¿Qué es la arquitectura monolítica?

Una forma de pensar en la arquitectura monolítica es visualizar el otro significado del término. Al considerar el diseño de edificios reales, nos referimos a la arquitectura monolítica para describir estructuras que se cortan en formaciones rocosas masivas. Un significado asociado de la palabra central "monolito" se relaciona con el hecho de que su sustancia es de una sola pieza, lo que hace que su composición sea completamente uniforme. A partir de una misma formación pueden crearse varios edificios adosados, todos ellos compartiendo la misma base rocosa.

Esta analogía se adapta bien a nuestro debate sobre la ingeniería de software. En este contexto, una arquitectura monolítica cumple funciones empresariales (es decir, crea diferentes edificios) que varían pero comparten una única base de código (o base rocosa).

Durante décadas, la arquitectura monolítica gobernó completamente el desarrollo de software como su modelo de software tradicional. Ahora, sin embargo, cualquier discusión relevante sobre la arquitectura monolítica debe contemplar su gran alternativa, los microservicios, que se utilizan cada vez más.

En el software monolítico, todo el código necesario para una aplicación se guarda en una ubicación central. Esto proporciona un beneficio adicional de simplificación a los desarrolladores porque el sistema está diseñado para aceptar solo comunicaciones en un formato. El sistema no se grava con la carga de traducir las comunicaciones de diferentes servicios. Esto facilita la ejecución de procesos de desarrollo como DevOps.

Las aplicaciones monolíticas suelen contener los siguientes componentes:

• Interfaz de usuario (IU) del lado del cliente: en este contexto, "lado del cliente" se asocia con lo que se muestra en el dispositivo informático del usuario. La IU gestiona lo que ve el usuario, incluidas imágenes, texto y cualquier otra cosa que pueda transmitirse a través de la pantalla de la IU, como información relacionada con las acciones del navegador.

• Base de datos: una arquitectura monolítica utiliza un sistema de gestión de bases de datos relacionales (RDMS) que consta de numerosas tablas.

• Aplicación del lado del servidor: una aplicación del lado del servidor se ocupa de alguna manera de los recursos del servidor, con acceso a recursos del servidor como memoria, CPU y almacenamiento.

Examinando la arquitectura monolítica con mayor detalle, podemos ver que ofrece varias ventajas significativas:

• Desarrollo de aplicaciones más fácil: las aplicaciones construidas con una base de código son más fáciles de crear.

• Implementación sencilla: la arquitectura monolítica funciona con un único archivo o directorio ejecutable, lo que facilita la implementación. Además, una arquitectura monolítica es más fácil de mantener porque utiliza menos componentes.

• Depuración sin complicaciones: las operaciones de prueba y depuración son considerablemente menos intensivas con arquitecturas monolíticas. Estas operaciones de prueba de extremo a extremo se pueden realizar desde un sistema de información de registro central.

• Mayor seguridad: dado que una arquitectura monolítica es un sistema cerrado, sus actividades de procesamiento de datos están totalmente contenidas y, por lo tanto, más protegidas de las ciberamenazas.

Con el uso de la arquitectura monolítica, vemos que lo que parece ser una fortaleza (su rigidez) también puede considerarse una debilidad:

• Resistencia a las nuevas tecnologías: dado que las aplicaciones monolíticas suelen estar estrechamente acopladas, puede resultar difícil integrar nuevas tecnologías en ellas. De hecho, lo que suele ocurrir es que la aplicación monolítica debe reorganizarse por completo para aceptar la nueva incorporación.

• Escalabilidad reducida: la escalabilidad es el mayor desafío al que se enfrentan las arquitecturas monolíticas. Incluso si la cantidad de escalado necesaria es relativamente menor (como ajustar una sola función), es posible que tenga que desmantelar eficazmente el sistema y reconstruirlo para que refleje el nuevo cambio. Eso puede llevar mucho tiempo y mucho trabajo.

La arquitectura de microservicios es un estilo arquitectónico nativo de la nube en el que una aplicación se compone de numerosos componentes más pequeños y poco acoplados. Las aplicaciones de microservicios tienen su propia pila tecnológica (un conjunto de tecnologías que se unen para realizar una tarea concreta).

Una de las principales ventajas empresariales que ofrecen los microservicios es la forma en que el sistema puede actualizarse fácilmente para reflejar nuevas partes de la aplicación sin afectar toda la aplicación. Esto puede traducirse en un gran ahorro de tiempo y mano de obra.

Una alternativa cercana a la arquitectura de microservicios es la arquitectura basada en eventos (EDA), que a veces se utiliza junto con los microservicios. En EDA, los cambios de estado se representan como eventos y se programan dentro del sistema. EDA ofrece acoplamiento flexible y procesamiento en tiempo real, lo que lo convierte en una opción atractiva.

Los microservicios están preparados para un crecimiento constante y aceptan el cambio tecnológico. Estos son los principales beneficios que proporcionan:

• Escalabilidad al alcance de la mano: los microservicios ofrecen una escalabilidad mucho mayor en comparación con las arquitecturas monolíticas. Dado que los servicios individuales se dividen en módulos, se puede enviar una instrucción para escalar hacia arriba a varios servicios simultáneamente. Además, los microservicios son más adecuados para gestionar aplicaciones de gran tamaño.

• Preparado para la automatización: los microservicios permiten a las organizaciones automatizar el proceso de integración continua/entrega continua (CI/CD). Esto permite el desarrollo de actualizaciones de código que se producen de forma continua.
  

• Operación independiente: la arquitectura de microservicios divide cada servicio en su propia celda operativa. Al permitir las operaciones independientes, no hay peligro de que los flujos de trabajo de un servicio se entrometan en el flujo de trabajo de otro.

Aunque los microservicios ofrecen numerosas ventajas, su complejidad general subyace algunos de los problemas que su uso crea:

• Pruebas complicadas: con los microservicios, las operaciones de depuración no pueden comenzar hasta que las diversas partes de una aplicación se hayan probado por completo. Eso incluye comprobar las dependencias, las actividades de almacenamiento en caché y el acceso a datos. Todo debe funcionar y todo debe funcionar en conjunto.

• Problemas de seguridad: la comunicación que se produce entre varios procesos dentro de un sistema de microservicios utiliza una pasarela API. Esto puede crear una exposición de seguridad en lo que respecta a la autenticación y otros procesos críticos.

• Aumento de la latencia: los microservicios son especialmente hábiles para ampliar las aplicaciones, pero hay que pagar un precio en retraso y latencia. Cada matiz del aumento de escala incrementa la complejidad y la cantidad de datos, lo que puede ralentizar los esfuerzos de procesamiento.

La llegada de los microservicios ha convertido el desarrollo de software en una carrera de dos caballos entre la arquitectura de microservicios advenediza y el enfoque monolítico tradicional de la arquitectura de software.

Un vistazo rápido a esa carrera podría sugerir que los microservicios son la arquitectura superior, ya que fueron el desarrollo posterior. Sin embargo, esa suposición resultaría ser poco visionaria. Todavía hay numerosas situaciones informáticas que obtienen beneficio de la simplicidad del modelo de arquitectura monolítica.

Además, ambas arquitecturas de software tienen sus ventajas y desventajas, y las organizaciones deberían analizar detenidamente ambos tipos y considerar sus necesidades previstas de desarrollo de aplicaciones antes de adoptar uno u otro sistema.

En términos de áreas directas de comparación, la arquitectura monolítica y los microservicios difieren en numerosos aspectos clave:

• Estructura: una aplicación monolítica se construye como una sola unidad, mientras que la arquitectura de microservicios refleja un enfoque diferente, a través de una colección de servicios desplegables que son más pequeños y funcionan de forma independiente.

• Creación: un sistema monolítico es más fácil de construir que uno basado en una arquitectura de microservicios, gracias a que tiene un diseño general más básico. La arquitectura de microservicios requiere el uso de un diseño que es considerablemente más complicado de planificar y construir.

• Complejidad: a medida que crece la complejidad de un sistema, más se adapta mejor al modelo de arquitectura de microservicios, que ofrece una base de programación dinámica que se adapta a la futura adición de otras funcionalidades y nuevas características.

• Escalabilidad: la arquitectura de microservicios se basa en servicios individuales bien definidos que se pueden dividir fácilmente en formas modulares con un acoplamiento suelto y que pueden comunicarse entre sí a través de API. La arquitectura monolítica posee menos adaptabilidad en virtud de su estructura central densamente compuesta y su software estrechamente acoplado.

• Depuración: el proceso de depuración (o el uso de software para detectar problemas de codificación) es una parte importante de las operaciones responsables. Aunque se podría pensar que esta es un área en la que los microservicios tienen una ventaja definitiva, es todo lo contrario. La depuración funciona mejor en un contexto más sencillo, que es exactamente lo que ofrecen las arquitecturas monolíticas.

• Tiempo de comercialización: el tiempo de comercialización es una métrica clave en el mundo del comercio, ya que mide la rapidez con la que se pueden fabricar los productos y ponerlos en los canales de distribución. Las aplicaciones monolíticas solo utilizan una base de código, lo que libera a los desarrolladores de tener que incorporar software de varios servicios, lo que se traduce en un tiempo de comercialización más rápido.

• Capacidad empresarial: cualquiera de las dos arquitecturas puede resultar lo suficientemente eficaz cuando una organización empieza a utilizarla por primera vez. El desafío surge con la aparición del crecimiento empresarial y cuando esas empresas desarrollan necesidades empresariales que requieren una etapa más amplia de operaciones. Es entonces cuando los microservicios realmente demuestran su valor, al ofrecer más formas de escalar las operaciones que las arquitecturas monolíticas.

Saber cuándo utilizar un estilo arquitectónico es esencial, al igual que entender el sistema más adecuado en función de los usos que necesite. Estos son los mejores usos de un sistema monolítico:

• Startups: los equipos de startups necesitan moverse rápidamente, pero también necesitan conservar valiosos fondos de puesta en marcha. Por estas razones, un modelo de arquitectura monolítica tiene mucho sentido para las nuevas empresas. Un sistema monolítico puede ser fácil de aprender y rápido y barato de usar, mientras que adaptarse al uso de la arquitectura de microservicios puede ser un asunto costoso y lento.

• Proyectos básicos: la arquitectura monolítica se adapta perfectamente al manejo del desarrollo de aplicación o prototipo, siempre que la aplicación o prototipo en cuestión sea de naturaleza simple. Esto se debe a la facilidad de usar una única base de código. El software puede desarrollarse por completo sin necesidad de integrar datos de varias fuentes, lo que facilita su uso.

Los microservicios se prestan a muchos proyectos, incluidas las aplicaciones más complejas:

• Comercio electrónico: el comercio electrónico ha recorrido un largo camino en un período relativamente breve, reescribiendo ampliamente las estrategias de ventas de innumerables minoristas que se han liberado de los enormes costos de construcción asociados con las operaciones de ventas físicas. El mercado de ventas de comercio electrónico en 2023 alcanzó la vertiginosa cifra de 5,8 billones de dólares, impulsado por minoristas omnipresentes y vigilantes del mercado como Amazon (AWS)¹.

• Plataformas de entretenimiento: al operar una plataforma de entretenimiento internacional, debe ser capaz de soportar cargas de trabajo ligeras y pesadas. En 2009, el gigante del streaming de vídeo Netflix pasó de una arquitectura monolítica a una arquitectura de microservicios basada en la nube. El backend de Netflix ahora incluye aplicaciones de Apache, Cassandra, Chukka, Gluster, Hadoop, Hive, JavaTM, MySQL, con amplio soporte para el equilibrio de carga.

• Equipos de expertos: como se ha dicho anteriormente, los microservicios no son tan fáciles de usar como las arquitecturas monolíticas. Requieren profesionales que puedan aportar conjuntos de habilidades establecidas a su trabajo. Además, las arquitecturas de microservicio suelen necesitar el apoyo de varios técnicos, debido a la complejidad general de las Operaciones. Por estas razones, los equipos de expertos con personal completo son una combinación ideal para trabajar en arquitecturas de microservicios y desarrollo de aplicaciones de microservicios.