Quand, pourquoi et comment effectuer la transition

Il est crucial de bien réfléchir avant de décider de migrer une application monolithique vers une architecture de microservices. Un mauvais timing de cette transition pourrait vous désavantager face à la concurrence.

Ces dernières années, la transition d'une architecture monolithique vers une architecture de microservices s'est imposée comme une tendance majeure dans le développement de logiciels. Les organisations cherchant à améliorer l'évolutivité et la flexibilité de leurs applications, l'adoption de microservices est devenue une option de plus en plus populaire. Mais qu'implique réellement cette transition, et pourquoi pourrait-elle être bénéfique pour votre entreprise ?

Cet article examine les différences entre les architectures monolithiques, n-tiers et microservices. Il aborde également le quand et le comment migrer vers une architecture de microservices.

Entrons dans le vif du sujet ! 😀

Qu'est-ce que l'architecture monolithique ?

L'architecture monolithique est un modèle de conception logicielle où une application entière est développée comme une seule unité autonome. Dans ce type d'architecture, tous les composants de l'application, tels que l'interface utilisateur, la logique métier et le stockage des données, sont intégrés dans une unique base de code.

Avantages 👍

• Simplicité : L'architecture monolithique est facile à appréhender et à utiliser.
• Déploiement aisé : Une application monolithique étant une seule entité, son déploiement est simplifié.
• Performances optimisées : La communication entre les composants d'une application monolithique est plus rapide, ce qui améliore les performances globales.
• Coûts réduits : Le développement d'une architecture monolithique peut être moins coûteux comparé à d'autres architectures.
• Familiarité : De nombreux développeurs sont familiers avec les architectures monolithiques, ce qui peut rendre cette approche préférable.

Inconvénients 👎

• Manque de flexibilité : La modification d'un composant peut potentiellement impacter l'ensemble du système dans une architecture monolithique.
• Difficultés de mise à l'échelle : La mise à l'échelle d'une application monolithique nécessite la mise à l'échelle de l'ensemble du système.
• Coûts de maintenance élevés : La maintenance d'une architecture monolithique peut devenir coûteuse et chronophage à mesure que l'application évolue et devient plus complexe.
• Réutilisation limitée du code : Il peut être difficile de réutiliser le code dans différentes parties de l'application avec une architecture monolithique.

Qu'est-ce que l'architecture multi-niveaux ?

Dans une architecture multi-niveaux, un système est divisé en plusieurs couches ou niveaux. Ces couches collaborent pour exécuter une fonction spécifique. Chaque couche est responsable d'un aspect particulier du système, et elles communiquent entre elles pour réaliser une tâche.

En résumé, cette architecture repose sur la séparation des responsabilités, en utilisant des couches pour chaque tâche spécifique. Par exemple, l'image ci-dessous illustre une architecture à 3 niveaux pour une application MVC typique. La couche de modèle gère les sources de données, tandis que la vue sert de couche de présentation. Le contrôleur agit comme un intermédiaire entre les couches de modèle et de vue.

Une architecture MVC typique à 3 niveaux

Avantages 👍

• Sécurité améliorée : Les différents niveaux d'application rendent plus difficile l'accès des attaquants aux données ou fonctionnalités sensibles.
• Meilleure évolutivité : Les niveaux peuvent être mis à l'échelle indépendamment, facilitant ainsi la gestion des augmentations d'utilisation ou de charge sur le système.
• Maintenance simplifiée : La séparation des responsabilités dans une architecture multi-niveaux simplifie la maintenance et les mises à jour des différentes parties de l'application.
• Flexibilité accrue : L'architecture modulaire offre une plus grande flexibilité pour l'ajout ou la modification de fonctionnalités. De plus, les intégrations avec d'autres systèmes sont également facilitées.
• Réutilisation améliorée du code : La conception en couches favorise la modularité. Il est possible d'utiliser la même couche de logique métier avec différentes couches de présentation.

Inconvénients 👎

• Complexité accrue : L'utilisation de plusieurs niveaux peut augmenter la complexité du système, le rendant plus difficile à comprendre et à maintenir.
• Temps de développement allongé : La création d'une architecture multi-niveaux peut prendre plus de temps qu'une architecture à un seul niveau en raison des couches supplémentaires et de la communication entre elles.
• Efforts de déploiement et de configuration accrus : Le déploiement et la configuration d'un système multi-niveaux peuvent être plus chronophages et complexes qu'un système à niveau unique.
• Besoins accrus en matériel et infrastructure : Une architecture multi-niveaux peut nécessiter davantage de ressources matérielles et d'infrastructure pour fonctionner correctement.
• Efforts de test accrus : Tester un système à plusieurs niveaux peut être plus complexe et prendre plus de temps en raison des couches supplémentaires et de la communication entre elles.

Qu'est-ce que l'architecture de microservices ?

L'architecture de microservices décompose une application en petits services autonomes qui communiquent via des API.

Microservices

Cette approche offre une flexibilité et une évolutivité accrues, car chaque service peut être développé et déployé indépendamment. De plus, la mise à l'échelle, qu'elle soit ascendante ou descendante en fonction de la demande, est plus aisée. Par conséquent, l'architecture de microservices est particulièrement bien adaptée aux environnements basés sur le cloud, où les ressources peuvent être rapidement allouées et désallouées selon les besoins.

Avantages 👍

• Évolutivité : Les microservices peuvent évoluer indépendamment, ce qui permet de mettre à l'échelle des parties spécifiques de l'application selon les besoins.
• Résilience : Si un microservice tombe en panne, les autres services peuvent continuer à fonctionner. Cela améliore la résilience globale de l'application.
• Modularité : Chaque microservice peut être développé, testé et déployé indépendamment. Par conséquent, la modification ou la mise à jour de services individuels devient plus facile à gérer.
• Flexibilité : Les microservices offrent la possibilité de choisir différentes technologies pour différents services. Cela permet d'utiliser les meilleurs outils pour chaque tâche.
• Facilité de déploiement : Les microservices peuvent être déployés indépendamment, ce qui facilite le déploiement de nouvelles versions de l'application.

Inconvénients 👎

• Complexité accrue : La gestion de plusieurs services indépendants peut s'avérer plus complexe.
• Besoins en ressources plus élevés : L'exécution de nombreux services peut nécessiter davantage de ressources et d'infrastructure.
• Augmentation des frais généraux de communication : La communication entre les services nécessite des API.
• Complexité accrue des tests et du déploiement : Les tests et le déploiement de nombreux services peuvent être complexes.

Monolithique vs multi-niveaux vs microservices

Le tableau suivant résume les principales différences entre ces architectures :

Comparaison des architectures monolithiques, multi-niveaux et microservices

Du monolithique aux microservices : quel est le bon moment pour effectuer une transition ?

Il n'y a pas de réponse unique à cette question, car la décision de migrer d'une architecture monolithique vers une architecture de microservices dépendra des besoins et des objectifs spécifiques de votre application. Voici quelques facteurs à prendre en compte pour déterminer s'il est pertinent de faire cette transition :

• Taille et complexité de l'application : Une architecture de microservices peut faciliter le développement et la maintenance si votre application est volumineuse et complexe, avec de nombreux composants interconnectés. Cependant, une architecture monolithique peut suffire si votre application est relativement petite et simple.
• Niveau d'évolutivité requis : Si votre application doit évoluer rapidement et facilement pour répondre aux demandes changeantes, une architecture de microservices peut être un meilleur choix. Les microservices pouvant évoluer indépendamment, vous pouvez mettre à l'échelle des parties spécifiques de votre application en fonction de vos besoins.
• Niveau de flexibilité requis : Si vous devez pouvoir modifier ou mettre à jour des composants individuels de votre application sans affecter l'ensemble de l'application, une architecture de microservices peut être plus avantageuse. Chaque microservice peut en effet être développé, testé et déployé indépendamment.
• Ressources disponibles pour le développement et la maintenance : Si vous disposez d'une grande équipe avec les compétences et les ressources nécessaires pour développer et maintenir une architecture de microservices, cela peut être un choix pertinent pour votre application. Cependant, une architecture monolithique peut être plus gérable si votre équipe est petite ou ne possède pas les compétences nécessaires.

Du monolithique aux microservices : les parcours réussis

En fin de compte, la décision de passer d'une architecture monolithique à une architecture de microservices dépendra des besoins et des objectifs spécifiques de votre application. Il est crucial d'évaluer avec soin les avantages et les inconvénients de chaque style architectural et de choisir celui qui répond le mieux aux besoins de votre application.

Des études de cas pratiques peuvent éclairer la façon dont de grandes entreprises prennent des décisions de migration. Examinons les études de cas d'Amazon et de Netflix pour comprendre comment elles ont identifié le moment opportun pour cette migration.

Étude de cas Amazon

Amazon, géant du commerce de détail, utilisait à l'origine une architecture monolithique pour son site web. Cependant, à mesure que la base de code augmentait et que le nombre de développeurs travaillant sur la plateforme s'accroissait, il devenait de plus en plus difficile de démêler les dépendances et d'apporter des modifications ou des mises à jour à la plateforme. Cela a entraîné des retards de développement et des problèmes de codage, et a également rendu difficile la mise à l'échelle de la plateforme pour répondre aux besoins de sa clientèle en croissance rapide.

Pour relever ces défis, Amazon a divisé ses applications monolithiques en applications plus petites, exécutées indépendamment et spécifiques à un service. Cela a impliqué d'analyser le code source et d'extraire des unités de code servant un objectif fonctionnel unique, de les encapsuler dans une interface de service web et d'attribuer la propriété de chaque service à une équipe de développeurs.

Source : graphique de dépendance des services Amazon en temps réel

L'approche des microservices a permis à Amazon d'apporter facilement des modifications et des mises à jour à sa plateforme. De plus, elle a permis la mise à l'échelle à la demande de composants spécifiques. Malgré les défis liés à la transition, les avantages de l'architecture des microservices ont été considérables. La plateforme de commerce électronique d'Amazon gère désormais plus de 2,5 milliards de recherches de produits par jour et comprend des millions de produits provenant de centaines de milliers de vendeurs.

Étude de cas Netflix

Netflix est une entreprise très populaire et connue de nos jours. Il est disponible dans 190 pays et compte plus de 223 millions d'utilisateurs payants en 2022.

En 2008, Netflix a été confronté à une importante corruption de base de données, un problème qui a persisté pendant trois longs jours. C'est à ce moment que l'entreprise a pris conscience des problèmes liés aux défaillances ponctuelles de la conception monolithique. Netflix a donc progressivement migré d'une architecture monolithique vers une architecture de microservices cloud en utilisant les services web d'Amazon.

Netflix a mis des années à migrer ses applications orientées client et non orientées client. Les avantages sont cependant considérables. Les heures de visionnage mensuelles de l'entreprise ont été multipliées par 1000 entre 2008 et 2015, ce qui a entraîné une augmentation des revenus et des bénéfices.

Comment migrer manuellement votre application d'une architecture monolithique vers une architecture de microservices

Plusieurs étapes peuvent être suivies pour la migration (manuelle) de votre application d'une architecture monolithique vers une architecture de microservices :

En somme, la migration d'une architecture monolithique vers une architecture de microservices peut être complexe et chronophage. Il est essentiel de planifier et d'exécuter soigneusement la migration pour en assurer le succès.

Outils pratiques pour la migration monolithique vers des microservices

Plusieurs outils peuvent faciliter le processus de décomposition d'une application monolithique en microservices. Par exemple, IBM Mono2Micro, Decomposition Tool et Decomposer sont des outils très populaires qui aident dans ce processus.

Ces outils fournissent un ensemble de mécanismes automatisés ou semi-automatisés pour identifier les microservices et refactoriser le code. Ils aident également à configurer et à gérer l'infrastructure nécessaire pour héberger les microservices.

Décomposition automatique pour la migration monolithique vers des microservices : une tendance futuriste

Le récent essor de l'intelligence artificielle et de l'apprentissage automatique a révolutionné les approches traditionnelles pour la réalisation de nos tâches. Ne serait-il pas idéal si les machines pouvaient prendre en charge les tâches complexes de décomposition monolithique en microservices ?

Bien qu'il puisse sembler simple d'utiliser l'IA pour aider à décomposer une application monolithique en microservices, cela s'avère être un parcours semé d'embûches. C'est pourquoi il existe peu d'études complètes sur ce sujet.

Abdallah et al. ont proposé une approche d'apprentissage non supervisé pour la décomposition automatique d'applications web en microservices. Le schéma conceptuel suivant montre le fonctionnement global du processus d'auto-décomposition.

Source : Abdullah, M., Iqbal, W. et Erradi, A. (2019). Approche d'apprentissage non supervisé pour la décomposition automatique des applications web en microservices. Journal des systèmes et logiciels, 151, 243-257.

Le processus d'auto-décomposition suit trois étapes simples.

Étape 01 : Accéder aux journaux d'accès URI

Chaque page web d'un site web possède un identifiant de ressource uniforme (URI) unique. Heureusement, les serveurs web hébergeant ces applications conservent des journaux d'accès (par exemple, le temps de réponse et la taille du document) à ces URI. La première étape consiste à collecter ces journaux d'accès.

Étape 02 : Appliquer l'algorithme de clustering ML

Un algorithme de clustering est une méthode d'apprentissage automatique non supervisée qui, étant donné un ensemble de points de données, crée K clusters ayant des points de données de nature similaire. Cet algorithme de clustering, lorsqu'il est alimenté par les données historiques des journaux d'accès, crée des clusters d'URI ayant un temps d'accès et une taille de document de réponse similaires.

Étape 03 : Déploiement des clusters vers les microservices

Vous pouvez créer un microservice pour chaque cluster d'URI. Ensuite, vous pouvez déployer ces microservices sur n'importe quelle infrastructure cloud.

Remarque : Cette technique d'auto-décomposition est spécifique aux applications web monolithiques et est présentée uniquement pour donner une idée des dernières tendances en la matière.

Meilleures pratiques pour migrer d'une architecture monolithique vers une architecture de microservices

Voici quelques bonnes pratiques à suivre lors de la migration d'une architecture monolithique vers une architecture de microservices :

• Commencer petit : Il est souvent préférable de commencer par migrer une petite partie autonome de l'application vers une architecture de microservices. Cela permet d'apprendre du processus et de faire les ajustements nécessaires avant de s'attaquer aux parties plus importantes de l'application.
• Identifier les bons microservices : Identifiez soigneusement les fonctionnalités métier de votre application. Il faut également déterminer si ces fonctionnalités peuvent être mises en œuvre en tant que microservices indépendants.
• Concevoir des interfaces claires : Assurez-vous que les interfaces entre les microservices sont bien définies et faciles à utiliser. Cela facilitera le développement et la maintenance des microservices.
• Utiliser des conteneurs : Les conteneurs peuvent faciliter le déploiement et la gestion des microservices, permettant de regrouper le microservice et ses dépendances dans une seule unité autonome.
• Utiliser une infrastructure conviviale pour les microservices : Pour prendre en charge une architecture de microservices, vous aurez besoin d'une infrastructure capable de gérer la complexité et le trafic accrus générés par les microservices. Cela peut impliquer l'utilisation de technologies telles que les maillages de services, les passerelles API et le traçage distribué.
• Tester soigneusement : Testez minutieusement les microservices pour vous assurer qu'ils fonctionnent comme prévu et que les interfaces entre eux fonctionnent correctement.
• Surveiller et gérer les microservices : Il est important de surveiller leurs performances et leur état, et de prendre les mesures appropriées en cas de problème. Cela peut impliquer l'utilisation d'outils tels que l'analyse des journaux, la surveillance des performances et le suivi des erreurs.

En bref, une planification et une exécution minutieuses sont essentielles pour une migration réussie. En suivant ces meilleures pratiques, vous pouvez vous assurer que la migration se déroule sans encombre, atteignant l'objectif visé.

Conclusion

L'architecture des microservices est l'architecture la plus flexible et la plus évolutive pour l'ère du cloud computing moderne. Elle permet de mettre à l'échelle des parties spécifiques de l'application en fonction des besoins et de modifier ou de mettre à jour des services individuels sans affecter l'ensemble de l'application. Elle peut cependant être plus complexe à développer et à maintenir.

En fin de compte, le choix du style d'architecture dépendra des besoins et des objectifs spécifiques de votre application. Les facteurs à prendre en compte incluent la taille et la complexité de l'application, le niveau d'évolutivité et de flexibilité requis, ainsi que les ressources disponibles pour le développement et la maintenance.