چگونه میکروسرویس‌ها را در دواپس پیاده‌سازی کنیم؟ آشنایی با معماری میکروسرویس

برای ساخت یک فروشگاه آنلاین ابتدا همه چیز ساده است: چند صفحه محصول، یک فرم پرداخت و یک سیستم مدیریت سفارش. اما با رشد کاربران، سفارش‌ها زیاد می‌شود، بخش پرداخت به‌روز می‌خواهد، کاربران موبایلی انتظارات خاص دارند و تیم‌های مختلف باید هم‌زمان روی پروژه کار کنند. حالا یک تغییر کوچک در بخش پرداخت ممکن است کل سیستم را مختل کند. اینجا دقیقاً زمانی است که میکروسرویس ها در DevOps به داد توسعه‌دهندگان می‌رسند.

سرعت و انعطاف‌پذیری در توسعه نرم‌افزار مهم است و ترکیب معماری میکروسرویس ها با رویکرد DevOps، یکی از مهم‌ترین تحولات در مهندسی نرم‌افزار محسوب می‌شود. DevOps با فرهنگ همکاری، استقرار سریع و خودکارسازی فرایندها همراه است و میکروسرویس‌ها با جداسازی ماژولار خدمات، توسعه و نگهداری سیستم‌های بزرگ را ساده‌تر می‌کنند. ترکیب این دو یعنی قدرت بیشتر، سرعت بیشتر و البته چالش‌های جدید. پیشنهاد می‌کنیم مقاله دواپس DevOps چیست و استفاده از آن چه مزایایی دارد؟ را برای پیش نیاز این مطلب بخوانید.

بر اساس گزارش Statista در سال ۲۰۲۴، بیش از ۸۰٪ شرکت‌های بزرگ فناوری از معماری میکروسرویس و DevOps به صورت هم‌زمان استفاده می‌کنند. دلیل این انتخاب هم واضح است: کاهش زمان انتشار تا ۵۰٪، افزایش پایداری سیستم‌ها و توانایی بازیابی سریع‌تر در بحران‌ها.

در این مقاله از سایت دواپس ایران با هم بررسی می‌کنیم که چگونه میکروسرویس ها در DevOps پیاده‌سازی می‌شوند، چه ابزارهایی نیاز است، معماری میکروسرویس ها چگونه طراحی می‌شود و با چه چالش‌هایی مواجه خواهیم شد. همچنین با مثال‌های ساده، ابزارهای پرکاربرد و فکت‌های واقعی همراه خواهیم بود تا این مسیر جذاب، برایت روشن‌تر شود.

میکروسرویس چیست؟

میکروسرویس یا Microservice یک سبک معماری در توسعه نرم‌افزار است که در آن، برنامه به مجموعه‌ای از سرویس‌های کوچک، مستقل و قابل استقرار جداگانه تقسیم می‌شود. هر سرویس، وظیفه خاصی را بر عهده دارد (مثل مدیریت کاربران، پرداخت، یا ارسال ایمیل) و به‌صورت مستقل توسعه، تست، استقرار و مقیاس‌دهی می‌شود. این سرویس‌ها معمولاً از طریق API یا پیام‌رسان‌هایی مانند Kafka با هم ارتباط برقرار می‌کنند. بر خلاف معماری مونو‌لیت که همه اجزای نرم‌افزار به‌صورت یکپارچه اجرا می‌شوند، در معماری میکروسرویس ها، هر جزء می‌تواند به زبان و فناوری متفاوتی نوشته شود و بدون تأثیر بر دیگر بخش‌ها، تغییر یا به‌روزرسانی شود. این ویژگی‌ها باعث شده که میکروسرویس ها در DevOps نقش کلیدی در ایجاد سیستم‌های مقیاس‌پذیر، منعطف و مدرن ایفا کنند.

خدمات دواپس پیشرفته با تیم دواپس ایران: اتوماسیون، مقیاس‌پذیری و امنیت بهینه برای زیرساخت‌های شما. همین امروز با ما همکاری کنید و به سرعت و کارایی بیشتری دست پیدا کنید!

مراحل اصلی پیاده‌سازی میکروسرویس‌ها در محیط DevOps

مرحله به مرحله پیاده‌سازی میکروسرویس‌ها در محیط دواپس را در ادامه توضیح می‌دهیم:

تحلیل و طراحی معماری میکروسرویس‌ها

در اولین قدم باید ساختار کلی نرم‌افزار را به سرویس‌های کوچک و مستقل تقسیم کنیم. به‌عنوان مثال، اگر اپلیکیشن سفارش غذا طراحی می‌کنید، می‌توانید سرویس‌های جداگانه‌ای برای منو، سبد خرید، پرداخت، کاربران و ارسال سفارش‌ها در نظر بگیرید. در این مرحله، توجه به مرزهای دامنه‌ای (Domain Boundaries) و استقلال سرویس‌ها اهمیت دارد. این پایه‌گذاری درست، پیش‌نیاز اصلی موفقیت میکروسرویس ها در DevOps است.  

بیشتر بخوانید: ابزارهای محبوب دواپس

انتخاب زبان‌ها و فناوری‌های مناسب برای هر سرویس

یکی از مزایای مهم معماری میکروسرویس ها این است که سرویس‌ها می‌توانند به زبان‌ها و فریم‌ورک‌های متفاوتی نوشته شوند. به‌عنوان مثال، می‌توانید سرویس پرداخت را با Java و سرویس کاربران را با Node.js پیاده‌سازی کنید. البته این انتخاب باید هوشمندانه و بر اساس نیازها و تخصص تیم باشد.

پیاده‌سازی مستقل سرویس‌ها

حالا نوبت توسعه جداگانه هر سرویس است. هر تیم می‌تواند روی سرویس خودش کار کند بدون اینکه منتظر دیگران باشد. این استقلال توسعه یکی از نقاط قوت میکروسرویس ها در DevOps است. در این مرحله باید تست واحد (Unit Test) و مستندسازی رابط برنامه نویسی API انجام شود.

کانتینرسازی (Dockerization)

هر سرویس باید در قالب یک کانتینر (مثلاً با Docker) بسته‌بندی شود تا قابلیت استقرار مستقل و قابل‌اعتماد داشته باشد. این کار امکان انتقال سرویس به محیط‌های مختلف را فراهم می‌کند و یکی از اصول حیاتی در DevOps است. در واقع، بدون کانتینرسازی نمی‌توان انتظار داشت میکروسرویس ها در DevOp عملکرد درستی داشته باشند.

بیشتر بخوانید: داکر(Docker) چیست و چگونه کار می‌کند؟

پیاده‌سازی CI/CD برای هر سرویس

در این مرحله، باید برای هر سرویس یک خط لوله و چرخه CI/CD طراحی کنید. یعنی با هر بار کامیت کد، عملیات تست، ساخت ایمیج و استقرار به صورت خودکار انجام شود. ابزارهایی مثل Jenkins، GitHub Actions یا GitLab CI در اینجا کاربرد دارند. این فرآیند کمک می‌کند تا توسعه سریع و قابل اطمینانی برای میکروسرویس ها در DevOp فراهم شود.

اورکستراسیون سرویس‌ها با Kubernetes

با زیاد شدن تعداد سرویس‌ها، مدیریت و استقرار آن‌ها پیچیده می‌شود. در اینجا Kubernetes  وارد می‌شود و همه سرویس‌ها را به‌صورت خودکار مدیریت، مقیاس‌دهی و مانیتور می‌کند. Kubernetes قلب تپنده میکروسرویس ها در دواپس است، مخصوصاً در پروژه‌های متوسط و بزرگ. (کوبرنتیز چیست)

بیشتر بخوانید:آشنایی با ابزار های مانیتوریگ کوبرنتیز

پیاده‌سازی مانیتورینگ، لاگ‌گیری و تریسینگ

برای رصد وضعیت میکروسرویس‌ها، باید ابزارهایی مثل ابزار Prometheus یا نرم افزار Grafana (برای مانیتورینگ)، ELK Stack یا Loki (برای لاگ‌ها) و Jaeger (برای تریسینگ) پیاده‌سازی شود. این مرحله حیاتی است چون بدون دید کافی، مدیریت خطا در میکروسرویس ها در DevOps غیرممکن است.

مدیریت امنیت و احراز هویت

در معماری میکروسرویس، چون هر سرویس مستقل است، باید به‌طور جداگانه احراز هویت، مجوزدهی و سیاست‌های امنیتی را رعایت کند. استفاده از API Gateway، TLS، OAuth2 و ابزارهایی مثل Keycloak توصیه می‌شود. امنیت یک لایه جداگانه و بسیار مهم برای موفقیت میکروسرویس ها در دواپس است.

انجام تست‌های جامع و پایش عملکرد

در نهایت باید مجموعه‌ای از تست‌های سیستم، تست‌های کارایی و تست‌های بار برای سرویس‌ها اجرا شود. در این مرحله، تیم‌های دواپس باید سنجش سلامت سرویس‌ها را به‌صورت خودکار انجام دهند. نتیجه این پایش‌ها به بهبود مستمر معماری میکروسرویس ها کمک می‌کند.

بیشتر بخوانید: Puppet چیست؟ راهنمای جامع ابزار مدیریت پیکربندی

نقش دواپس در میکروسرویس‌ها

ترکیب معماری میکروسرویس‌ها با فرهنگ و ابزارهای DevOps ، یکی از کلیدهای موفقیت در پروژه‌های نرم‌افزاری مدرن است. در ادامه، مهم‌ترین نقش‌های DevOps در این ساختار را بررسی می‌کنیم:

خودکارسازی فرآیند استقرار (Deployment Automation)

یکی از اصول پایه‌ای در میکروسرویس ها در DevOps ، خودکار بودن فرآیند استقرار است. در مدل سنتی، هر بار که بخواهید سرویسی را به‌روزرسانی کنید، باید به‌صورت دستی کدها را منتقل، پیکربندی و اجرا کنید؛ کاری پرخطر و وقت‌گیر. در DevOps با استفاده از ابزارهایی مثل Jenkins ،GitHub Actions یا GitLab CI/CD، می‌توان فرآیند build، تست و deploy را برای هر سرویس به‌صورت کاملاً خودکار انجام داد. این کار نه‌تنها سرعت را بالا می‌برد، بلکه احتمال خطا را به‌شدت کاهش می‌دهد.

بیشتر بخوانید: Jenkins چیست؟ راهنمای پیاده‌سازی CI/CD با Jenkins

مدیریت بهتر چرخه عمر سرویس‌ها (Lifecycle Management)

در معماری میکروسرویس ها، هر سرویس یک چرخه عمر جداگانه دارد. DevOps به تیم‌ها کمک می‌کند تا بتوانند نسخه‌های مختلف از هر سرویس را مدیریت کرده، rollback انجام دهند و وضعیت استقرار هر نسخه را پیگیری کنند. استفاده از Docker و Kubernetes در اینجا بسیار حیاتی است. با این رویکرد، اگر یک سرویس دچار مشکل شود، می‌توان آن را بدون آسیب زدن به کل سیستم، بازگرداند یا جایگزین کرد. این ویژگی از دلایل اصلی محبوبیت میکروسرویس ها در دواپس است.

مانیتورینگ و هشداردهی هوشمند

یکی از چالش‌های معماری میکروسرویس ها، پراکندگی سرویس‌هاست. اگر یکی از آن‌ها دچار مشکل شود، کل سیستم ممکن است تحت تأثیر قرار گیرد.

DevOps با ابزارهایی مثل Prometheus، Grafana، ELK Stack و Jaeger امکان مانیتور کردن وضعیت سلامت، کارایی، و لاگ‌های هر سرویس را به صورت جداگانه فراهم می‌کند. این قابلیت به تیم‌ها اجازه می‌دهد تا مشکلات را سریع شناسایی کرده و واکنش نشان دهند.

همکاری نزدیک‌تر بین تیم‌های توسعه و عملیات

DevOps تنها ابزار نیست، یک فرهنگ است. در میکروسرویس ها در DevOps ، تیم‌های توسعه، تست و عملیات به‌جای کار جداگانه، به‌صورت هماهنگ و یکپارچه عمل می‌کنند. این همکاری باعث می‌شود مشکلات سریع‌تر کشف شوند، استقرارها هماهنگ‌تر باشند و زمان پاسخ‌دهی به بحران‌ها کاهش یابد. به زبان ساده، DevOps شکاف سنتی بین «کدنویسی» و «زیرساخت» را حذف می‌کند.

افزایش سرعت توسعه و تحویل مداوم (Continuous Delivery)

در گذشته، انتشار یک نسخه جدید نرم‌افزار شاید هفته‌ها یا حتی ماه‌ها زمان می‌برد. اما با فرهنگ DevOps، انتشار به‌صورت مداوم (حتی روزانه یا ساعتی!) ممکن شده است.

در میکروسرویس ها در دواپس، چون هر سرویس مستقل است و با CI/CD مدیریت می‌شود، می‌توان بدون انتظار برای تکمیل کل پروژه، تنها همان سرویس را به‌روزرسانی کرد. این ویژگی باعث افزایش انعطاف‌پذیری و زمان پاسخگویی سریع‌تر به نیازهای کاربران می‌شود.

بهبود امنیت در سطح سرویس‌ها

امنیت در معماری میکروسرویس‌ها پیچیده‌تر از معماری مونو‌لیت است، چون سرویس‌های زیادی وجود دارند که باید از نظر ارتباط، احراز هویت و مجوزها مدیریت شوند.

دواپس با معرفی رویکردهایی مانند DevSecOps کمک می‌کند که امنیت از ابتدا در چرخه توسعه لحاظ شود. ابزارهایی مانند Snyk ،SonarQube یا OWASP ZAP می‌توانند در فرآیند CI/CD یکپارچه شوند و مشکلات امنیتی را پیش از استقرار تشخیص دهند.

بیشتر بخوانید:

• 7 مشکل رایج در دواپس و راه‌حل‌های کاربردی آن‌ها
• آینده دواپس: از DevSecOps تا GitOps

ابزارهای DevOps برای میکروسرویس‌ها

در دنیای میکروسرویس ها در DevOps ، انتخاب ابزار مناسب به اندازه طراحی معماری اهمیت دارد. ابزارها به ما کمک می‌کنند تا توسعه، تست، استقرار، نظارت و امنیت میکروسرویس‌ها را به‌صورت خودکار، سریع و دقیق انجام دهیم. در این بخش، ابزارهای DevOps را در ۶ دسته‌بندی اصلی بررسی می‌کنیم:

ابزارهای کانتینرسازی: Docker

Docker محبوب‌ترین ابزار برای بسته‌بندی سرویس‌ها در قالب کانتینر است. هر سرویس در یک محیط ایزوله اجرا می‌شود و همراه با همه وابستگی‌هایش در یک ایمیج قرار می‌گیرد. این ابزار پایه‌ی بسیاری از پروژه‌های موفق میکروسرویس ها در DevOps است.

مثال: اگر یک سرویس پرداخت با Python نوشته‌اید، می‌توانید آن را با Docker در هر سروری اجرا کنید بدون اینکه نگران نصب کتابخانه‌ها باشید.

ابزارهای ارکستراسیون: Kubernetes

Kubernetes (یا به اختصار K8s)، استاندارد طلایی برای مدیریت، مقیاس‌دهی و خودکارسازی استقرار کانتینرهاست. اگر ۲۰ یا ۵۰ میکروسرویس دارید، K8s آن‌ها را مانند یک ارکستر هماهنگ اداره می‌کند.

در پروژه‌های بزرگ، نبود K8s عملاً یعنی عدم کنترل روی میکروسرویس ها در دواپس .

ابزارهای CI/CD: Jenkins، GitHub Actions، GitLab CI

پیاده‌سازی خط لوله استقرار مداوم (CI/CD) هسته اصلی DevOps است. ابزارهایی مثل:

• Jenkins (قدیمی، ولی قابل توسعه)
• GitHub Actions 

سخن آخر: چرا میکروسرویس‌ها و DevOps مکمل یکدیگرند؟

سرعت، مقیاس‌پذیری و پایداری در توسعه نرم‌افزار اهمیت اهمیت زیادی دارد، ترکیب میکروسرویس ها در دواپس به یک استاندارد طلایی تبدیل شده است. میکروسرویس‌ها به ما این امکان را می‌دهند که سیستم‌های بزرگ را به اجزای کوچک‌تر، مستقل و قابل مدیریت تبدیل کنیم؛ در حالی‌که DevOps فرآیند توسعه، تست، استقرار، مانیتورینگ و امنیت این سرویس‌ها را به‌صورت خودکار و هوشمند پشتیبانی می‌کند.

در این مقاله دیدیم که:

• معماری میکروسرویس ها با حذف وابستگی‌های بین اجزای سیستم، انعطاف‌پذیری و نوآوری را افزایش می‌دهد.
• DevOps با ابزارهایی مثل Docker، Kubernetes، Jenkins و Prometheus به اجرای روان، سریع و امن این معماری کمک می‌کند.
• مثال‌های واقعی و آمارها نشان دادند که شرکت‌هایی مانند Amazon، Netflix و Spotify توانسته‌اند با این ترکیب، تحول دیجیتال عظیمی را تجربه کنند.
• و در نهایت، دانستیم که با پیاده‌سازی اصول میکروسرویس ها در DevOps ، می‌توان به چرخه توسعه سریع‌تر، مقیاس‌پذیری هدفمند، استقرار مداوم و همکاری تیمی بهتر دست یافت.

اگر هنوز در مدل مونو‌لیت مانده‌اید، شاید زمان آن رسیده که با بهره‌گیری از قدرت میکروسرویس‌ها، مسیر توسعه خود را متحول کنید.