معماری میکروسرویس در سال های اخیر به دلیل توانایی آن در ایجاد برنامه های کاربردی بسیار مقیاس پذیر، انعطاف پذیر و قابل نگهداری به طور فزاینده ای محبوب شده است. در ASP.NET Core، معماری میکروسرویس ها را می توان با استفاده از فناوری های مختلفی از جمله Docker، Kubernetes و Service Fabric پیاده سازی کرد.
معماری میکروسرویس چیست؟
معماری میکروسرویس سبکی از ساخت برنامه های نرم افزاری است که شامل تقسیم یک برنامه بزرگ به سرویس های کوچکتر و مستقل می شود. هر سرویس برای انجام یک کار خاص طراحی شده است و می تواند مستقل از سایر سرویس ها توسعه، گسترش و مقیاس بندی شود. این معماری ماژولار بودن، مقیاس پذیری و انعطاف پذیری را ارتقا می دهد و کاربردهای آن را در مقیاس بزرگ ایده آل می کند.
تفاوت معماری میکروسرویس و Monolithic یا یکپارچه چیست؟
معماری یکپارچه یا Monolithic و میکروسرویس دو رویکرد متفاوت برای طراحی نرم افزارهای کاربردی هستند. در اینجا به برخی از تفاوت های اصلی این دو معماری اشاره خواهیم کرد:
- اندازه و پیچیدگی: معماری یکپارچه با داشتن تمام اجزای یک برنامه کاربردی به طور محکم با هم در یک فایل اجرایی یا پایگاه کد مشخص می شود. این بدان معنی است که کل برنامه یک موجودیت بزرگ و پیچیده است. در مقابل، معماری میکروسرویس ها شامل تقسیم یک برنامه به سرویس های کوچکتر و مستقل است که می توانند به طور جداگانه مستقر و مدیریت شوند. این بدان معنی است که برنامه از بسیاری از بخش های کوچکتر و ساده تر تشکیل شده است.
- مقیاس پذیری: معماری یکپارچه به راحتی مقیاس پذیر نیست، زیرا نیاز دارد که کل برنامه به صورت یک واحد کوچک و یا افزایش یابد. در مقابل، معماری میکروسرویس ها امکان مقیاس پذیری آسان تر را فراهم می کند، زیرا هر سرویس را می توان به طور مستقل بر اساس نیازهای خاص خود کوچک یا بزرگ کرد.
- انعطاف پذیری: معماری یکپارچه نسبت به میکروسرویس‌ها انعطاف پذیری کمتری دارد، زیرا تغییرات در هر بخشی از برنامه نیاز به استقرار مجدد کامل کل برنامه دارد. در مقابل، معماری میکروسرویس انعطاف پذیری بیشتری را امکان پذیر می کند، زیرا می توان تغییراتی را در سرویس های فردی بدون تأثیر بر بقیه برنامه اعمال کرد.
- تعمیر و نگهداری: نگهداری معماری یکپارچه نسبت به میکروسرویس ها دشوارتر است، زیرا هر گونه اشکال یا مشکل در یک قسمت از برنامه می تواند کل برنامه را تحت تأثیر قرار دهد. در مقابل، معماری میکروسرویس‌ها به گونه‌ای طراحی شده است که انعطاف‌پذیرتر باشد، زیرا خرابی‌ها در یک سرویس قابل جداسازی و مهار هستند.
- استقرار: معماری یکپارچه مستلزم استقرار کل برنامه به عنوان یک واحد است که می تواند زمان بر و پیچیده باشد. در مقابل، معماری میکروسرویس ها امکان استقرار مکرر و کوچکتر را فراهم می کند، زیرا هر سرویس می تواند به طور مستقل مستقر شود.
به طور کلی، تفاوت اصلی بین معماری یکپارچه و معماری میکروسرویس، نحوه طراحی و ساختار یک برنامه کاربردی است. معماری یکپارچه شامل داشتن تمام اجزای یک برنامه کاربردی است که به طور محکم با هم در یک فایل اجرایی یا کد پایه منفرد کوپل شده اند، در حالی که معماری میکروسرویس ها شامل تقسیم یک برنامه به سرویس های کوچکتر و مستقل است که می توانند به طور جداگانه مستقر و مدیریت شوند.
مزایای معماری میکروسرویس در ASP.NET Core
استفاده از معماری میکروسرویس در asp.net Core شامل مزایای زیادی است. از مهمترین این مزایا می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- مقیاس پذیری: معماری Microservices به توسعه دهندگان اجازه می دهد تا خدمات جداگانه را مستقل از یکدیگر مقیاس کنند. این بدان معناست که خدماتی که به منابع بیشتری نیاز دارند، می‌توانند در صورت نیاز، بدون تأثیر بر عملکرد سایر خدمات، کاهش یابند. این رویکرد همچنین خطر خرابی سرویس به دلیل بارگذاری بیش از حد را کاهش می دهد.
- انعطاف پذیری: با معماری میکروسرویس، ایجاد تغییرات در سرویس‌های فردی بدون تأثیر بر بقیه برنامه آسان تر است. این امکان ایجاد تغییرات و استقرار سریع آن ها را بدون نیاز به جابجایی مجدد کل برنامه فراهم می کند.
- ماژولار: معماری میکروسرویس توسعه خدمات کوچک، متمرکز و مستقل را ارتقا می دهد. این کار نگهداری و بروزرسانی برنامه را در طول زمان آسان تر می‌کند، زیرا می توان تغییراتی را در سرویس‌های فردی بدون تأثیر بر بقیه برنامه اعمال کرد.
- در دسترس بودن بالا: معماری Microservices استفاده از خدمات اضافی را ترویج می کند، که تضمین می کند که برنامه در صورت خرابی سرویس در دسترس باقی بماند.
- بهره وری در تیم توسعه: معماری میکروسرویس استفاده از تیم های کوچک و مستقل را ترویج می کند که می توانند مستقل از سایر تیم ها روی خدمات فردی کار کنند. این کار بهره وری را ارتقا می دهد و توسعه و استقرار سریع تغییرات در برنامه را آسان تر می کند.
نحوه پیاده سازی معماری Microservices در ASP.NET Core
پیاده سازی معماری میکروسرویس در Asp.net Core شامل چندین مرحله می باشد. از مهمترین آن می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- طراحی سرویس: اولین قدم در پیاده سازی معماری میکروسرویس در ASP.NET Core، طراحی سرویس های فردی است. هر سرویس باید هدف مشخص و مشخصی داشته باشد و باید تا حد امکان مستقل طراحی شود.
- ارتباط سرویس: برای اینکه سرویس ها با یکدیگر ارتباط برقرار کنند، باید یک پروتکل ارتباطی ایجاد شود. این را می توان با استفاده از فناوری های مختلفی از جمله REST API، gRPC یا مسیج بروکر به دست آورد.
- استقرار سرویس: خدمات را می توان با استفاده از ابزارهای مختلفی از جمله Docker، Kubernetes یا Service Fabric مستقر کرد. هر یک از این ابزارها راهی برای بسته بندی و استقرار خدمات مستقل از یکدیگر فراهم می کند.
- نظارت بر خدمات: هنگامی که سرویس ها مستقر شدند، نظارت بر عملکرد و سلامت آنها بسیار مهم است. این را می توان با استفاده از ابزارهای مختلفی از جمله Application Insights، Prometheus یا Grafana به دست آورد.
- امنیت سرویس: مهم است که اطمینان حاصل شود که هر سرویس ایمن است و در برابر تهدیدات امنیتی محافظت می شود. این را می توان با استفاده از ابزارهای مختلفی از جمله OAuth2، JWT یا گواهی ها به دست آورد.
Docker چیست؟
Docker یک پلت فرم منبع باز است که به توسعه دهندگان اجازه می دهد تا برنامه ها را به صورت container یا کانتینر پکیج بندی، توزیع و اجرا کنند.
container یا کانتینر چیست؟
کانتینرها یک محیط اجرای سبک، قابل حمل و خودکفا هستند که می توانند روی هر ماشینی اجرا شوند و آن ها را به انتخابی ایده آل برای ساخت و استقرار برنامه ها در محیط های توزیع شده تبدیل می کند.
Docker به توسعه دهندگان این امکان را می دهد تا کد برنامه، وابستگی ها و پیکربندی های خود را در یک کانتینر جمع کنند، که می تواند به راحتی در هر میزبان سازگار با Docker مستقر شود. این امر ایجاد، تست و استقرار برنامه ها را بدون توجه به زیرساخت های اساسی آسان تر می‌کند و به توسعه دهندگان اجازه می دهد بیشتر بر روی نوشتن کد و کمتر بر پیکربندی و مدیریت محیط زمان اجرا تمرکز کنند.
چالش های معماری میکروسرویس ها در Asp.net Core
اگرچه معماری میکروسرویس مزایای بسیاری دارد، اما چالش های متعددی را نیز به همراه دارد که باید برای اطمینان از موفقیت برنامه مورد توجه قرار گیرد. این چالش ها عبارتند از:
- پیچیدگی: معماری میکروسرویس می تواند پیچیده تر از معماری های یکپارچه سنتی باشد. این امر مستلزم سطح بالاتری از مهارت و تخصص توسعه دهندگان است.
- هماهنگی خدمات: با افزایش تعداد سرویس ها در برنامه، هماهنگی موثر آنها می تواند دشوارتر شود. این امر مستلزم برنامه ریزی و مدیریت دقیق است.
- تراکنش های توزیع شده: تراکنش های توزیع شده می توانند در معماری میکروسرویس ها پیچیده تر باشند.
Kubernetes یا کوبرنتیز چیست؟
Kubernetes یک پلت فرم ارکستراسیون کانتینر منبع باز است که توسط گوگل توسعه یافته است. هدف آن خودکارسازی استقرار، مقیاس‌بندی و مدیریت برنامه‌های کاربردی کانتینری است. Kubernetes مجموعه ای قوی از ابزارها و ویژگی ها را برای مدیریت کارآمد این کانتینرها در یک محیط کلاستری ارائه می دهد.
چرا باید از کوبرنتیز استفاده کنیم؟
در اینجا برخی از جنبه های کلیدی Kubernetes آورده شده است:
- هماهنگ‌سازی کانتینر: Kubernetes به شما اجازه می‌دهد تا کانتینرها را در میان خوشه‌ای از سرورها مستقر کنید و زیرساخت‌های زیربنایی را از بین ببرید. این تضمین می کند که کانتینرها همیشه در حال اجرا و در دسترس هستند.
- مقیاس پذیری: با Kubernetes، شما به راحتی می توانید برنامه های خود را بر اساس تقاضا مقیاس بندی کنید. این می تواند به طور خودکار توزیع ترافیک ورودی به نسخه های مختلف برنامه شما را مدیریت کند و آن را مقیاس پذیر و قابل اعتماد کند.
- خود مدیریتی: Kubernetes می‌تواند به‌طور خودکار کانتینرهایی را که از کار می‌افتند، مجدداً راه‌اندازی کند، کانتینرهایی را که پاسخگو نیستندجایگزین کند و بار برنامه را در نمونه‌های سالم توزیع کند. این جنبه خود مدیرتی تضمین می کند که برنامه های شما بسیار در دسترس و انعطاف پذیر هستند.
- Rollouts و Rollbacks کوبرنتیز: Kubernetes امکان به روز رسانی یکپارچه برنامه ها را فراهم می کند. می‌توانید به تدریج نسخه‌های جدید را عرضه کنید، عملکرد آنها را زیر نظر داشته باشید و در صورت شناسایی مشکلات، به‌راحتی به عقب برگردید و خطر خرابی در طول به‌روزرسانی را کاهش دهید.
- مدیریت منابع: Kubernetes می‌تواند تخصیص منابع محاسباتی به کانتینرها را به طور مؤثر مدیریت کند و اطمینان حاصل کند که هر برنامه CPU، حافظه و سایر منابع لازم برای عملکرد بهینه را دریافت می‌کند.
- پیکربندی اعلانی: شما وضعیت مطلوب برنامه و زیرساخت خود را در Kubernetes با استفاده از فایل های YAML یا Kubernetes API توصیف می کنید. Kubernetes سپس برای اطمینان از مطابقت وضعیت واقعی با وضعیت مورد نظر کار خواهد کرد.
- اکوسیستم و جامعه: Kubernetes دارای یک جامعه پر کار و فعال است که به توسعه آن کمک می کند، بهترین شیوه ها را به اشتراک می گذارد و یک اکوسیستم غنی از ابزارها و برنامه های افزودنی ایجاد می کند. این امر پشتیبانی مداوم و جریان مداوم نوآوری را تضمین می کند.
چرا باید Kubernetes را یاد بگیرید؟
یادگیری Kubernetes می‌تواند مهارت‌های شما را به‌عنوان یک توسعه دهنده یا مدیر سیستم به طور قابل توجهی افزایش دهد و می‌تواند به شما یک مزیت رقابتی در بازار کار، به ویژه در زمینه برنامه‌های کاربردی ابری و کانتینری ارائه دهد. در زیر به برخی از دلایل مهم برای یادگیری کوبرنتیز اشاره شده است:
- پذیرش صنعت: Kubernetes در صنعت محبوبیت زیادی به دست آورده است و به طور گسترده برای مدیریت برنامه های کاربردی کانتینری در حوزه های مختلف، از استارت آپ ها گرفته تا شرکت های بزرگ، استفاده می شود. یادگیری Kubernetes می تواند فرصت های شغلی متعددی را ایجاد کند و چشم انداز شغلی شما را افزایش دهد.
- برنامه های کاربردی Cloud-Native: از آنجایی که رویکرد Cloud-Native به طور فزاینده ای غالب می شود، درک Kubernetes برای توسعه و مدیریت برنامه های کاربردی مدرن طراحی شده برای اجرا در یک محیط توزیع شده و مقیاس پذیر ضروری است.
- کارایی و بهره وری: Kubernetes استقرار و مدیریت برنامه ها را ساده می کند و پیچیدگی و تلاش دستی را کاهش می دهد. این می تواند منجر به افزایش کارایی و بهره وری برای توسعه دهندگان و تیم های عملیاتی شود.
- اثبات آینده: با توجه به پذیرش گسترده و توسعه فعال آن، Kubernetes احتمالاً در آینده یک فناوری حیاتی باقی خواهد ماند. یادگیری آن در حال حاضر به شما کمک می کند تا مرتبط و سازگار با روندهای در حال تغییر در صنعت باشید.
- تطبیق پذیری: Kubernetes به زبان های برنامه نویسی خاص یا فریم ورک ها محدود نمی شود. کوبرنتیز می تواند با هر برنامه کاربردی کانتینری کار کند و برای طیف گسترده ای از پروژه ها مناسب است.
Saga Pattern یا الگوی Saga
الگوی Saga یک الگوی مدیریت شکست است که به ایجاد سازگاری در برنامه‌های کاربردی توزیع شده کمک می‌کند و تراکنش‌ها را بین چندین میکروسرویس برای حفظ ثبات داده‌ها هماهنگ می‌کند.
یک میکروسرویس برای هر تراکنش یک رویداد منتشر می کند و تراکنش بعدی بر اساس نتیجه رویداد آغاز می شود. بسته به موفقیت یا شکست تراکنش ها، می تواند دو مسیر متفاوت را طی کند.
دو رویکرد رایج اجرای Saga وجود دارد، Choreography و Orchestration. هر رویکرد مجموعه ای از چالش ها و فناوری های خاص خود را برای هماهنگ کردن گردش کار دارد.
Saga Choreography
Choreography راهی برای هماهنگ کردن Saga هاست که در آن شرکت کنندگان رویدادها را بدون یک نقطه کنترل متمرکز مبادله می کنند. با Saga Choreography ، هر تراکنش محلی رویدادهای دامنه ای را منتشر می کند که تراکنش های محلی را در سایر سرویس ها آغاز می کند.
Saga Orchestration
Orchestration راهی برای هماهنگ کردن Saga ها است که در آن یک کنترل کننده متمرکز به شرکت کنندگان Saga می گوید که چه تراکنش های محلی را باید اجرا کنند. Saga Orchestration تمام تراکنش ها را مدیریت می کند و به شرکت کنندگان می گوید که کدام عملیات را بر اساس رویدادها انجام دهند. ارکستراتور درخواست‌های Saga را اجرا می‌کند، حالات هر وظیفه را ذخیره و تفسیر می‌کند، و بازیابی شکست را با تراکنش‌های جبران‌کننده مدیریت می‌کند.
ما در این دوره آموزشی از Saga Orchestration برای مدیریت تراکنش ها در میکروسرویس ها استفاده میکنم. همچنین برای پیاده سازی الگوی Saga از .net8 استفاده کرده ایم.
الگوی Event Sourcing چیست؟
الگوی Event Sourcing الگویی است که مبنای آن ذخیره جزییات رویدادهایی است که بر روی موجودیت ها در یک پایگاه داده اتفاق می افتد. استفاده از این الگو بیشتر در معماری میکروسرویس و به همراه الگوی CQRS رایج است.
ما در این آموزش با استفاده از Event Store به پیاده سازی این الگو پرداخته ایم.
الگوی Outbox چیست؟
ایده اصلی الگوی Outbox ذخیره پیام های رویداد در یک جدول Outbox همراه با عملیات اصلی در همان تراکنش است.
به جای داشتن دو عملیات جداگانه - ذخیره داده ها در پایگاه داده و ارسال رویدادها به طور مستقیم به صف پیام، می توانید یک عملیات اتمی واحد داشته باشید. این تضمین می کند که عملیات اصلی همراه با ذخیره تمام رویدادها در پایگاه داده تکمیل می شود یا هیچ یک از عملیات تکمیل نمی شود.
سپس یک Background Worker می‌تواند پایگاه داده را برای پیام‌های Outbox اسکن کرده و آنها را به صف پیام ارسال کند. این رویکرد ثبات داده ها و تحویل پیام قابل اعتماد را در سیستم های توزیع شده تضمین می کند.
در این آموزش، نحوه پیاده سازی الگوی Outbox را با استفاده از کتابخانه MassTransit و بدون استفاده از MassTransit خواهید آموخت.
سرفصل های دوره آموزش معماری میکروسرویس در Asp.net Core
ما در این دوره آموزشی چندین میکروسرویس سرویس را با استفاده از Asp.net Core در دات نت 7، 8 و داکر ایجاد و داکرایز خواهیم کرد.
در این سرویس ها از دیتابیس های SQLServer، MongoDb، MySQL و PostgreSQL استفاده خواهیم کرد. در ادامه برای ایجاد یک entry point واحد از API Gateway قدرتمند Ocelot استفاده خواهیم کرد.
در این دوره آموزشی برای ایمن سازی میکروسرویس ها از JWT استفاده خواهیم کرد. و در نهایت برای برقراری ارتباط بین میکروسرویس ها از gRPC و RabbitMQ استفاده می کنیم. همچنین برای استفاده از RabbitMQ از MassTransit استفاده خواهیم کرد. در ادامه با کمک MassTransit به پیاده سازی Saga Pattern پرداخته ایم.
در دوره میکروسرویس در asp برای استقرار برنامه ها از دو روش docker-compose و کوبرنتیز(Kubernetes) استفاده می کنیم.
نتیجه گیری:
یادگیری معماری میکروسرویس و کوبرنتیز در ASP.NET Core برای توسعه دهندگانی که می خواهند برنامه های کاربردی مقیاس پذیر و قوی بسازند، یک مهارت ضروری است. میکروسرویس ها یک رویکرد ماژولار برای توسعه نرم‌افزار ارائه می‌کند و به توسعه دهندگان اجازه می دهد تا سرویس های جداگانه ای را ایجاد کنند که به طور مستقل قابل استقرار، مقیاس بندی و نگهداری باشند. با استفاده از مزایای میکروسرویس ها، مانند افزایش چابکی ومقیاس پذیری بهبود یافته توسعه دهندگان می‌توانند برنامه های انعطاف پذیرتر و پاسخگوتری بسازند. علاوه بر این، استفاده از ابزارهایی مانند Ocelot، Docker و کوبرنتیز می‌تواند فرآیند ساخت و استقرار میکروسرویس ها را ساده تر کند و مدیریت و مقیاس بندی سیستم‌های پیچیده توزیع شده را آسان تر کند. به طور کلی، تسلط بر معماری میکروسرویس و کوبرنتیز در ASP.NET Core یک مهارت ارزشمند است که می تواند به توسعه دهندگان در ساخت برنامه های کاربردی با کارایی بالا، مقیاس پذیر و انعطاف پذیر کمک کند.
برای ثبت نظر باید در سایت ثبت نام یا ورود نمایید