In der Welt der Softwarearchitektur sind Microservices ein Stil, der unabhängige Dienste umfasst, die über klar definierte Schnittstellen zusammenarbeiten. Andererseits werden native Anwendungen speziell für Cloud-Umgebungen konzipiert und entwickelt, um deren Skalierbarkeit, Belastbarkeit und Agilität optimal zu nutzen. Beim Einsatz von Microservices in Anwendungen sind zahlreiche Vorteile zu berücksichtigen. Dazu gehören Entwicklungszyklen, Test- und Debugging-Prozesse, erhöhte Flexibilität und Modularität sowie verbesserte Fehlertoleranz und Leistung. Es ist jedoch wichtig anzuerkennen, dass dieser Ansatz auch Herausforderungen mit sich bringt. Zu diesen Herausforderungen können der Umgang mit erhöhter Komplexität, die effektive Verwaltung der Netzwerklatenz, die effiziente Handhabung der Diensterkennung, die angemessene Bewältigung von Konfigurationsmanagementproblemen und die Sicherstellung vorhandener Sicherheitsmaßnahmen gehören. Insgesamt bieten Microservices zwar Vorteile, für native Anwendungen ist es jedoch entscheidend, die damit verbundenen Herausforderungen effektiv anzugehen, um ihr volles Potenzial auszuschöpfen. Docker hat als Tool zum Entwickeln, Ausführen und Bereitstellen von Microservices an Popularität gewonnen. Es dient als Plattform und ermöglicht die Erstellung und Ausführung von Containern, bei denen es sich um eigenständige Umgebungen handelt, die alle notwendigen Komponenten für die Ausführung eines Dienstes umfassen. Dazu gehören Codebibliotheken, Abhängigkeiten und Konfigurationseinstellungen. Der größte Vorteil von Docker liegt in seiner Fähigkeit, Dienste in tragbare Container zu packen, die nahtlos auf allen Computern bereitgestellt werden können, die Docker unterstützen, unabhängig von deren Betriebssystemen oder der zugrunde liegenden Infrastruktur. Darüber hinaus bietet Docker eine Reihe von Funktionen und Tools, um den Lebenszyklus dieser Container effektiv zu verwalten. Vom Erstellen und Ausführen bis zum Stoppen, Neustarten, Entfernen oder Aktualisieren. Die Nutzung von Microservices für native Anwendungen bietet Vorteile, darunter: Durch die Aufteilung Ihrer Anwendung in verwaltbare Einheiten ermöglichen Microservices eine unabhängige und parallele Entwicklung, Tests und Bereitstellung. Dieser optimierte Ansatz reduziert den Zeit- und Arbeitsaufwand für die Einführung von Funktionen und Updates. Es erleichtert auch die Einführung von Integrations- und Bereitstellungspraktiken (CI/CD). 1. Beschleunigte Entwicklungs- und Bereitstellungszyklen: Darüber hinaus tragen Microservices dazu bei, die mit Anwendungen verbundenen Herausforderungen wie Erstellungszeiten, komplizierte Abhängigkeiten und riskante Bereitstellungen zu mindern. Microservices bieten den Vorteil der Skalierung Ihrer Anwendung. Sie können Dienstinstanzen nach Bedarf entfernen, ohne den Rest der Anwendung zu beeinträchtigen. Diese Flexibilität hilft bei der Bewältigung unterschiedlicher Arbeitslasten und der Optimierung der Ressourcennutzung. Darüber hinaus ermöglichen Ihnen Microservices, Technologien und Frameworks für jeden Service zu nutzen und diese an die Anforderungen und Vorlieben anzupassen. 2. Erhöhte Skalierbarkeit: Microservices tragen zu einer verfügbaren Anwendung bei, indem sie Fehler isolieren und ihre Auswirkungen minimieren. Wenn bei einem Dienst ein Problem auftritt, können andere Dienste weiterhin normal funktionieren, während der problematische Dienst schnell repariert oder ersetzt wird. 3. Verbesserte Fehlertoleranz und Ausfallsicherheit: Darüber hinaus erleichtern Microservices die Implementierung von Fehlermechanismen wie Leistungsschaltern, Wiederholungsversuchen, Timeouts und Fallbacks. Diese Muster verhindern kaskadierende Fehler. Sorgen Sie für Leistungseinbußen. Microservices ermöglichen die Integration und Kompatibilität zwischen Ihrer Anwendung und verschiedenen internen und externen Systemen und Diensten. Dies erreichen sie durch die Nutzung definierter und standardisierter Schnittstellen wie APIs. 4. Die Auswahl und Integration von Technologie wird einfacher: Durch die Nutzung von Microservices erfolgt die Kommunikation zwischen Komponenten nahtlos, unabhängig von den zugrunde liegenden Technologien oder verwendeten Plattformen. Darüber hinaus ermöglichen Ihnen Microservices die Nutzung bestehender und neuer Technologien und Dienste der Cloud-Anbieter, einschließlich serverloser Funktionen, Datenbanken, Messaging-Systeme und Analysetools. Beim Einsatz von Microservices für native Anwendungen treten Schwierigkeiten auf. Zu diesen Herausforderungen gehören: Die Integration von Microservices in Ihre Anwendung erhöht die Komplexität. Es erfordert die Verwaltung und Koordinierung von Diensten über verschiedene Maschinen und Netzwerke hinweg. Dabei geht es um die Behandlung von Problemen wie Netzwerklatenz, Bandbreite, Zuverlässigkeit und Sicherheit. 1. Erhöhte Komplexität und Kommunikationslast: Darüber hinaus müssen Protokolle und Mechanismen für Aufgaben wie Diensterkennung, Lastausgleich, Routing und Synchronisierung implementiert werden. Auch die Überwachung und Fehlerbehebung von Diensten und deren Interaktionen können eine zeitaufwändige und herausfordernde Aufgabe sein. Microservices machen das Testen und Debuggen schwieriger, da Sie nicht nur jeden Dienst einzeln, sondern das gesamte System als zusammenhängende Einheit testen und debuggen müssen. 2. Schwierigkeiten beim Testen und Debuggen: Sie müssen sicherstellen, dass Ihre Dienste miteinander kompatibel und konsistent sind und verschiedene Szenarien und Grenzfälle bewältigen können. Sie müssen außerdem die reale Umgebung und die Bedingungen Ihrer Anwendung simulieren und reproduzieren, was komplex und kostspielig sein kann. Da jeder Dienst die Freiheit hat, Technologien, Frameworks, Sprachen und Tools zu nutzen, kann dies zu Inkonsistenzen, doppeltem Aufwand und einer fragmentierten Codebasis führen. 3. Mangelnde Standardisierung und Governance innerhalb Ihrer Anwendung: Daher kann die Wartung und Aktualisierung dieser Dienste eine Herausforderung darstellen. Um dieses Problem anzugehen, ist es von entscheidender Bedeutung, Praktiken, Richtlinien und Richtlinien für Ihre Dienste festzulegen und durchzusetzen. Dazu können Codierungsstandards, Dokumentationsanforderungen, Testverfahren für Versionierungsprotokolle und Bereitstellungsstrategien gehören. Da jeder Dienst über einen eigenen Datenspeicher und eine eigene Zugriffskontrolle verfügt, besteht ein erhöhtes Risiko von Datenschutzverletzungen, -lecks und -korruption. Darüber hinaus kann die Verwaltung der Authentifizierung, Autorisierung und Verschlüsselung für Dienste und die entsprechenden Daten komplex werden. 4. Sicherheit und Datenpflege stellen Herausforderungen dar: Um diese Bedenken auszuräumen, ist es wichtig, der Sicherheit Ihrer Dienste Priorität einzuräumen und die Einhaltung von Vorschriften und Standards sicherzustellen. Die Implementierung von Strategien wie Transaktionen, Sagen und Event-Sourcing kann ebenfalls dazu beitragen, die Datenkonsistenz aufrechtzuerhalten. Verwendung von Docker für Microservices Wenn Sie Microservices erstellen, ausführen und bereitstellen möchten, kann Docker ein unterstützendes Tool sein. In diesem Abschnitt befassen wir uns mit den Konzepten von Docker wie Bildern, Containern, Volumes und Netzwerken. Wir bieten außerdem Anleitungen zur Nutzung von Docker Compose, um Microservices effektiv zu definieren und zu orchestrieren. Darüber hinaus besprechen wir einige Vorgehensweisen und praktische Tipps für den Einsatz von Docker im Kontext von Microservices. Bilder und Container Im Docker-Bereich fungiert ein Image als Paket, das alles enthält, was für die ordnungsgemäße Funktion eines Dienstes erforderlich ist. Dazu gehören Codeausschnitte, Bibliotheken, Abhängigkeiten und Konfigurationseinstellungen. Es ist erwähnenswert, dass ein einmal erstelltes Docker-Image als unveränderlich gilt – das heißt, es kann nicht geändert werden. Um ein individuelles, auf Ihre Bedürfnisse zugeschnittenes Image zu erstellen, haben Sie die Möglichkeit, eine Docker-Datei zu erstellen, die die Bauanweisungen enthält. Alternativ können Sie auch vorhandene Images nutzen, die auf Plattformen wie Docker Hub oder anderen vertrauenswürdigen Quellen verfügbar sind. Ein Docker-Container stellt eine Instanz eines Docker-Images dar. Es arbeitet unabhängig vom Host-Computer und anderen Containern mit seinem Dateisystem, Netzwerk und seinen Prozessen. Um einen Docker-Container zu initiieren, können Sie den Docker-Run-Befehl verwenden, der einen Container basierend auf einem Image generiert und startet. Alternativ haben Sie die Möglichkeit, die Befehle „docker start“ und „docker stop“ zu nutzen, um einen vorhandenen Container zu starten bzw. anzuhalten. Bei Bedarf kann der Docker-RM-Befehl zum Löschen eines Containers verwendet werden. Volumes und Netzwerke In der Docker-Terminologie wird ein Volume zur Speicherung verwendet, das mit einem Docker-Container verbunden werden kann. Durch die Nutzung von Volumes in Docker kann man bequem Daten zwischen Containern und dem Host-Rechner austauschen und gleichzeitig die Datenkontinuität bei Neustarts oder Updates gewährleisten. Das Erstellen eines Docker-Volumes kann entweder durch Ausführen des Befehls „docker volume create“ oder durch Angabe der Option „volumes“ im Befehl „docker run“ oder in Ihrer Docker-Datei erfolgen. Darüber hinaus gibt es Befehle wie „docker volume“ zum Auflisten von Volumes, „docker volume inspect“ zum Abrufen von Informationen zu bestimmten Volumes und schließlich „docker volume rm“ zum Entfernen unerwünschter Volumes. Ein Docker-Netzwerk dient als Netzwerk, das Docker-Container untereinander mit der Host-Maschine verbindet. Durch die Verwendung eines Docker-Netzwerks können Sie eine isolierte Kommunikation zwischen Containern sicherstellen und gleichzeitig den Zugriff auf die darin ausgeführten Dienste ermöglichen. Um ein Docker-Netzwerk zu erstellen, haben Sie die Möglichkeit, entweder den Befehl „docker network create“ zu verwenden oder die Netzwerke im Befehl „docker run“ oder im Dockerfile anzugeben. Darüber hinaus können Sie Befehle wie „Docker Network“, „Docker Network Inspect“ und „Docker Network RM“ verwenden, um Netzwerke zu verwalten und zu manipulieren. Erstellen und Ausführen eines einfachen Microservices mit Docker Um zu veranschaulichen, wie Docker für Microservices verwendet wird, werden wir einen einfachen Microservice erstellen und ausführen, der ein zufälliges Zitat aus einer JSON-Datei zurückgibt. Der Microservice wird in Python geschrieben und nutzt das Flask-Framework. Die JSON-Datei enthält eine Reihe von Zitaten mit jeweils einem Autor und einem Text. Erstellen wir zunächst ein Verzeichnis für unseren Microservice und fügen darin zwei Dateien hinzu: app.py und quotes.json. Die Datei app.py enthält den Code für unseren Microservice, während die Datei quotes.json die Daten speichert. Hier ist der Inhalt jeder Datei; Python # app.py aus Flask Import Flask, jsonify Zufällig importieren app = Flasche( ) Name # Laden Sie die Anführungszeichen aus der JSON-Datei mit open("quotes.json") als f: quotes = f.read() quotes = json.loads(quotes) # Definieren Sie eine Route für den /quote-Endpunkt @app.route("/quote") def quote(): # Pick a random quote from the list quote = random.choice(quotes) # Return the quote as a JSON object return jsonify(quote) JSON # quotes.json "author": "Albert Einstein", "text": "Imagination is more important than knowledge." "author": "Mahatma Gandhi", "text": "Be the change that you wish to see in the world." "author": "Mark Twain", "text": "The secret of getting ahead is getting started." "author": "Oscar Wilde", "text": "Be yourself; everyone else is already taken." "author": "Steve Jobs", "text": "Your time is limited, so don't waste it living someone else's life." Als Nächstes müssen wir eine Docker-Datei für unseren Microservice erstellen, die die Anweisungen zum Erstellen des Images enthält. Die Docker-Datei sieht wie folgt aus: Verwenden Sie das offizielle Python-Image als Basis-Image VON Python:3.9 Legen Sie das Arbeitsverzeichnis auf /app fest WORKDIR /app Kopieren Sie die Dateien aus dem aktuellen Verzeichnis in das Verzeichnis /app KOPIEREN. /app Installieren Sie die erforderlichen Abhängigkeiten RUN pip install flask Geben Sie den Port 5000 frei 5000 aussetzen Definieren Sie den Befehl zum Ausführen der Anwendung CMD ["python", "app.py"] Um das Image zu erstellen, müssen wir im Terminal den folgenden Befehl aus dem Verzeichnis ausführen, in dem sich die Docker-Datei befindet: Docker Build -t Quote-Service. Die Option -t gibt den Namen und das Tag des Bildes an, in diesem Fall quote-service. Der . Gibt den Kontext für den Build an, in diesem Fall das aktuelle Verzeichnis. Um den Container auszuführen, müssen wir den folgenden Befehl im Terminal ausführen: docker run -d -p 5000:5000 --name quote-service quote-service Die Option -d führt den Container im getrennten Modus aus, was bedeutet, dass er im Hintergrund ausgeführt wird. Die Option -p ordnet den Port 5000 des Containers dem Port 5000 des Host-Computers zu, sodass wir vom Host-Computer aus auf den Dienst zugreifen können. Die Option --name weist dem Container einen Namen zu, in diesem Fall quote-service. Das letzte Argument ist der Name und das Tag des Bildes, in diesem Fall quote-service. Um den Dienst zu testen, können wir ein Tool wie Curl oder Postman verwenden, um eine GET-Anfrage an den /quote-Endpunkt des Dienstes zu senden, der ein zufälliges Zitat im JSON-Format zurückgeben sollte. Mit Curl können wir beispielsweise den folgenden Befehl im Terminal ausführen: Curl http://localhost:5000/quote Die Ausgabe sollte etwa so aussehen: JSON „Autor“: „Mark Twain“, „text“: „Das Geheimnis des Vorankommens liegt darin, anzufangen.“ Docker Compose Docker Compose bietet eine Möglichkeit, Microservices mithilfe einer YAML-Datei zu definieren und zu verwalten. Mit Docker Compose können Sie Aufgaben wie das Erstellen, Starten, Stoppen und Aktualisieren von Containern problemlos erledigen. Es bietet außerdem Funktionalitäten wie Service Discovery, Lastausgleich, Skalierung und Vernetzung, um die Verwaltung Ihrer Microservices zu vereinfachen. Um Docker Compose verwenden zu können, müssen wir eine Datei namens docker-compose.yml im selben Verzeichnis wie unsere Docker-Datei erstellen. Die Datei „docker-compose.yml“ enthält die Konfiguration für unsere Microservices, z. B. das Image, Ports, Volumes, Netzwerke und Abhängigkeiten. Angenommen, wir möchten einen weiteren Mikrodienst hinzufügen, der den Angebotsdienst nutzt und das Angebot auf einer Webseite anzeigt. Der Microservice wird in Node.js geschrieben und nutzt das Express-Framework. Die Datei docker-compose.yml sieht wie folgt aus: Geben Sie die Version des Docker Compose-Dateiformats an: „3.9“ Definieren Sie die Dienste (Container), aus denen unsere Anwendungsdienste bestehen: Der Angebotsservice Angebotsservice: # Build the image from the Dockerfile in the current directory build: . # Expose the port 5000 ports: - "5000:5000" # Assign a name to the container container_name: quote-service Der Webdienst Internetservice: # Use the official Node.js image as the base image image: node:14 # Set the working directory to /app working_dir: /app # Copy the files from the web directory to the /app directory volumes: - ./web:/app # Install the required dependencies command: npm install && node app.js # Expose the port 3000 ports: - "3000:3000" # Assign a name to the container container_name: web-service # Specify the dependency on the quote service depends_on: - quote-service Das Webverzeichnis enthält zwei Dateien: app.js und index.html. Die Datei app.js enthält den Code für unseren Webdienst und die Datei index.html enthält den HTML-Code für unsere Webseite. Der Inhalt der Dateien ist wie folgt: JavaScript // app.js const express = require("express"); const axios = require("axios"); const app = express(); // Die Datei index.html als Root-Route bereitstellen app.get("/", (req, res) => { res.sendFile(__dirname + "/index.html"); }); // Definieren Sie eine Route für den /quote-Endpunkt app.get("/quote", async (req, res) => { versuchen // Call the quote service and get a random quote const response = await axios.get("http://quote-service:5000/quote"); const quote = response.data; // Return the quote as a JSON object res.json(quote); Fang (Fehler) // Handle the error and return a status code In diesem Artikel haben wir die Welt der Microservices und nativen Anwendungen erkundet und erfahren, wie Docker zum Erstellen, Ausführen und Bereitstellen dieser Anwendungen verwendet werden kann. Im Laufe unserer Diskussion haben wir die Vorteile und Herausforderungen untersucht, die mit der Verwendung von Microservices für Anwendungen einhergehen. Dazu gehören Entwicklungszyklen, erhöhte Flexibilität und Skalierbarkeit, verbesserte Fehlertoleranz, Ausfallsicherheit, einfachere Technologieauswahl und -integration, Netzwerklatenz und mehr. Darüber hinaus haben wir uns mit den Konzepten von Docker vertraut gemacht, beispielsweise mit Bildern, Container-Volumes und Netzwerken. Wir haben uns auch intensiv mit der Verwendung von Docker Compose zum Definieren und Orchestrieren von Microservices beschäftigt. Unterwegs haben wir einige Vorgehensweisen und hilfreiche Tipps für die effektive Nutzung von Docker in einer Microservices-Umgebung geteilt. Dazu gehören Vorschläge für Namenskonventionen, Protokollierungsstrategien und die Implementierung von Integritätsprüfungen. Insgesamt bietet dieser Artikel einen Überblick über Microservices in Verbindung mit nativen Anwendungen und zeigt gleichzeitig, wie Docker eine entscheidende Rolle in ihrem Entwicklungslebenszyklus spielen kann. Es gibt Beispiele und Erwähnungen von Unternehmen, die erfolgreich Microservices-Projekte mit Docker implementiert haben, wie Netflix, Uber, Spotify und Airbnb. Diese Organisationen nutzen Microservices und Docker als Mittel, um die Fähigkeiten ihrer Anwendungen zu erweitern, die Leistung zu verbessern und Dienste schnell und zuverlässig bereitzustellen. Wenn Sie mehr über ihre Erkenntnisse und empfohlenen Ansätze erfahren möchten, können Sie sich ihre Blogbeiträge, Podcasts und Präsentationen ansehen. Wenn Sie daran interessiert sind, Ihr Wissen über Microservices und Docker zu erweitern, stehen Ihnen Ressourcen und Lernmöglichkeiten zur Verfügung. Dazu gehören Bücher, Kurse, Tutorials und Dokumentationen. Hier einige Empfehlungen: „Microservices mit Docker, Flask und React“; Dieses Buch bietet Anleitungen zum Erstellen, Testen und Bereitstellen von Microservices mit Python, Flask, React und Docker. „Docker und Kubernetes; Der komplette Leitfaden“; Dieser Kurs vermittelt Ihnen die Fähigkeiten, Anwendungen mit Docker und Kubernetes zu entwickeln, auszuführen und bereitzustellen. „Erstellen Sie einen einfachen Microservice mit Docker und Flask“; In diesem Tutorial erfahren Sie, wie Sie mit Docker und Flask einen Microservice erstellen. Es behandelt auch Test- und Debugging-Techniken unter Verwendung von Tools wie Postman und VS Code. „Docker-Dokumentation“; Für Informationen zu allem rund um Docker – von Installationsanweisungen bis hin zu Konfigurationsdetails – dient diese Dokumentation als Ressource. Entdecken Sie diese Optionen, um gemeinsam mit Docker tiefer in die Welt der Microservices einzutauchen.

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Die Einführung der Microservices-Architektur für Cloud-native Anwendungen

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