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マイクロサービスアーキテクチャ＠アーキテクチャ

はじめに

本サイトにつきまして、以下をご認識のほど宜しくお願いいたします。


01. アーキテクチャ概要

アーキテクチャの歴史

architecture_history

年代 アーキテクチャ 説明 補足
1999 モノリシックアーキテクチャ 1999年台、バックエンドのアーキテクチャとしてモノリシックアーキテクチャが台頭していた。しかし、モノリシックアーキテクチャは無秩序でつぎはぎだらけのアプリケーションになることが論文 (『大きな泥だんご』) で指摘された。 ・https://en.wikipedia.org/wiki/Big_ball_of_mud
2000 〜 2004 サービス指向アーキテクチャ 1999後半〜2000前半に、Thomas Erlらがアプリケーションを機能の粒度で分割するアーキテクチャを提唱した。ただ『機能』という粒度が抽象的で、概念としては提唱されていても、実装方法の確立にまでは至らなかった。 ・https://en.wikipedia.org/wiki/Service-oriented_architecture
・https://www.serviceorientation.org/p0.html
・https://www.amazon.com/dp/0470141115
2014 マイクロサービスアーキテクチャ 2014年にThoughtWorks社は、サービス指向アーキテクチャとドメイン駆動設計を統合し、アプリケーションを独立したマイクロサービスの集まりに分割するアーキテクチャを提唱した。サービス指向アーキテクチャにドメイン駆動設計の高凝集/低結合の考え方を取り入れることで、実装可能な理論に昇華させた。 ・https://martinfowler.com/articles/microservices.html
・https://atmarkit.itmedia.co.jp/ait/articles/2110/22/news006.html
2017 ミニマイクロサービスアーキテクチャ マイクロサービスアーキテクチャのマイクロサービス自体を独立したモノリスなアプリケーションと捉えると、その分だけ開発チーム (マネージャーとエンジニア) が必要になってしまう。2017年にCloud Elements社は、これに対処するためにミニマイクロサービスアーキテクチャを提唱した。このアーキテクチャでは、マイクロサービスアーキテクチャとモノリスアーキテクチャの間をとった粒度で、アプリケーションを複数のマイクロサービスに分割する。この粒度を、マイクロサービスに対抗して『ミニマイクロサービス』または『MASA』とよぶ。 ・https://blog.cloud-elements.com/pragmatic-microservices-architecture
・https://atmarkit.itmedia.co.jp/ait/articles/2110/22/news006.html
2018 モジュラーモノリスアーキテクチャ ミニマイクロサービスアーキテクチャではマイクロサービスの粒度が大きくなったものの、複数のマイクロサービスが必要になることは変わらず、その分だけ開発チームが必要になる問題は解決されなかった。そこで、Root Insurance社はモジュラーモノリスを提唱した。モジュラモノリスでは、マイクロサービスアーキテクチャとモノリスアーキテクチャの間をとった粒度で、アプリケーションを細かいモジュールに分割する。最初、モジュラーモノリスとして設計し、マイクロサービスアーキテクチャに移行していくという選択肢もある。 ・https://medium.com/@dan_manges/the-modular-monolith-rails-architecture-fb1023826fc4
・https://creators-note.chatwork.com/entry/2020/12/02/090000
・https://eh-career.com/engineerhub/entry/2022/07/25/093000


各アーキテクチャの粒度の比較

architecture_deployment_comparison

モジュールの大きさ 粒度名 説明
一番大きい モノリシック アプリケーションのモジュールが分割されておらず、アプリケーションをデプロイの単位とする。
モジュラー アプリケーションがモジュールに分割されており、アプリケーションをデプロイの単位とする。モジュール間のデータのやり取りに通信を使用するか否かや、モジュール間でDBを共有するか否かの選択によって、作成パターンがいくつかある。
・https://scrapbox.io/tsuwatch/%E3%83%A2%E3%83%8E%E3%83%AA%E3%82%B9%E3%81%A8%E3%83%9E%E3%82%A4%E3%82%AF%E3%83%AD%E3%82%B5%E3%83%BC%E3%83%93%E3%82%B9%E3%81%AE%E3%81%82%E3%81%84%E3%81%A0
ミニマイクロサービス アプリケーションがサブドメイン (または境界づけられたコンテキスト) を単位としたマイクロサービスに分割されており、アプリケーションを構成するマイクロサービスのある程度のまとまりをデプロイの単位とする。また、DBを各マイクロサービスで共有する。
一番小さい マイクロ アプリケーションがサブドメイン (または境界づけられたコンテキスト) を単位としたマイクロサービスまたはルートエンティティに分割されており、アプリケーションを構成するマイクロサービスそれぞれをデプロイの単位とする。また、DBを各マイクロサービスで共有せずに、マイクロサービスごとに配置する。


プレゼンテーションドメイン分離

モノリシックの段階では、フロントエンド領域とバックエンド領域が1つのアプリケーションで密結合になっている。

フロントエンド領域とバックエンド領域を分離した段階では、フロントエンド領域とバックエンド領域が異なるアプリケーションとして分離される。

マイクロサービスでの段階では、さらにバックエンドが複数のアプリケーションとAPIアグリゲーション層に分離される。

presentation_domain_separation


関連パターン

▼ 関連パターンとは

マイクロサービスアーキテクチャでは固有の問題が起こる。

これを解決するための関連パターンがたくさんある。

microservices_related-patterns

＊実装例＊

microservices.ioサイトで紹介しきれていない実装方法は、softwarepatternslexiconサイトで確認できる。

▼ マイクロサービスアーキテクチャとクラウドネイティブ

優れたクラウドネイティブアプリケーションを作成するには、マイクロサービスアーキテクチャとクラウドネイティブ技術が必要である。

microservices_cloud-native

マイクロサービスアーキテクチャの関連パターンは、クラウドネイティブ技術で代替できる。

マイクロサービスの関連パターン クラウドネイティブ技術
Externalized configuration Kubernetes ConfigMap、Kubernetes Secret
サービス検出 Kubernetes Service
負荷分散 Kubernetes Service
APIゲートウェイ Kubernetes Ingress
集中ロギング Fluentd
集中メトリクス Prometheus、Grafana
分散トレース OpenTelemetry、Grafana Tempo
回復力 Kubernetes Probe、Istio
自己回復 Kubernetes Deployment
... ...


02. マイクロサービスアーキテクチャの特徴

特徴

▼ ビジネスのスケーリングに強い

ビジネスがスケーリングする時、マイクロサービスの新規実装または削除を行えば良いため、ドメイン層の激しい変化に強い。

▼ コンウェイの法則が働く

マイクロサービスアーキテクチャにより、組織構造が小さなチームの集まりに変化することを期待できる。

▼ 高頻度でリリース可能

各マイクロサービスを独立してデプロイできるため、高頻度でリリースできる。

▼ 障害の影響が部分的

いずれかのマイクロサービスに障害が発生したとして、サーキットブレイカーを使用することにより、送信元マイクロサービスへの障害の波及を食い止められる。

そのため、障害の影響が部分的となり、アプリケーション全体が落ちてしまうことがない。

▼ 複数の開発言語を使用可能

マイクロサービス間で、共通のデータ記述言語を使用してデータ通信を行えば、各マイクロサービスの開発言語が異なっていても問題ない。


アーキテクチャ例

▼ Eコマース (Googleのサンプル)

srcディレクトリに各マイクロサービスのディレクトリを配置する。

サービス名 コンポーネントの種類 分割の観点
adservice 業務サービス 境界づけられたコンテキスト (広告配信)
cartservice 業務サービス 境界づけられたコンテキスト (カート)
checkoutservice オーケストレーターサービス ほかのマイクロサービスの調整 (購入処理の統合)
currencyservice 業務サービス 境界づけられたコンテキスト (通貨換算)
emailservice 業務サービス 非同期的な機能 (通知／メール送信)
frontend フロントエンドアプリケーション プレゼンテーション
paymentservice 業務サービス 境界づけられたコンテキスト (決済)
productcatalogservice 業務サービス 境界づけられたコンテキスト (商品カタログ)
recommendationservice 業務サービス 境界づけられたコンテキスト (レコメンド)
shippingservice 業務サービス 境界づけられたコンテキスト (配送)

service_google

▼ Eコマース (メルカリのサンプル)

servicesディレクトリに各マイクロサービスのディレクトリを配置する。

サービス名 コンポーネントの種類 分割の観点
authority 認証サービス 認証処理
catalog 業務サービス 境界づけられたコンテキスト (カタログ)
customer 業務サービス 境界づけられたドメイン (顧客管理)
gateway APIゲートウェイ APIゲートウェイ
item 業務サービス 境界づけられたドメイン (商品管理)

service_mercari

▼ Eコマース (Datadogのサンプル)

サービス名 コンポーネントの種類 分割の観点
advertisements-service 業務サービス 境界づけられたコンテキスト (広告)
cart-service 業務サービス 境界づけられたコンテキスト (カート)
catalog-service 業務サービス 境界づけられたコンテキスト (商品カタログ)
checkout-service 業務サービス 境界づけられたコンテキスト (チェックアウト)
discounts-service 業務サービス 境界づけられたコンテキスト (割引)
orders-service 業務サービス 境界づけられたコンテキスト (注文管理)
payment-service 業務サービス 境界づけられたコンテキスト (決済)
shipping-service 業務サービス 境界づけられたコンテキスト (配送)
store-frontend フロントエンドアプリケーション UI
users-service 業務サービス 境界づけられたコンテキスト (ユーザー管理)

▼ Eコマース (Amazon)

サービス名 コンポーネントの種類 分割の観点
cart service 業務サービス 境界づけられたコンテキスト (カート)
inbound service 業務サービス 境界づけられたコンテキスト (仕入管理)
inventory service 業務サービス 境界づけられたコンテキスト (在庫)
item service 業務サービス 境界づけられたコンテキスト (商品管理)
logistic service 業務サービス 境界づけられたコンテキスト (物流)
notification service 業務サービス 非同期的な機能 (通知)
order taking service 業務サービス 境界づけられたコンテキスト (注文)
payment service 業務サービス 境界づけられたコンテキスト (決済)
recommendation service 業務サービス 境界づけられたコンテキスト (レコメンド)
search service 業務サービス 境界づけられたコンテキスト (検索)
serviceability & TAT service 業務サービス 境界づけられたコンテキスト (配送可否判定)
user service 業務サービス 境界づけられたコンテキスト (ユーザー)
warehouse service 業務サービス 境界づけられたコンテキスト (倉庫)
wishlist service 業務サービス 境界づけられたコンテキスト (ウィッシュリスト)
... ... ...

service_amazon

▼ SNS (Twitter)

サービス名 コンポーネントの種類 分割の観点
asset service 業務サービス 境界づけられたコンテキスト (メディア資産管理)
graph service 業務サービス 境界づけられたコンテキスト (フォロー関係／グラフ)
search service 業務サービス 境界づけられたコンテキスト (検索)
tweet ingestion service 業務サービス 境界づけられたコンテキスト (ツイート書き込み)
tweet service 業務サービス 境界づけられたコンテキスト (ツイート読み込み)
timeline service 業務サービス 境界づけられたコンテキスト (タイムライン生成)
user live websocket service 業務サービス 境界づけられたコンテキスト (リアルタイム接続)
user service 業務サービス 境界づけられたコンテキスト (ユーザー管理)
... ... ...

service_twitter

▼ 地図 (Google Map)

サービス名 コンポーネントの種類 分割の観点
asset service 業務サービス 境界づけられたコンテキスト (メディア資産管理)
graph processing service 業務サービス 境界づけられたコンテキスト (グラフ処理／ルート計算)
location service 業務サービス 境界づけられたコンテキスト (ユーザー位置情報管理)
map service 業務サービス 境界づけられたコンテキスト (地図レンダリング／タイル提供)
navigation service 業務サービス 境界づけられたコンテキスト (ナビゲーション指示)
real-time traffic update service 業務サービス 境界づけられたコンテキスト (交通情報更新)
search/area-search service 業務サービス 境界づけられたコンテキスト (検索／住所変換)
websocket handler service 業務サービス 境界づけられたコンテキスト (リアルタイム接続管理)
historical data service 業務サービス 境界づけられたコンテキスト (過去データ／ETA分析)
... ... ...

service_google-map


フレームワーク

マイクロサービスアーキテクチャのフレームワークとして、Dapr、Axon、Eventuate、MicroProfile LRAなどがある。