Monolith یا Microservices؛ کدام معماری برای پروژه شما مناسبتر است؟
انتخاب میان Monolith و Microservices فقط به شیوهٔ تقسیم کد مربوط نمیشود. این تصمیم روی زمان تحویل، هزینهٔ زیرساخت، انتشار نسخههای تازه و توان تیم برای رفع اختلال اثر میگذارد. معماریای که برای یک مجموعه با چند تیم مستقل مناسب است، ممکن است برای کسبوکاری با یک تیم کوچک، مسئولیتهایی ایجاد کند که با منابع آن تناسب ندارند.
برای انتخاب مناسب، باید مسئلهٔ پروژه روشن باشد: آیا انتشار تغییرات کند شده است؟ آیا فقط یک بخش به منابع بیشتری نیاز دارد؟ آیا مرز مسئولیت تیمها مشخص است؟ در این مقاله، دو معماری را از منظر تصمیمگیری بررسی میکنیم و Modular Monolith را نیز بهعنوان گزینهای قابل ارزیابی در نظر میگیریم. هدف، انتخاب ساختاری است که منفعت آن از هزینهٔ ساخت، تغییر و نگهداری بیشتر باشد.
تفاوت Monolith و Microservices در عمل چه معنایی برای پروژه دارد؟
در معماری Monolith، منطق اصلی برنامه معمولاً بهصورت یک واحد منتشر میشود. این برنامه میتواند لایهها و ماژولهای متعدد داشته باشد و کد آن در چند پروژه یا بسته سازماندهی شود. یکپارچهبودن انتشار به این معنا نیست که همهٔ کدها در یک فایل قرار دارند یا ساختار برنامه الزاماً نامنظم است. یک سامانهٔ یکپارچه میتواند بخشبندی روشن، آزمونهای مناسب و فرایند انتشار خودکار داشته باشد.
در Microservices، سامانه از سرویسهایی تشکیل میشود که هرکدام مسئولیت مشخصی دارند و برای توسعه و انتشار مستقل طراحی میشوند. ارتباط میان آنها از طریق قراردادهای مشخص، مانند API یا پیام، انجام میشود. تعداد سرویسها معیار کیفیت نیست؛ استقلال واقعی زمانی معنا دارد که تغییر یک سرویس، دائماً به تغییر همزمان چند سرویس دیگر وابسته نباشد.
برای مثال، در یک سامانهٔ فروش میتوان مدیریت سفارش، موجودی و ارسال را بخشهای جداگانه در نظر گرفت. در Monolith این بخشها ممکن است داخل یک برنامه باشند؛ در Microservices ممکن است به سرویسهای مستقل تبدیل شوند. مرزبندی درست به قواعد کسبوکار و وابستگی تغییرات بستگی دارد. تبدیل هر صفحه، جدول یا عملیات کوچک به یک سرویس، بهخودیخود طراحی مناسبی ایجاد نمیکند.
چه زمانی Monolith انتخاب مناسبی برای شروع یا ادامهٔ پروژه است؟
وقتی محصول هنوز در حال شناخت نیازهای واقعی کاربران است، مرز قابلیتها مرتب تغییر میکند. در این وضعیت، جابهجایی مسئولیتها در یک برنامهٔ منظم میتواند سادهتر از تغییر چند API و هماهنگی دادههای توزیعشده باشد. برای یک محصول اولیه یا ابزار داخلی، اگر نیاز مشخصی به انتشار مستقل بخشها وجود ندارد، هزینهٔ ایجاد این استقلال باید با دقت توجیه شود.
در تیمی که همان افراد، تحلیل، توسعه، استقرار و پشتیبانی را انجام میدهند، کاهش تعداد اجزای عملیاتی میتواند به تمرکز کمک کند. داشتن یک مسیر انتشار، محیط توسعهٔ سادهتر و دید یکپارچه به خطاها، فرصت بیشتری برای بهبود محصول باقی میگذارد. البته این منفعت وابسته به نظم کد و آزمونهاست؛ انباشتن وابستگیهای نامشخص در یک برنامه، هزینهٔ تغییر را با گذشت زمان افزایش میدهد.
Monolith الزاماً به یک سرور یا ظرفیت محدود وابسته نیست. بسته به طراحی برنامه و مدیریت وضعیت و داده، میتوان منابع آن را افزایش داد یا چند نمونه از برنامه را پشت Load Balancer اجرا کرد. پیش از تغییر معماری به دلیل کندی، باید مشخص شود گلوگاه در پایگاه داده، پرسوجوها، پردازش، شبکه یا بخش دیگری قرار دارد. تقسیم برنامه بدون شناخت این گلوگاه، تضمینی برای بهبود ایجاد نمیکند.
Modular Monolith چگونه بخشبندی روشن را با انتشار یکپارچه ترکیب میکند؟
Modular Monolith یک برنامهٔ یکپارچه با ماژولهایی دارای مسئولیت و مرز روشن است. برای نمونه، ماژول سفارش از مسیر تعریفشده با ماژول موجودی ارتباط میگیرد و به جزئیات داخلی آن وابسته نمیشود. تفاوت آن با دستهبندی سادهٔ فایلها این است که قواعد وابستگی باید در طراحی، بازبینی کد و آزمونها رعایت و کنترل شوند.
این ساختار برای پروژهای قابل بررسی است که به نظم و قابلیت توسعه نیاز دارد، اما هنوز منفعت روشنی از استقرار مستقل بخشها به دست نمیآورد. هزینهٔ طراحی ماژولها حذف نمیشود؛ تیم باید مالکیت قواعد و دادهها، رابط ماژولها و وابستگیهای مجاز را مشخص کند. بااینحال، لازم نیست همهٔ ارتباطهای داخلی از ابتدا به تماس شبکهای تبدیل شوند.
ماژولبندی مناسب میتواند استخراج یک قابلیت را در آینده آسانتر کند، اما مهاجرت را رایگان یا خودکار نمیکند. هنگام جداکردن یک ماژول، هنوز باید دربارهٔ انتقال داده، سازگاری قراردادها، امنیت و رفتار زمان خطا تصمیم گرفت. همچنین لازم نیست هر Modular Monolith سرانجام به Microservices تبدیل شود؛ اگر نیازهای محصول را با هزینهٔ قابلقبول پاسخ میدهد، ادامهٔ همان ساختار میتواند تصمیم معقولی باشد.
در چه شرایطی Microservices ارزش هزینه و پیچیدگی بیشتر را دارد؟
وقتی تیمها واقعاً به توسعه و انتشار مستقل نیاز دارند
اگر چند تیم روی حوزههای نسبتاً مستقل کار میکنند و انتشار مشترک مرتب باعث انتظار یا توقف آنها میشود، جداسازی بعضی قابلیتها میتواند ارزشمند باشد. برای مثال، تیم جستوجو ممکن است چرخهٔ تغییر متفاوتی از تیم سفارش داشته باشد. این استقلال به مالکیت روشن، قراردادهای سازگار و اختیار عملیاتی نیاز دارد؛ چند مخزن کد جدا، بدون این شرایط، مشکل هماهنگی را برطرف نمیکند.
وقتی نیاز به ظرفیت یا منابع در بخشهای سامانه متفاوت است
ممکن است پردازش تصویر یا تولید گزارش سنگین به منابع متفاوتی از ثبت سفارش نیاز داشته باشد. جداکردن چنین بخشی میتواند امکان افزایش ظرفیت همان قسمت را فراهم کند. ارزش اقتصادی این کار باید با اندازهگیری مصرف و هزینه سنجیده شود؛ اگر بار همهٔ بخشها تقریباً مشابه باشد یا گلوگاه در یک پایگاه دادهٔ مشترک باقی بماند، منفعت مورد انتظار ممکن است محدود شود.
وقتی محدودکردن دامنهٔ اختلال با طراحی مناسب امکانپذیر است
جداسازی سرویسها میتواند به محدودکردن اثر بعضی خرابیها کمک کند، به شرط آنکه وابستگیها برای خطا آماده باشند. برای نمونه، ازکارافتادن پیشنهاد محصول نباید الزاماً خرید را متوقف کند. اما اگر ثبت سفارش برای پاسخدادن به کاربر، به زنجیرهای طولانی از سرویسهای ضروری وابسته باشد، خرابی یک سرویس میتواند کل فرایند را مختل کند. مرز سرویس و رفتار جایگزین باید با نیاز واقعی کسبوکار هماهنگ باشند.
هزینههای پنهان Microservices کجا در بودجه و زمان تیم ظاهر میشوند؟
یادگیری و نگهداری زیرساخت بخشی از هزینهٔ دائمی پروژه است
با افزایش اجزای مستقل، محیطهای اجرا، تنظیمات، مجوزها و مسیرهای انتشار بیشتری باید مدیریت شوند. خدمات مدیریتشده میتوانند بخشی از کار را کاهش دهند، اما هزینهٔ مصرف و مسئولیت تنظیم و پایش باقی میماند. در برآورد پروژه، زمان یادگیری، راهاندازی محیط توسعه، مستندسازی و آموزش نیروی تازه باید دیده شود؛ این فعالیتها از ظرفیت توسعهٔ قابلیتهای محصول استفاده میکنند.
استفاده از زبانها و پایگاههای دادهٔ متفاوت نیز هزینهٔ مهارتی ایجاد میکند. شاید انتخاب فناوری تخصصی برای یک سرویس توجیه داشته باشد، اما هر انتخاب تازه به فردی برای نگهداری، بهروزرسانی و عیبیابی نیاز دارد. اگر دانش یک جزء فقط نزد یک نفر باشد، خروج یا در دسترس نبودن او میتواند زمان رفع مشکل را افزایش دهد. تنوع فناوری باید با توان پشتیبانی تیم متناسب باشد.
آزمون و عیبیابی باید رفتار چند جزء را کنار هم بررسی کنند
آزمون موفق هر سرویس بهتنهایی، درستبودن کل فرایند را ثابت نمیکند. باید سازگاری قراردادها و رفتار سامانه هنگام قطع ارتباط یا پاسخ دیرهنگام نیز بررسی شود. از نظر تصمیمگیری، پرسش مهم این است که تیم برای این بررسیها چه زمان و ابزاری دارد و مسئول رسیدگی به خطاهایی که میان دو سرویس رخ میدهند چه کسی است.
در یک سناریوی فرضی، کاربر ثبت ناموفق سفارش را گزارش میکند، درحالیکه پرداخت انجام شده است. تیم باید بتواند مسیر همان عملیات را میان اجزای مرتبط دنبال کند. جمعآوری Log و استفاده از Distributed Tracing میتواند به این کار کمک کند، اما راهاندازی، نگهداری و ذخیرهسازی این اطلاعات هزینه دارد. بودجهای که فقط اجرای سرویسها را حساب کند، تصویر کاملی از هزینهٔ پشتیبانی ارائه نمیدهد.
امنیت، Backup و بازیابی باید در سطح کل سامانه تعریف شوند
برای هر جزء باید روشن باشد به چه اطلاعاتی دسترسی دارد، چگونه هویت آن بررسی میشود و چه کسی بهروزرسانی وابستگیها را پیگیری میکند. جداشدن برنامهها بهتنهایی امنیت ایجاد نمیکند. قرارداد پشتیبانی باید مسئولیت رسیدگی به آسیبپذیری، مدیریت دسترسیها و پاسخ به رخداد را مشخص کند تا این کارها میان تیم توسعه و زیرساخت معلق نمانند.
در بازیابی نیز صرف داشتن Backup از هر پایگاه داده کافی نیست. باید بررسی شود دادههای بازیابیشده و پیامهای باقیمانده، فرایندهای کسبوکار را به چه وضعیتی میبرند. برای مثال، پس از بازیابی، وضعیت سفارش، پرداخت و موجودی باید قابل تطبیق باشد. میزان دادهٔ ازدسترفتهٔ قابلقبول، زمان بازیابی و مسئول بررسی مغایرتها باید پیشاپیش تعیین و سناریوی بازیابی آزمایش شود.
مالکیت داده و تراکنشها چرا در انتخاب معماری تعیینکنندهاند؟
در یک برنامهٔ یکپارچه با پایگاه دادهٔ رابطهای، ممکن است چند تغییر مرتبط در یک تراکنش محلی انجام شوند. در Microservices، هدف این است که هر سرویس مالک منطق و دادهٔ حوزهٔ خود باشد. این مالکیت لزوماً به معنای سرور فیزیکی جدا برای هر سرویس نیست؛ مسئله، جلوگیری از دسترسی کنترلنشدهٔ سایر سرویسها به ساختار داخلی دادهها و وابستگی مستقیم به تغییرات آن است.
وقتی یک فرایند میان چند مالک داده تقسیم میشود، هماهنگی آن به تصمیم جداگانه نیاز دارد. در سناریوی فرضی خرید، ممکن است موجودی رزرو شود اما پرداخت ناموفق بماند. باید مشخص باشد رزرو چگونه آزاد میشود، وضعیت معلق چه مدت قابلقبول است و تکرار پیام یا درخواست چگونه مدیریت میشود. کاربر نیز باید وضعیت قابلفهمی ببیند؛ پیچیدگی داخلی نباید به ابهام در نتیجهٔ خرید تبدیل شود.
مفاهیمی مانند Eventual Consistency و Saga برای مدیریت بخشی از این مسائل مطرح میشوند، اما جای تحلیل قواعد کسبوکار را نمیگیرند. تیم باید بداند کدام اختلاف موقت قابلقبول است و کدام عملیات به سازگاری فوری نیاز دارد. اگر این پاسخها هنوز روشن نیستند، جداسازی داده و منطق مرتبط میتواند تصمیمی زودهنگام باشد. هزینهٔ پشتیبانی و رفع مغایرت نیز باید در ارزیابی معماری لحاظ شود.
آیا Microservices سرعت توسعه و سرعت برنامه را افزایش میدهد؟
سرعت تحویل قابلیت با زمان پاسخ برنامه به کاربر یک معیار نیست. استقلال انتشار ممکن است انتظار میان تیمها را کم کند، اما تماسهای شبکهای و جابهجایی داده نیز میتوانند به زمان پاسخ اضافه کنند. از طرف دیگر، اختصاص منابع به یک سرویس پرترافیک ممکن است فشار همان بخش را کاهش دهد. نتیجه به مسیر درخواست و طراحی وابستگیها بستگی دارد و باید با اندازهگیری بررسی شود.
برای ارزیابی، معیارها را جدا ثبت کنید: زمان لازم از آمادهشدن تغییر تا انتشار، دفعات شکست انتشار، زمان رفع اختلال و زمان پاسخ عملیات مهم. اگر مشکل اصلی تأیید دیرهنگام نیازمندیها یا آزمون دستی است، تغییر معماری لزوماً آن را حل نمیکند. بهبود همان فرایند ممکن است منفعت بیشتری با هزینهٔ کمتر داشته باشد. تصمیم فنی باید به علت اندازهگیریشدهٔ کندی پاسخ دهد.
Docker و Kubernetes بهتنهایی معماری Microservices ایجاد نمیکنند
Docker شیوهٔ بستهبندی و اجرای برنامه را تحت تأثیر قرار میدهد؛ میتوان یک Monolith را نیز با آن اجرا کرد. Kubernetes هم ابزاری برای مدیریت اجراست و پیششرط همیشگی Microservices محسوب نمیشود. انتخاب ابزار اجرا و انتخاب مرز سرویسها دو تصمیم مرتبط اما متفاوتاند. افزودن ابزار، جای تحلیل مسئولیتها و وابستگیهای برنامه را نمیگیرد.
اگر چند برنامهٔ جدا برای هر انتشار به هماهنگی کامل نیاز دارند و تغییر ساختار دادهٔ مشترک همه را درگیر میکند، بخشی از هزینهٔ توزیع را پذیرفتهاید، بدون آنکه استقلال مطلوب را به دست آورده باشید. این وضعیت میتواند به Distributed Monolith منجر شود. پیش از افزایش تعداد سرویسها، باید روشن شود چه وابستگیای واقعاً کاهش مییابد و چه مسئولیت تازهای ایجاد میشود.
یک سناریوی فرضی؛ انتخاب معماری برای سامانهٔ فروش و انبار
فرض کنید یک کسبوکار با تیمی کوچک میخواهد سفارش، موجودی و گزارش فروش را در سامانهای تازه مدیریت کند. قواعد تخفیف و گردش سفارش هنوز در حال تغییر است و همان تیم مسئول پشتیبانی خواهد بود. در این شرایط، پیشنهاد اولیه میتواند یک Modular Monolith با مرز روشن میان سفارش و انبار باشد؛ زیرا هزینهٔ هماهنگی چند سرویس، فعلاً منفعت مشخصی ندارد.
پس از مدتی، فرض کنید تولید گزارشهای سنگین بهطور اندازهگیریشده منابع زیادی مصرف میکند و تأخیر در آمادهشدن آنها برای کسبوکار قابلقبول است. در این مرحله، بررسی یک پردازشگر مستقل یا جداکردن بخش گزارش میتواند منطقی باشد. لازم نیست سفارش و انبار همزمان بازنویسی شوند. هدف، حل همان مسئله با کوچکترین تغییر مؤثر و مسیر بازگشت روشن است.
اگر بعدها تیمهای مستقلی شکل بگیرند و وابستگی انتشار به مانعی مستمر تبدیل شود، استخراج سرویسهای بیشتر دوباره ارزیابی میشود. این سناریو نسخهٔ قطعی برای همهٔ فروشگاهها نیست؛ نشان میدهد تصمیم معماری میتواند همراه با شواهد تغییر کند. تعداد کاربران، بهتنهایی، معیار کافی برای این تغییر نیست؛ الگوی بار، قواعد داده، ساختار تیم و هزینهٔ اختلال نیز اهمیت دارند.
برای نرمافزار موجود، مهاجرت چه زمانی قابل دفاع است؟
نقطهٔ شروع باید فهرست مشکلات فعلی و اثر آنها باشد: کدام تغییرات کند شدهاند، کدام خطاها تکرار میشوند و کدام بخش منابع نامتناسب مصرف میکند؟ سپس باید بررسی شود آیا با اصلاح ساختار داخلی، بهینهسازی داده یا بهبود انتشار میتوان مسئله را برطرف کرد. معماری تازه زمانی قابل دفاعتر است که منفعت مورد انتظار و هزینهٔ رسیدن به آن هر دو مشخص باشند.
در بعضی پروژهها میتوان یک قابلیت با مرز روشن را تدریجی جدا کرد و مدتی سامانهٔ قدیمی و جدید را کنار هم نگه داشت. این رویکرد که با الگوی Strangler Fig شناخته میشود، امکان ارزیابی مرحلهای را فراهم میکند؛ بااینحال، هزینهٔ نگهداری همزمان دو مسیر، هدایت درخواستها و تطبیق دادهها را نیز دارد. برای هر مرحله باید معیار پذیرش و برنامهٔ بازگشت تعیین شود.
پیش از انتقال، باید روشن باشد در صورت شکست مرحله، کدام نسخه پاسخ میدهد و با دادههایی که در مسیر جدید ثبت شدهاند چه میشود. بازگرداندن کد همیشه به معنای بازگرداندن وضعیت داده نیست. بنابراین آزمون بازیابی و تطبیق اطلاعات، بخشی از برنامهٔ مهاجرت است. بازنویسی کامل صرفاً به دلیل قدیمیبودن ساختار، بدون این تحلیل، میتواند بودجهٔ توسعه را از نیازهای مهمتر محصول دور کند.
جدول تصمیمگیری اولیه برای شرایط مختلف پروژه
| وضعیت پروژه | گزینهٔ قابل بررسی | شرط یا محدودیت مهم |
|---|---|---|
| محصول تازه با نیازهای متغیر و تیم کوچک | Monolith منظم یا Modular Monolith | مرز ماژولها و آزمونها از ابتدا جدی گرفته شوند. |
| سامانهٔ پایدار با هزینهٔ نگهداری قابلقبول | ادامه و بهبود ساختار فعلی | مهاجرت باید مسئله و منفعت مشخص داشته باشد. |
| یک قابلیت با بار یا منابع متفاوت | جداسازی هدفمند همان قابلیت | منفعت با دادهٔ عملکرد و هزینه سنجیده شود. |
| چند تیم با حوزههای روشن و انتشارهای مستقل | بررسی Microservices | مالکیت داده، قراردادها و پشتیبانی عملیاتی روشن باشند. |
| تغییرات نیازمند هماهنگی دائمی چند سرویس | بازبینی مرزبندی و وابستگیها | افزایش تعداد سرویسها مشکل استقلال را حل نمیکند. |
این جدول برای جهتدهی اولیه است و جای بررسی پروژه را نمیگیرد. برای نمونه، یک تیم کوچک با تجربهٔ عملیاتی و نیاز تخصصی روشن ممکن است از چند سرویس مستقل استفاده کند؛ در مقابل، یک سازمان بزرگ نیز ممکن است بخشی از محصولات خود را یکپارچه نگه دارد. تصمیم باید برای هر سامانه و با توجه به محدودیتهای همان تیم گرفته شود.
پیش از انتخاب نهایی، چه پرسشهایی باید پاسخ روشن داشته باشند؟
جلسهٔ تصمیمگیری بهتر است با مسئلهٔ کسبوکار شروع شود و با مسئولیتهای قابل اجرا پایان یابد. پاسخهای کلی مانند «برای رشد آینده» یا «برای سرعت بیشتر» کافی نیستند؛ باید مشخص شود کدام رشد، کدام عملیات و کدام هزینه مدنظر است. پرسشهای زیر کمک میکنند پیشنهاد معماری قابل ارزیابی شود:
- مشکل فعلی چیست و با چه معیاری شدت و بهبود آن را میسنجیم؟
- کدام قابلیت به انتشار، منابع یا چرخهٔ توسعهٔ مستقل نیاز دارد؟
- مالک منطق و دادهٔ هر بخش چه کسی است و تغییر قراردادها چگونه هماهنگ میشود؟
- تیم در زمان اختلال، چه توان و چه مسئولیت پشتیبانیای دارد؟
- هزینهٔ آموزش، زیرساخت، آزمون، پایش، امنیت و بازیابی چگونه تأمین میشود؟
- آیا بهبود ساختار موجود میتواند همان مسئله را با هزینهٔ کمتری حل کند؟
- اگر جداسازی نتیجهٔ مطلوب نداد، برنامهٔ بازگشت و تطبیق داده چیست؟
انتخاب معماری باید با مسئلهٔ پروژه و توان نگهداری تیم تناسب داشته باشد
برای پروژهای با تیم محدود و نیازهای در حال تغییر، یک ساختار یکپارچهٔ منظم یا Modular Monolith میتواند نقطهٔ شروع قابل دفاعی باشد. برای سامانهای با حوزههای روشن، تیمهای مستقل و نیاز اندازهگیریشده به جداسازی انتشار یا منابع، Microservices ارزش بررسی دارد. هیچکدام بدون طراحی و نگهداری مناسب، کیفیت یا صرفهجویی را تضمین نمیکنند.
پیشنهاد مناسب باید توضیح دهد چه مشکلی حل میشود، هزینهٔ تغییر چقدر است، چه مسئولیتهایی پس از تحویل باقی میماند و موفقیت چگونه سنجیده خواهد شد. در پارسپلن، بررسی معماری میتواند از همین شناخت آغاز شود: وضعیت موجود، اولویتهای کسبوکار و توان تیم. اگر در حال شروع یا نوسازی سامانه هستید، شرح پروژه و محدودیتهای آن مبنای مناسبی برای گفتوگوی اولیه است.
برای تکمیل این بحث، مقالههای مزایا و معایب Docker، DevOps چیست و اتصال نرمافزارهای قدیمی با API را نیز میتوانید بخوانید.
