolving technologies and digital transformation, companies need to enhance their market position. The adoption of new tools and technologies can significantly contribute to this goal. This article explores the use of microservices architecture in application design and its impact on system performance. It provides a detailed overview of the areas of application, challenges, and benefits of implementing this approach. Additionally, it outlines the necessary conditions for adopting this methodology and integrating it into the development process.

Ключевые слова: архитектура, микросервисы, проектирование, монолит, модуль, масштабирование.

Keywords: architecture, microservices, engineering, monolith, module, scaling.

В эпоху быстроразвивающихся технологий люди изобретают все более современные и прогрессивные технологии. Одной из таковых является микросервисная архитектура — подход проектирования, при котором приложение строится в виде набора независимых сервисов. При таком подходе каждый из модулей работает согласно своей бизнес-логике и взаимодействует с остальными модулями. Например, такие технологии используются для хранения данных пользователей или используются в системах аутентификации. Отличие микросервисной архитектуры от монолитной представлено на Рисунке 1.

Рисунок 1. Отличие микросервисной архитектуры от монолитной

Современная практика создания программных систем всё чаще использует микросервисный подход, принципиально отличающийся от классической монолитной разработки. Вместо единой сложной программы система строится как совокупность компактных независимых сервисов. Каждый такой сервис представляет собой отдельный функциональный блок, сфокусированный на выполнении определённой бизнес-задачи.Этот подход позволяет сделать разработку более гибкой, сократить time-to-market, улучшить отказоустойчивость системы и дает возможность более легкой поддержки приложения.

В основе микросервисной архитектуры лежит принцип создания независимых функциональных модулей, каждый из которых представляет собой самостоятельный программный компонент. Эти модули обладают изолированной реализацией, индивидуальными хранилищами информации и стандартизированными точками входа для интеграции с другими элементами системы [1]. Характерной чертой данной методологии является отсутствие технологических ограничений - отдельные сервисы могут разрабатываться на разнородных платформах, включая Java, Python и Go, что позволяет подбирать оптимальные инструменты для решения конкретных проблем [3]. Коммуникация между компонентами системы организуется двумя основными способами: через прямые запросы по стандартным веб-протоколам или с помощью механизмов асинхронной передачи данных через промежуточное программное обеспечение, что в совокупности создает адаптивную и легко масштабируемую инфраструктуру.

Подобная организация разработки позволяет оптимально распределять трудовые ресурсы между проектными группами. Специализированные команды получают возможность параллельно работать над отдельными функциональными блоками, не создавая взаимных помех в процессе разработки. Это значительно сокращает сроки реализации проектов и обеспечивает более точное соответствие итогового продукта специфическим потребностям заказчика. Независимость модулей друг от друга позволяет оперативно вносить изменения в отдельные компоненты системы без риска нарушения работы всего программного комплекса, что особенно важно в условиях динамично меняющихся бизнес-требований [2].

Микросервисная архитектура обладает рядом значимых преимуществ, которые выделяют ее на фоне других архитектур:

1. Горизонтальная масштабируемость. Микросервисы можно масштабировать независимо от других узлов системы. Это позволяет оптимизировать ресурсопотребление и повысить производительность системы.

2. Технологическая гибкость. Разработка отдельных микросервисов ведется с использованием тех языков программирования, фреймворков и технологических решений, которые наилучшим образом соответствуют их назначению. Такой подход предоставляет командам свободу выбора наиболее эффективных инструментов для реализации специфических функций каждого компонента системы.

3. Отказоустойчивость и изоляция сбоев. Ввиду модульности архитектуры, отказ одного микросервиса не приводит к каскадным сбоям во всей системе. Это обеспечивает надежность системы.

4. Принципы CI/CD (непрерывной интеграции и доставки) идеально сочетаются с микросервисной архитектурой. Поскольку каждый сервис разрабатывается и развертывается независимо, команды могут быстро тестировать, выпускать обновления и внедрять новые функции без риска повлиять на стабильность всей системы. Такой подход обеспечивает гибкость и скорость разработки, позволяя доставлять изменения пользователям чаще и с минимальными задержками.

5. Параллелизация разработки. Децентрализованная структура микросервисов минимизирует зависимости между командами, что ускоряет разработку за счет параллельной работы над различными компонентами системы.

Однако, внедрение и обслуживание такого архитектурного подхода также подразумевает ряд сложностей:

1. Усложнение межсервисного взаимодействия. Организация коммуникации между микросервисами требует внедрения дополнительных механизмов, что может увеличить нагрузку на ресурс и высокие денежные затраты.

2. Вопросы безопасности. Распределенная природа архитектуры повышает риски несанкционированного доступа, что диктует необходимость реализации надежных систем аутентификации и авторизации.

3. Оркестрация и управление инфраструктурой. В силу многообразия микросервисов в рамках одного проекта, необходимо грамотно ими управлять, чтобы избежать проблем в обслуживании системы. Это подразумевает использование специализированных инструментов (Kubernetes, Docker Swarm), обеспечивающих отказоустойчивость и балансировку нагрузки. Это может быть энергозатратно для ресурсов компании или дорого в плане реализации.

Чтобы максимально подробно разобраться в концепции микросервисной архитектуры, рекомендуется провести подробное сравнение двух основных подходов к построению систем: монолитной и микросервисной архитектур. Более наглядные выводы о достоинствах и недостатках каждого подхода предоставлены в Таблице 1 [4].

Таблица 1

Ключевые архитектурные различия между подходами

Проектирование систем с микросервисной архитектурой пользуется большой популярностью в различных областях разработки:

1. Веб-приложения. Каждая функция может быть реализована отдельным микросервисом, например, для аутентификации, обработки платежей или управления контентом, что упрощает разработку и поддержку продукта.

2. Backend-решения. В современных backend-решениях микросервисный подход позволяет улучшить взаимодействие всех ключевых компонентов. Кроме того, изоляция сбоев одного микросервиса предотвращает отказ всего приложения, на что очень акцентируют внимание в области backend-разработки.

3. Облачные вычисления. Облачные платформы часто используют микросервисы для гибкого развертывания приложений. Компоненты распределяются по разным серверам, что повышает производительность и отказоустойчивость. Если один сервис выйдет из строя, остальные продолжат работу. В облаках это особенно удобно — можно масштабировать только нужные компоненты под нагрузку, не затрагивая всю систему. Такой подход стал стандартом для современных распределенных приложений.

4. Интернет вещей (IoT). Микросервисная архитектура позволяет создавать микросервисы для получения информации с устройств, их анализа и управления действиями.

5. Крупные корпоративные системы. В больших проектах монолитная архитектура зачастую уступает микросервисной из-за огромного ресурсопотребления и высокой сложности обслуживания. Микросервисная архитектура не только позволяет поделить приложение на независимые компоненты, что упрощает обслуживание и улучшение системы, но и может помочь бизнесу разделить свою бизнес-логику, чтобы добиться прозрачности и улучшить эффективность бизнес-процессов [5].

Однако, микросервисная архитектура не является единственно правильным решением для всех приложений: иногда целесообразнее использовать монолитную архитектуру или какое-либо другое решение.

В конечном счёте, разработка и проектирование приложений является сложным и затратным процессом, требующим тщательного анализа рынка пользователей. Микросервисная архитектура представляет собой современную парадигму проектирования программных систем, характеризующуюся как значительными преимуществами, так и определенными недостатками. Высокая степень модульности, возможность независимого масштабирования компонентов, гибкость, хорошая отказоустойчивость выделяют этот архитектурный подход на фоне других. Среди недостатков можно отметить: усложнение системы управления, повышенные требования к инфраструктуре и необходимость реализации дополнительных механизмов межсервисного взаимодействия. Использование микиросервисной архитектуры рекомендуется компаниям с крупными SaaS-платформами, системами с высокой пиковой нагрузкой, а также компаниям, имеющим приложения с независимыми компонентами и разнородными технологиями. Для сложных распределенных систем с переменной нагрузкой микросервисы часто оказываются оптимальным решением, тогда как для небольших проектов могут создать избыточную сложность.

Список литературы:

1. Статья «Введение в управление микросервисами» [Электронный ресурс] URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=49423275 (Дата обращения 24.04.2025)
2. Статья «Микросервисная архитектура» [Электронный ресурс] URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=39552649 (Дата обращения 24.04.2025)
3. Статья «Эффективные методы обеспечения согласованности данных в микросервисах на базе Spring Framework и Postgresql»  [Электронный ресурс] URL: https://cyberleninka.ru/article/n/effektivnye-metody-obespecheniya-soglasovannosti-dannyh-v-mikroservisah-na-baze-spring-framework-i-postgresql (Дата обращения 24.04.2025)
4. Статья «Сравнительный анализ использования монолитной и микросервисной архитектуры» [Электронный ресурс] URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=42382787 (Дата обращения 23.04.2025)
5. Статья «Проектирование сложного программного обеспечения с использованием микросервисной архитектуры» [Электронный ресурс] URL: https://cyberleninka.ru/article/n/proektirovanie-slozhnogo-programmnogo-obespecheniya-s-ispolzovaniem-mikroservisnoy-arhitektury (Дата обращения 25.04.2025)