L’architecture de microservices représente une approche de conception logicielle caractérisée par sa souplesse, son évolutivité et sa modularité. Elle repose sur le principe de la division d’applications complexes en entités plus petites et indépendantes, chacune dédiée à une fonction spécifique.
Cette architecture offre un cadre structuré pour la création, la mise à jour, le test, le déploiement et la maintenance de chaque service de manière autonome. Ainsi, les développeurs sont en mesure de concevoir des applications comme un ensemble de services autonomes et interopérables.
Les applications cloud natives contemporaines sont souvent de bons exemples d’architectures microservices, souvent implémentées à l’aide de conteneurs. Ces conteneurs regroupent l’ensemble du code, des bibliothèques, des exécutables, des fichiers et autres ressources nécessaires au fonctionnement d’un microservice. Cela permet aux développeurs de s’affranchir des problématiques liées aux dépendances lors de la création d’applications.
Source : microsoft.com
Aujourd’hui, des entreprises de renom telles que Netflix, Amazon, Uber, eBay et bien d’autres ont opté pour la migration de leurs applications monolithiques traditionnelles vers une architecture microservices. Cette transition s’est traduite par une amélioration de la convivialité et une fiabilité accrue de leurs services.
Présentation Générale
Dans un contexte économique en perpétuelle mutation, les entreprises cherchent constamment à optimiser leur efficacité. Les développeurs de logiciels, en particulier, sont à la recherche de méthodes innovantes pour créer, maintenir et améliorer leurs applications.
C’est dans cette optique qu’ils se tournent vers l’architecture microservices, délaissant l’approche monolithique. Cette nouvelle architecture leur permet de développer des applications et d’implémenter de nouvelles fonctionnalités plus rapidement et avec plus de fiabilité. De plus, elle permet aux équipes, plus petites et transversales, de mettre à jour les applications de manière régulière et agile.
L’architecture microservices favorise le développement et le déploiement continus de logiciels. Chaque équipe peut apporter des modifications mineures, puis tester et déployer l’application ou ses nouvelles fonctionnalités plus rapidement grâce à un pipeline de déploiement automatisé.
Source : aws.amazon.com
De manière générale, cette architecture répond à la plupart des défis et des limitations posés par l’architecture monolithique. En divisant les grandes applications complexes en plus petites unités, il devient plus aisé de développer des applications importantes en les abordant comme un ensemble de sous-unités indépendantes.
Fonctionnement de l’Architecture Microservices
L’architecture microservices permet aux développeurs de concevoir une application comme un ensemble de services faiblement couplés et déployables indépendamment. Chaque service, géré par une petite équipe spécialisée, est autonome et axé sur une fonction métier spécifique.
Ces équipes sont libres de construire, déployer, modifier, tester et maintenir chaque unité de manière indépendante, sans impacter les autres services. Contrairement à une application monolithique où tous les services sont regroupés sans distinction, l’architecture microservices divise chaque fonctionnalité en une unité autonome.
Chaque microservice se concentre sur une tâche précise, comme la journalisation, la facturation, la recherche, la messagerie, etc. La combinaison de ces microservices permet de créer une application complète avec différentes fonctionnalités. Bien que certains microservices puissent exécuter une fonction métier de manière isolée, il arrive que deux ou plusieurs services collaborent pour mener à bien une tâche complexe.
Dans cette architecture, les développeurs peuvent diviser une application complexe en fonction des exigences fonctionnelles ou métier (verticalement), ce qui donne naissance à des sous-unités plus petites et déployables de manière indépendante.
Certaines opérations peuvent nécessiter un seul microservice, tandis que d’autres, plus complexes ou exigeantes, seront réparties sur plusieurs microservices. Dans ce cas, ces sous-unités communiquent via des appels réseau légers, synchrones ou asynchrones, indépendants du langage, tels que REST, gRPC ou la messagerie.
De plus, les clients ne communiquent pas directement avec les microservices, mais par l’intermédiaire de passerelles API qui acheminent la requête vers le microservice approprié.
Caractéristiques d’une Architecture Microservices
Chaque microservice ou processus d’application fonctionne comme un service distinct, faiblement couplé, avec sa propre logique et ses dépendances. Les équipes peuvent modifier, tester, mettre à jour, déployer et faire évoluer un microservice sans impacter les autres services au sein de la même application.
Voici quelques caractéristiques clés d’une architecture microservices :
- L’application est constituée de plusieurs processus distincts, déployables indépendamment. Un système peut cependant faire appel à plusieurs microservices pour répondre à une requête utilisateur unique.
- L’architecture prend en charge une mise à l’échelle granulaire et horizontale.
- Les microservices ont des limites externes et ne communiquent pas entre eux en interne, mais via des appels réseau légers tels que RPC et la messagerie.
- Elle comprend des unités spécialisées et simples, chacune répondant à une fonction ou à un besoin métier précis. Chaque équipe de développement possède souvent une expertise dans un composant particulier.
- À mesure que les besoins fonctionnels s’accroissent, les développeurs peuvent ajouter du code, ce qui complexifie l’application. Dans ce cas, les équipes peuvent diviser l’application en services plus indépendants et plus faciles à gérer.
Comparaison : Architectures Monolithiques vs. Microservices
Dans une architecture monolithique, si la demande pour une fonctionnalité augmente, les développeurs doivent faire évoluer l’ensemble de l’architecture. L’ajout de nouvelles fonctionnalités ou la modification d’une application existante devient complexe, chronophage et coûteux.
De plus, la défaillance d’un seul composant peut compromettre la disponibilité de toute l’application, en particulier lorsque les composants ou processus sont interdépendants.
Voici quelques inconvénients majeurs d’une application monolithique :
- Manque de fiabilité : la défaillance d’un seul composant peut paralyser l’ensemble de l’application.
- Rigidité : manque de flexibilité et d’adaptabilité.
- Difficulté de mise à l’échelle.
- Développement lent : chaque fonctionnalité doit être développée séquentiellement.
- Inadaptée aux applications complexes en raison de sa rigidité et de la lenteur de son développement.
Dans une architecture microservices, l’application est construite à partir de composants différents et indépendants. Chaque fonctionnalité ou microservice s’exécute comme un service autonome. Lorsqu’il est nécessaire d’ajouter ou de modifier une fonctionnalité, il n’est pas nécessaire de mettre à niveau l’ensemble de l’architecture, mais uniquement les composants concernés.
Source : ibm.com
Cela permet de mettre à jour, déployer, mettre à l’échelle ou exécuter chaque service de manière indépendante, en fonction des besoins de l’entreprise. De plus, l’impact d’une défaillance d’un composant est moindre comparé à une application monolithique où tout est susceptible de tomber en panne.
Avantages de l’Architecture Microservices
Les principaux avantages d’une architecture microservices sont :
#1. Mise à l’échelle simple et flexible des services
L’architecture microservices permet aux développeurs de faire évoluer chaque service indépendamment, en fonction des besoins spécifiques de chaque fonctionnalité.
Ainsi, les équipes ne sont pas obligées de faire évoluer l’ensemble de l’application, mais uniquement l’unité qui subit une forte demande, en adaptant son infrastructure.
#2. Meilleure Résilience
Grâce à l’autonomie et l’indépendance des microservices, une défaillance de l’un d’entre eux ne compromettra que l’application concernée sans entraîner une panne totale. Les autres microservices continueront de fonctionner, rendant seule la fonctionnalité concernée indisponible.
Dans une architecture monolithique, un problème dans une fonctionnalité peut entraîner la défaillance de l’ensemble de l’application.
#3. Réutilisation du Code
Les développeurs peuvent réutiliser certains modules pour plusieurs processus. Par exemple, un microservice effectuant une certaine tâche peut être utilisé comme bloc de construction pour un autre service.
Ainsi, les développeurs peuvent créer des fonctionnalités supplémentaires sans avoir à écrire du nouveau code à partir de zéro, en réutilisant une partie du code existant pour un autre service.
Autres avantages :
- L’architecture microservices s’appuie sur les conteneurs, le cloud sans serveur, DevOps et d’autres technologies modernes de développement logiciel.
- Elle permet aux développeurs de créer et de fournir plusieurs services simultanément.
- Possibilité de tester, dépanner, mettre à jour ou supprimer certaines fonctions sans affecter les autres.
- Cycles de développement plus courts et déploiement plus rapide.
- Équipes de développement plus petites et agiles.
Inconvénients de l’Architecture Microservices
Bien que l’architecture microservices offre des avantages indéniables tels que le développement rapide, fréquent et fiable d’applications volumineuses, elle présente également des inconvénients et des limites.
- Pour les grandes applications, la gestion de la complexité des interactions entre les microservices peut s’avérer délicate.
- La gestion de la sécurité est complexifiée par la multiplication des microservices et l’expansion de l’application. En pratique, cette architecture se traduit par un système distribué plus vaste, avec une plus grande surface d’attaque, des règles d’accès complexes et un trafic réseau accru à surveiller. Les outils de sécurité traditionnels et les pare-feu sont souvent inadéquats pour faire face à la multitude de ports, d’API et d’autres composants exposés. Cela rend les microservices vulnérables aux attaques DDoS, man-in-the-middle, cross-site scripting et autres.
- Le dépannage des applications complexes devient plus ardu à mesure qu’elles grandissent. Un grand nombre de modules communiquant entre eux peut générer une surcharge de communication, en raison de l’augmentation du trafic réseau et des appels RPC.
- Un grand nombre de services, processus, conteneurs, bases de données et autres éléments mobiles apportent la complexité inhérente aux systèmes distribués.
- À mesure que les applications deviennent plus vastes et complexes, il est difficile d’assurer la sécurité des transactions.
Source : développeurs.redhat.com
L’architecture microservices permet à de petites équipes de développer des services individuels faiblement couplés. Pour maintenir leur compétitivité, ces équipes doivent s’appuyer sur divers outils pour soutenir le framework, automatiser les tâches répétitives et accélérer le déploiement des applications et de nouvelles fonctionnalités.
Les outils dédiés aux microservices varient en termes de capacités et de fonctionnalités. Le choix dépendra donc des besoins spécifiques et des objectifs des développeurs.
Parmi les outils courants, on peut citer :
Cas d’Utilisation de l’Architecture Microservices
Les microservices sont parfaitement adaptés à de nombreux secteurs et applications, améliorant leurs performances et leur efficacité. Voici quelques cas d’utilisation courants :
#1. Flux de Données
Lorsqu’il est nécessaire de diffuser et de traiter de grands volumes de données provenant de sources uniques ou multiples, les microservices peuvent contribuer à améliorer l’efficacité et les performances.
#2. Applications Web Évolutives
Bien que certaines applications Web soient traditionnellement monolithiques, l’adoption de l’architecture microservices peut optimiser leur évolutivité et leurs performances.
#3. Applications Internet des Objets (IoT)
Les développeurs d’applications IoT peuvent s’appuyer sur l’architecture microservices pour concevoir des applications petites, légères, déployables de manière indépendante et faciles à gérer.
L’ETL est une technologie qui extrait des données de sources multiples, les transforme selon un format souhaité et les charge dans un autre entrepôt de données ou base de données. Les microservices peuvent contribuer à améliorer l’évolutivité et les performances de ces processus ETL.
Exemples d’Entreprises Adoptant l’Architecture Microservices
Parmi les grandes entreprises technologiques ayant adopté les microservices, on retrouve :
Amazon
Amazon fait partie des pionniers de l’architecture microservices. Alors que l’entreprise et sa clientèle croissaient, l’application monolithique qu’elle utilisait est devenue instable et peu fiable.
Pour résoudre ce problème, Amazon a migré vers les microservices, ce qui a permis de simplifier la maintenance, d’ajouter de nouvelles fonctionnalités et de maintenir chaque service de manière indépendante, évitant ainsi des pannes généralisées.
Outre l’utilisation des microservices sur le site web d’achat d’Amazon, l’entreprise propose également une infrastructure, Amazon Web Services (AWS), où les entreprises peuvent créer, héberger et gérer leurs propres microservices.
Uber
À ses débuts, Uber utilisait une application monolithique qui convenait à une ville unique. Cependant, avec l’expansion de l’entreprise à de nouveaux marchés et régions, l’application est devenue inefficace pour supporter la charge des utilisateurs.
Afin d’assurer des services fiables, Uber a opté pour une architecture basée sur les microservices pour certaines fonctionnalités telles que la gestion des trajets, la gestion des passages, etc.
Source : uber.com
Netflix
Grâce aux microservices, Netflix a réussi à surmonter les défis d’évolutivité liés à sa croissance.
L’entreprise utilise plus de 500 microservices basés sur le cloud pour traiter environ 2 milliards de requêtes par jour. En plus d’améliorer la fiabilité et la disponibilité, l’architecture microservices a permis de réduire les coûts du streaming.
Conclusion
L’architecture microservices présente de nombreux avantages par rapport aux systèmes monolithiques, notamment un déploiement plus rapide des applications et des fonctionnalités, une flexibilité et une évolutivité accrues, une meilleure résilience, etc.
Cependant, elle présente également des inconvénients et peut ne pas convenir à toutes les applications. Par exemple, elle peut être peu rentable pour les petites applications.
De plus, à mesure que les applications gagnent en taille et en fonctionnalités, la création, le déploiement et le test des sous-unités devient plus difficile et coûteux, en particulier si elles sont réparties sur différents clouds et environnements réseau.
Il est donc essentiel d’évaluer et de comprendre les avantages et les inconvénients de l’architecture microservices avant d’adopter cette technologie.
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