في عصر التحول الرقمي، تسعى الشركات إلى تحسين سرعة وكفاءة تطوير البرمجيات. تُعتبر الميكروسيرفس (Microservices) واحدة من أبرز الأنماط المعمارية التي تتيح بناء تطبيقات مرنة وقابلة للتوسع. تعتمد هذه المعمارية على تقسيم التطبيق إلى مجموعة من الخدمات الصغيرة المستقلة، كل منها تؤدي وظيفة محددة. على الرغم من المزايا العديدة التي تقدمها هذه المعمارية، إلا أنها تأتي مع تحديات فريدة تتطلب استراتيجيات فعالة للتغلب عليها.
في هذا المقال، سنستعرض أبرز التحديات التي تواجه المطورين عند تصميم خدمات الويب الميكرو سيرفس، ونقدم حلولاً عملية تساعد في التغلب عليها، مما يُسهم في تعزيز فعالية هذه الخدمات وتحقيق أهداف الأعمال بكفاءة أكبر.
تعريف الميكروسيرفس:
بُنى خدمات الويب الميكروسيرفيس (Microservices Architecture) هي نمط معماري يقوم على تقسيم تطبيق ويب كبير إلى مجموعة من الخدمات الصغيرة والمستقلة المعروفة باسم “الميكروسيرفيس”. يتم تطوير ونشر كل الميكروسيرفس على حدة ويتم تشغيله كوحدة مستقلة داخل النظام.
قديماً أي قبل الـ Microservices عند تنفيذ أي مشروع برمجي فأنت تتعامل معه بالطريقة التقليدية “Monolithic” والتي تعبر عن التعامل مع المشروع ككتلة واحدة. وعندما يتم بناء المشروع ( تطبيق أو موقع أو خدمة..) يبدأ صغير ثم يتوسع ويتطور والمشكلة هي عندما يكبر حجم المشروع تأتي المعوقات وتزداد خصوصاً أنَّ المشروع يظل عبارة عن نظام ككتلة واحدة والتعامل معه في السيرفر على هذا الأساس. والخيار الآخر هو بناء API كنظام مستقل وتوفير احتياجات أي نظام آخر بالاتصال بالـ API سواءً موقع أو تطبيق أو لوحة التحكم أو أي نظام آخر يعتمد على Frontend ويتصل بالنظام في الـ Backend عبر API حتى وإن كان عميل، أمر جميل ولكن لا يزال النظام عبارة عن نظام تقليدي للتطوير ولا يصل للمزايا الخاصة، إلى أن ظهر Microservices والذي سنتعرف عليه بشكل أكبر في هذا الفقرات القادمة، تابع معنا لتعرف أكثر.
سمات بنية خدمات الويب الميكروسيرفيس:
في هذه الفقرة عزيزي القارئ سوف نتعرف على ميزات وسمات الميكروسيرفيس التي تتمتع بها ومنها:
1. توزيع العمل:
– يتيح تقسيم التطبيق إلى الميكروسيرفس مستقلة توزيع العمل بين فرق التطوير وتسريع عملية التطوير والنشر.
2. مرونة النظام:
– يمكن تطوير كل الميكروسيرفس باستقلالية، مما يسمح بتحديثات سريعة ومرونة في التطوير.
3. قابلية التطوير:
– يسهل بناء وصيانة كل الميكروسيرفس بشكل منفصل، مما يجعلها سهلة التطوير والتوسع.
4. الاستقلالية:
– كل الميكروسيرفس يعمل كوحدة مستقلة مع واجهة برمجة التطبيقات (API) الخاصة به، مما يسمح بتطويره ونشره بشكل منفصل.
5. مرونة النشر:
– يمكن تحقيق التطوير المستمر والنشر السريع باستخدام بنية الميكروسيرفيس.
6. تحسين التواصل:
– تعزيز التواصل والتنسيق بين فرق التطوير من خلال تقسيم المسؤوليات بين الميكروسيرفس.
فوائد بنية خدمات الويب الميكروسيرفيس:
ومن أهم الفوائد التي تقدمها بنى خدمات الويب الميكروسيرفس:
– قابلية التوسع: يسهل توسيع وتحجيم كل الميكروسيرفس بشكل منفصل وفقاً لاحتياجات التطبيق.
– سهولة التطوير: يسمح بتطوير وصيانة كل جزء من التطبيق بشكل مستقل ومنفصل.
– زيادة القابلية للتوسع: يمكن تحقيق تكامل سلس وسهولة في تحديث وصيانة النظام.
باختصار، بنية خدمات الويب الميكروسيرفيس تهدف إلى تبسيط تطوير التطبيقات وتسهيل عملية النشر والصيانة من خلال تقسيم التطبيق إلى وحدات صغيرة قابلة للتطوير بشكل مستقل ومستقل.
كيفية استخدام بنية خدمات الويب الميكروسيرفس:
1. تحليل التطبيق: قم بتحليل التطبيق الحالي وتحديد الوحدات التي يمكن تقسيمها إلى ميكروسيرفس صغيرة.
2. تصميم الواجهات: حدد واجهات البرمجة التطبيقية (APIs) لكل ميكروسيرفس للسماح بالتواصل بينها.
3. تطوير الميكروسيرفس: قم بتطوير كل ميكروسيرفس كوحدة مستقلة بما يتناسب مع وظائفها المحددة.
4. اختبار ونشر: قم باختبار كل ميكروسيرفس بشكل مستقل ونشره بشكل منفصل داخل النظام الشامل.
5. رصد وصيانة: تابع وراقب أداء كل ميكروسيرفس بشكل فردي وقم بالصيانة والتحديث بما يلزم.
من خلال استخدام بنية خدمات الويب الميكروسيرفس، يمكنك تبسيط عملية تطوير التطبيقات، وتحسين الاداء والقابلية للتوسع، وتسهيل عملية الصيانة والتحديث.
سلبيات بُنى خدمات الويب الميكروسيرفس:
على الرغم من الفوائد العديدة التي تأتي مع بنية خدمات الويب الميكروسيرفس (Microservices Architecture)، إلا أنها تأتي أيضاً مع بعض السلبيات التي يجب مراعاتها:
1. تعقيد الإدارة والتكامل:
– تتطلب بنية الميكروسيرفس إدارة عدد كبير من الخدمات المستقلة، وهذا يزيد من تعقيد التكامل بين هذه الخدمات ويتطلب أدوات إدارة معقدة.
2. القدرة على الاستجابة:
– قد تكون الأنظمة المبنية على بنية الميكروسيرفس أبطأ في الاستجابة مقارنة بتطبيقات أحادية الوحدة نظراً للحاجة إلى تبادل البيانات بين الخدمات.
3. تعقيد الاختبار والمراقبة:
– يزيد وجود عدد كبير من الميكروسيرفس من تعقيد عمليات الاختبار والمراقبة، حيث يجب اختبار كل خدمة بشكل مستقل ومراقبتها بشكل منفصل.
4. الأمان:
– قد تزيد بنية الميكروسيرفس من التحديات المتعلقة بالأمان، حيث يجب ضمان أمان كل خدمة بشكل فردي وتأمين تبادل البيانات بينها.
5. تعقيد إدارة البيانات:
– يمكن أن تعقد بنية الميكروسيرفس من تخزين البيانات وإدارتها بشكل موحد، خاصة عند الحاجة إلى تبادل البيانات والتعامل مع قواعد البيانات المتعددة.
6. تكلفة التشغيل:
– قد تزيد بنية الميكروسيرفس من تكاليف التشغيل بسبب الحاجة إلى بنية تحتية معقدة واستهلاك موارد إضافية.
من الضروري مراعاة هذه السلبيات والعمل على التغلب عليها بشكل فعال من خلال التخطيط الجيد واستخدام أدوات وتقنيات مناسبة لإدارة بنية الميكروسيرفس بفعالية.
التحديات والحلول الرئيسية في تصميم خدمات الويب الميكروسيرفس
أمّا في هذه الفقرة عزيزي القارئ سنتحدث بشكل مفصل عن أبرز التحديات التي تواجهها بنى خدمات الويب الميكروسيرفس ونقدم أيضاً أهم الحلول المقترحة لتجاوز هذه التحديات، تابع حتى النهاية لتعرف أكثر:
1. تعقيد التكامل:
مع تعدد الخدمات، يزداد تعقيد التكامل بين هذه الوحدات. قد يؤدي ذلك إلى صعوبة في التواصل بين الخدمات، مما يؤثر على الأداء العام للنظام.
الحل: استخدام بروتوكولات موحدة مثل HTTP/REST أو gRPC لتسهيل التواصل بين الخدمات. يمكن أيضاً استخدام أدوات إدارة الخدمات مثل API Gateway لتبسيط عملية التكامل.
2. إدارة البيانات:
تتطلب الميكرو سيرفس عادةً إدارة قواعد بيانات متعددة، مما قد يؤدي إلى تحديات في الحفاظ على التناسق والاتساق بين البيانات.
الحل: اعتماد نماذج إدارة البيانات الموزعة مثل قاعدة البيانات الخاصة بكل خدمة، واستخدام تقنيات مثل “Event Sourcing” و”Command Query Responsibility Segregation (CQRS)” لضمان تناسق البيانات.
3. الأمان:
مع زيادة عدد الخدمات، تزداد نقاط الضعف المحتملة. تحتاج كل خدمة إلى نظام أمان خاص بها، مما يزيد من التعقيد.
الحل: تنفيذ استراتيجيات أمان متعددة الطبقات، مثل المصادقة والتفويض باستخدام OAuth2 أو JWT. ينبغي أيضاً تشفير البيانات الحساسة أثناء النقل والتخزين.
4. مراقبة الأداء:
تتطلب الميكرو سيرفس أدوات مراقبة متقدمة لفهم أداء كل خدمة على حدة وكيفية تفاعلها مع الخدمات الأخرى.
الحل: استخدام أدوات مراقبة مثل Prometheus وGrafana لجمع وتحليل بيانات الأداء. يمكن أيضاً استخدام أدوات تتبع مثل Zipkin أو Jaeger لفهم تدفق الطلبات عبر الخدمات المختلفة.
5. إدارة التكوين:
تحتاج الميكرو سيرفس إلى إدارة تكوينات متعددة، مما يجعل من الصعب التحكم فيها وتحديثها بشكل مركزي.
الحل: استخدام أدوات مثل Spring Cloud Config أو Consul لإدارة تكوينات الخدمات بشكل مركزي، مما يسهل تحديثها وإدارتها.
6. التعامل مع الفشل:
عندما تفشل خدمة واحدة، يمكن أن يؤثر ذلك على النظام بأكمله. يتطلب ذلك استراتيجيات فعالة للتعامل مع الفشل.
الحل: تنفيذ أنماط التصميم مثل Circuit Breaker وRetry Pattern للتعامل مع الفشل بشكل فعال. يجب أيضاً تصميم الخدمات بحيث تكون قادرة على التعافي بسرعة من الأخطاء.
أنواع Microservices:
هناك عدة أنواع من بنية خدمات الويب الميكروسيرفس (Microservices) التي يمكن تطبيقها وفقاً لاحتياجات التطبيق ومتطلبات النظام. بعض الأنواع الشائعة لبنية الميكروسيرفس تشمل:
1. الميكروسيرفس الوظيفي (Functional Microservices):
يتم تقسيم التطبيق إلى ميكروسيرفس وظيفية تناسب وظائف محددة مثل إدارة المستخدمين، التحقق من الهوية، إدارة الطلبات. يتم تصميم كل ميكروسيرفس لتنفيذ وظيفة واحدة ومحددة.
2. الميكروسيرفس البيانات (Data Microservices):
يتم تقسيم التطبيق إلى ميكروسيرفس يتعامل كل منها مع عمليات البيانات المحددة مثل تخزين المعلومات، استرجاع البيانات، وتحليل البيانات. يسهل هذا النوع من الميكروسيرفس تعزيز أداء وإدارة البيانات بشكل فعال.
3. الميكروسيرفس البنية (Infrastructure Microservices):
يهتم هذا النوع من الميكروسيرفس بتقديم البنية التحتية اللازمة للتطبيق مثل خدمات الشبكة، إدارة النظام، والأمان. يساهم في توفير بنية تحتية موثوقة وقوية للتطبيق.
4. الميكروسيرفس الاتصال (Communication Microservices):
يعمل هذا النوع من الميكروسيرفس على تسهيل التواصل والتكامل بين ميكروسيرفسات مختلفة في التطبيق، مما يساعد في تحقيق تكامل سلس وفعال بين مكونات التطبيق.
5. الميكروسيرفس الجودة (Quality Microservices):
يعمل هذا النوع من الميكروسيرفس على ضمان جودة التطبيق والأداء من خلال تنفيذ اختبارات الوحدة، ومراقبة الأداء، وتحليل الأخطاء. يهدف إلى تحسين جودة وثبات التطبيق.
ما هو SOA وما علاقته بـ Microservices؟
SOA اختصاراً لـ Service-Oriented Architecture وهناك تشابه مع Microservices من ناحية بناء الخدمات (Services)، لكن اختلاف من ناحية الفكرة والهدف حيث أنَّ SOA الهدف منها توفير خدمات كأدوات متنوعة لإعادة استخدامها بشكل عام وليست مبنية أساساً بشكل مخصص من أجل نظام أو برنامج.
بينما Microservices الهدف منها متعلقة بتطوير خدمات لبناء نظام متكامل لديك معرفة إنك تقوم ببناء هذا النظام أو البرنامج من خلال Microservices بمزايا مخصصة لهذا المشروع ويمكن أيضاً إعادة استخدامها لكن ليس متطلب وليست مصممة من أجل ذلك بالتحديد، وهناك الكثير من الفلسفة المتعلقة بالفروقات ولكن نهاية الأمر هذا هو الفرق الأساسي.
تجربة شركة Uber للانتقال إلى Microservices
بدأت شركة Uber بالطريقة التقليدية Monolithic Architecture وذلك عندما كانت الخدمة تغطي سان فرانسيسكو فقط وكانت هذه الطريقة بالنسبة لأوبر هي الأفضل وقتها.
عندما بدأت شركة Uber بالتوسع لمدن أخرى وإضافة خدمات أخرى أصبح تواجد كل المنطق (Logic) في مكان واحد ونظام واحد غير عملي وبدأ بذلك يظهر عيوب استخدام Monolithic Architecture حيث أنَّ كل المزايا والخدمات تأتي coupled أي مرافقة للنظام كامل مما وصل الأمر عند إضافة تغيير واحد يحتاج إلى Redeploy كامل للمشروع وما يتخلل ذلك من عدة مشاكل، وبعدها تم الانتقال الى Microservices مما حل تلك المشاكل وأدى إلى تحسين مرونة العمليات لديهم وسلاسة التكامل المستمر وطرح تجربتهم الإيجابية كما فعلت الشركات الأخرى الكبيرة…
بعض الأسئلة والأجوبة الشائعة حول تصميم بنى خدمات الويب الميكروسيرفس:
وفي هذه الفقرة سنقدم لك عزيزي القارئ بعض الأسئلة والأجوبة الشائعة حول بنية خدمات الويب الميكروسيرفس:
- ما هي بنية خدمات الويب الميكروسيرفس؟
بنية خدمات الويب الميكروسيرفس هي نمط معماري يقوم على تقسيم تطبيق الويب إلى وحدات صغيرة ومستقلة تعرف بالميكروسيرفس.
- من يستخدم Microservices؟
- Amazon
- Netflix
- Uber
- Ebay
- Groupon
- Paypal
- Walmart
- …
- ما هي فوائد استخدام بنية خدمات الويب الميكروسيرفس؟
بين الفوائد المهمة لاستخدام بنية الميكروسيرفس: تسهيل التطوير، وسهولة النشر والصيانة، وتحسين القابلية للتوسع، وتقليل التباطؤ في التطوير.
- ما هي التحديات الشائعة التي قد تواجه تطبيقات تعتمد على بنية خدمات الويب الميكروسيرفس؟
التحديات تشمل تعقيد الإدارة والتكامل، والقدرة على الاستجابة، وتعقيد الاختبار والمراقبة، والأمان، وتعقيد إدارة البيانات، وتكلفة التشغيل.
- كيف يمكن توسيع تطبيق يعتمد على بنية خدمات الويب الميكروسيرفس؟
يمكن توسيع التطبيق من خلال إضافة ميكروسيرفس جديدة، وتطوير واجهات برمجة تطبيقات (APIs) جديدة، وزيادة القدرة على التواصل والتكامل بين الميكروسيرفس.
- ما هي الأدوات الشائعة التي يمكن استخدامها في بنية خدمات الويب الميكروسيرفس؟
بين الأدوات الشائعة: Kubernetes لإدارة ونشر الميكروسيرفس، وDocker لعزل وتشغيل الميكروسيرفس، وAPI Gateway للتحكم في واجهات البرمجة التطبيقية.
- كيف تؤثر بنية خدمات الويب الميكروسيرفس على تجربة المستخدم؟
بنية الميكروسيرفس قد تساهم في تحسين تجربة المستخدم من خلال تحسين أداء التطبيق، وتقليل وقت الاستجابة، وتوفير تحديثات مستقلة وسريعة لكل ميكروسيرفس.
- كيف يمكن التعامل مع تحديات الأمان في بنية خدمات الويب الميكروسيرفس؟
يمكن التعامل مع تحديات الأمان من خلال تأمين كل ميكروسيرفس بشكل مستقل، واستخدام البروتوكولات الآمنة مثل HTTPS، وتنفيذ إجراءات التحقق من الهوية والتصريح.
- ما هي استراتيجيات تحسين أداء بنية خدمات الويب الميكروسيرفس؟
يمكن تحسين أداء بنية الميكروسيرفس من خلال استخدام حلول الاحتفاظ بالذاكرة (Caching)، وتحسين الاستجابة بواسطة اختصار الطلبات، وتحسين الاستجابة بتقليل الاعتماد على الشبكة.
- كيف يمكن إدارة ومراقبة بنية خدمات الويب الميكروسيرفس بشكل فعال؟
يمكن إدارة ومراقبة بنية الميكروسيرفس بشكل فعال من خلال استخدام أدوات الرصد والمراقبة، وتطبيق سياسات النشر والتحديث المستمر، وتنفيذ استراتيجيات التحمل والاستعداد للفشل.
الخاتمة
وإلى هنا وصلنا إلى نهاية مقالنا لليوم، والذي تحدّثنا فيه عن تصميم بنى خدمات الويب الميكروسيرفس وخصصنا بالحديث حول التحديات والحلول، حيث تقدم الميكروسيرفس فرصاً رائعة لتحسين تطوير البرمجيات ومرونة التطبيقات. ومع ذلك، فإنَّ التحديات المرتبطة بها تتطلب استراتيجيات مدروسة وحلول مبتكرة لضمان النجاح. من خلال فهم هذه التحديات وتطبيق الحلول المناسبة، يمكن للفرق التقنية تحقيق أقصى استفادة من هذه المعمارية الحديثة، مما يسهم في تحقيق أهداف الأعمال بكفاءة وفعالية أكبر.
وإن كنت عزيزي القارئ تبحث عن مصدر ممتاز لاكتساب الخبرة منه فأنصحك بزيارة موقع أكاديمية د. محسن الذي يوفر عدد جيد من الكورسات المفيدة والتي تنقلك من الصفر إلى الاحتراف. من هنا لزيارة الموقع.
