Композитная архитектура: возвращение к монолиту на новом уровне. Часть 2
Привет! Меня зовут Максим Рогоза, я работаю корпоративным архитектором в крупнейших компаниях последние 7 лет. Это — вторая часть статьи про композитную архитектуру.
Первую часть можно почитать тут.
Композитная архитектура как решение
Основные принципы
Композитная архитектура представляет собой эволюционный шаг в развитии корпоративных систем, объединяющий преимущества монолитного и микросервисного подходов. В основе этой архитектуры лежит принцип разумного баланса между централизацией и децентрализацией компонентов системы, что позволяет достичь оптимального соотношения между сложностью разработки и гибкостью решения.
Композитная архитектура
Центральным элементом композитной архитектуры выступает монолитное ядро, которое берет на себя обработку критически важных бизнес-процессов и управление основными данными организации. Это ядро реализует сложную бизнес-логику, требующую сильной согласованности данных и высокой производительности. Важно отметить, что ядро не является монолитом в классическом понимании — оно построено на современных принципах модульности и использует внутреннюю событийно-ориентированную архитектуру, что обеспечивает его гибкость и масштабируемость.
Вокруг ядра располагаются микросервисы, каждый из которых решает специфические задачи, требующие независимого развития или особых подходов к масштабированию. Взаимодействие между ядром и микросервисами строится на основе четко определенных контрактов и протоколов обмена данными. При этом особое внимание уделяется минимизации связности между компонентами системы — микросервисы могут независимо развиваться и обновляться, не нарушая работоспособность основной системы.
Общая структурная схема композитной архитектуры
Управление данными в композитной архитектуре строится на принципе «единого источника правды» для критически важных данных, которые хранятся в ядре системы. Микросервисы могут иметь собственные хранилища данных, но они обычно содержат либо локальные копии основных данных, либо специфическую информацию, необходимую только для работы конкретного сервиса. Синхронизация данных между ядром и микросервисами осуществляется через механизмы событий, что обеспечивает необходимый уровень согласованности при сохранении независимости компонентов.
Диаграмма потоков данных для объяснения принципа «единого источника правды»
Особое значение в композитной архитектуре приобретает организация процесса разработки. Команды, работающие над ядром системы, фокусируются на обеспечении стабильности и производительности критически важных бизнес-процессов. В то же время команды, отвечающие за микросервисы, могут действовать более гибко, используя различные технологии и подходы к разработке, наиболее подходящие для решения их специфических задач.
Развертывание и эксплуатация композитной архитектуры требует сбалансированного подхода к управлению инфраструктурой. Ядро системы обычно развертывается как единый компонент, что упрощает процессы мониторинга и обеспечения производительности. Микросервисы могут развертываться и масштабироваться независимо, используя современные практики непрерывной поставки и контейнеризации.
Безопасность в композитной архитектуре реализуется на нескольких уровнях. На уровне ядра обеспечивается централизованное управление доступом и защита критически важных данных. На уровне микросервисов применяются дополнительные меры безопасности, специфичные для конкретных сценариев использования. Единая система аутентификации и авторизации обеспечивает согласованный подход к безопасности во всей системе.
Интеграция с внешними системами в композитной архитектуре может осуществляться как через ядро, так и через отдельные микросервисы, в зависимости от характера взаимодействия. Критически важные интеграции, требующие строгой согласованности данных, обычно реализуются через ядро, в то время как специализированные интеграции могут быть реализованы через выделенные микросервисы.
Мониторинг и наблюдаемость системы организуются с учетом различной природы компонентов. Для ядра системы важен глубокий мониторинг производительности и состояния бизнес-процессов, в то время как для микросервисов акцент делается на отслеживании доступности и времени отклика. Единая система мониторинга обеспечивает целостное представление о работе всей системы.
Реализация взаимодействия между ядром и микросервисами
Взаимодействие между монолитным ядром и микросервисами в композитной архитектуре реализуется через несколько ключевых механизмов, каждый из которых решает определенные задачи интеграции. Основой такого взаимодействия служит API Gateway, который обеспечивает единую точку входа и управление трафиком. API Gateway реализует маршрутизацию запросов, аутентификацию и авторизацию, а также базовый мониторинг и логирование взаимодействий.
Для синхронного взаимодействия используются REST API с четко определенными контрактами. Ядро системы предоставляет стабильные API endpoints, которые используются микросервисами для получения данных и выполнения операций. Версионирование API осуществляется через URI или заголовки запросов, что позволяет поддерживать обратную совместимость при развитии системы. При этом важно придерживаться принципа минимального интерфейса, предоставляя микросервисам только действительно необходимые данные и операции.
Диаграмма технического взаимодействия в композитной архитектуре
Асинхронное взаимодействие строится на основе событийной шины (Event Bus). Ядро публикует события об изменениях в бизнес-сущностях и процессах, а микросервисы подписываются на релевантные для них события. Для реализации этого механизма часто используются брокеры сообщений, такие как Apache Kafka или RabbitMQ. События структурируются в соответствии с принципами Domain-Driven Design, что обеспечивает их понятность и однозначную интерпретацию потребителями.
Синхронизация данных между ядром и микросервисами осуществляется через механизм Change Data Capture (CDC). Изменения в базе данных ядра отслеживаются и трансформируются в потоки событий, которые обрабатываются микросервисами для поддержания актуальности своих локальных копий данных. Этот подход позволяет обеспечить eventual consistency при сохранении независимости микросервисов.
В части мониторинга и отслеживания взаимодействий используется распределенная трассировка (distributed tracing). Каждый запрос получает уникальный идентификатор, который передается через все компоненты системы, позволяя отслеживать путь выполнения и выявлять узкие места. Для реализации этого механизма часто применяются решения на базе OpenTelemetry или Jaeger.
Для обеспечения отказоустойчивости в точках взаимодействия применяются паттерны Circuit Breaker и Bulkhead. Circuit Breaker предотвращает каскадные отказы при недоступности компонентов, а Bulkhead обеспечивает изоляцию ресурсов для разных типов взаимодействий. В качестве реализации могут использоваться библиотеки вроде Resilience4j или Hystrix.
Кэширование данных организуется на нескольких уровнях. На уровне API Gateway кэшируются часто запрашиваемые данные, не требующие строгой консистентности. Микросервисы поддерживают локальные кэши с настраиваемыми политиками инвалидации, основанными на событиях изменения данных в ядре. Для реализации распределенного кэширования могут использоваться решения типа Redis или Hazelcast.
Безопасность взаимодействий обеспечивается через централизованную систему управления идентификацией и доступом (IAM). Ядро выступает источником истины для данных аутентификации и авторизации, а микросервисы получают и проверяют токены доступа через единый центр безопасности. Часто для этого используются решения на базе OAuth 2.0 и JWT.
Для управления контрактами между ядром и микросервисами применяется API-first подход с использованием OpenAPI/Swagger спецификаций. Контракты версионируются и хранятся в едином репозитории, что позволяет автоматизировать генерацию клиентского кода и документации. Изменения в контрактах проходят процесс согласования с учетом обратной совместимости.
При масштабировании системы особое внимание уделяется балансировке нагрузки между ядром и микросервисами. На уровне API Gateway реализуется алгоритм балансировки с учетом здоровья и загруженности компонентов. Для критически важных операций может применяться приоритизация запросов и ограничение темпа обработки (rate limiting).
Области применения
Выбор архитектурного стиля является одним из ключевых решений при проектировании информационной системы. Композитная архитектура, сочетающая элементы монолитного и микросервисного подходов, имеет свои оптимальные области применения, но также существуют сценарии, где её использование может оказаться избыточным или неэффективным.
В первую очередь композитная архитектура проявляет свои преимущества в крупных корпоративных системах с комплексной бизнес-логикой. Это особенно актуально для организаций, где существует центральное ядро бизнес-процессов, требующее строгой консистентности данных, вокруг которого формируется экосистема вспомогательных сервисов. Например, в банковской сфере основные финансовые операции и управление счетами могут быть реализованы в монолитном ядре, в то время как личный кабинет, мобильное приложение и интеграции с внешними сервисами реализуются как отдельные микросервисы.
Системы с интенсивным использованием искусственного интеллекта также являются отличными кандидатами для применения композитной архитектуры. Централизованное хранение и обработка данных в монолитном ядре обеспечивает эффективную работу AI-моделей, в то время как специализированные сервисы могут заниматься сбором данных, предобработкой и доставкой результатов конечным пользователям. Такой подход особенно эффективен в системах рекомендаций, системах анализа рисков и платформах обработки естественного языка.
Композитная архитектура хорошо подходит для систем с неравномерной нагрузкой на различные компоненты. В этом случае критически важные компоненты с высокой нагрузкой могут быть реализованы в рамках монолитного ядра, обеспечивая оптимальную производительность, в то время как компоненты с переменной нагрузкой могут быть вынесены в отдельные микросервисы для независимого масштабирования. Этот подход часто применяется в электронной коммерции, где обработка заказов и управление товарными запасами реализуются в ядре, а поисковые и рекомендательные системы — как отдельные сервисы.
Платформы, требующие глубокой интеграции с множеством внешних систем, также могут выиграть от использования композитной архитектуры. Монолитное ядро в этом случае обеспечивает централизованное управление основными данными и бизнес-процессами, в то время как отдельные микросервисы могут специализироваться на интеграции с конкретными внешними системами, обеспечивая необходимую гибкость и изоляцию.
Однако существуют сценарии, где применение композитной архитектуры может быть избыточным. Небольшие и средние проекты с простой бизнес-логикой и предсказуемой нагрузкой обычно лучше реализовывать как классические монолиты. Затраты на проектирование и поддержку композитной архитектуры в таких случаях могут превысить потенциальные выгоды. Типичные примеры включают корпоративные порталы, небольшие CRM-системы и узкоспециализированные бизнес-приложения.
Проекты с жесткими требованиями к времени выхода на рынок и ограниченными ресурсами разработки также могут быть не лучшими кандидатами для композитной архитектуры. В таких случаях более простые архитектурные решения позволят быстрее достичь бизнес-целей. Это особенно актуально для стартапов и инновационных проектов, где важна скорость проверки бизнес-гипотез.
Системы, где все компоненты имеют схожие характеристики с точки зрения нагрузки, паттернов использования и требований к данным, также могут не получить существенных преимуществ от композитной архитектуры. В таких случаях более однородный архитектурный подход (полностью монолитный или полностью микросервисный) может оказаться более эффективным.
Процесс выбора архитектурного стиля
При этом важно понимать, что решение о выборе архитектурного стиля не является окончательным и может эволюционировать вместе с развитием системы. Многие успешные проекты начинаются как монолиты и постепенно трансформируются в композитную архитектуру по мере роста сложности и масштаба. Ключевым фактором успеха является внимательный анализ бизнес-требований, технических ограничений и доступных ресурсов на каждом этапе развития системы.
Особое внимание стоит уделить оценке готовности команды разработки к работе с композитной архитектурой. Этот подход требует более высокой квалификации архитекторов и разработчиков, хорошего понимания принципов проектирования распределенных систем и отлаженных процессов разработки. Отсутствие необходимого опыта и компетенций может стать серьезным препятствием для успешной реализации проекта.
Фундаментальный курс по проектированию систем с опорой на архитектурные принципы — «Архитектура приложений».
