Cos'è un'architettura monolitica

Un modo di pensare all'architettura monolitica è visualizzare l'altro significato del termine. Quando si considera la progettazione di edifici reali, ci riferiamo all'architettura monolitica per descrivere strutture scavate in massicce formazioni rocciose. Un significato associato alla parola principale "monolite" è legato al fatto che la sua sostanza è costituita da un unico pezzo, rendendo la sua composizione completamente uniforme. Da una formazione potrebbero nascere diversi edifici affiancati, tutti con la stessa base rocciosa.

Questa analogia si traduce bene nel nostro discorso sull'ingegneria del software. In questo contesto, un'architettura monolitica svolge funzioni aziendali (ad esempio, crea edifici diversi) che variano ma condividono un'unica base di codice (o rock base).

Per decenni, l'architettura monolitica ha completamente dominato lo sviluppo del software come modello software tradizionale. Ora, tuttavia, qualsiasi discussione pertinente sull'architettura monolitica deve contemplare la sua grande alternativa, i microservizi, che vengono utilizzati in numero crescente.

Nel software monolitico, tutto il codice necessario per un'applicazione è conservato in un'unica posizione centrale. Ciò offre un ulteriore beneficio di semplificazione per gli sviluppatori perché il sistema è progettato per accettare solo comunicazioni in un formato. Il sistema non è tassato dall'onere della traduzione delle comunicazioni provenienti da diversi servizi. Questo semplifica l'esecuzione di processi di sviluppo come DevOps.

Le applicazioni monolitiche contengono solitamente i seguenti componenti:

• Interfaccia utente (UI) lato client: in questo contesto, «lato client» è associato a ciò che viene visualizzato sul dispositivo informatico dell'utente. L'interfaccia utente gestisce ciò che viene visto dall'utente, incluse immagini, testo e qualsiasi altra cosa che può essere trasmessa sullo schermo dell'interfaccia utente, come le informazioni relative alle azioni del browser.

• Banca dati: Un'architettura monolitica utilizza un sistema di gestione di database relazionali (RDMS) costituito da numerose tabelle.

• Applicazione lato server: Un'applicazione lato server si occupa in qualche modo delle risorse del server, con accesso alle risorse del server come memoria, CPU e storage.

Esaminando l'architettura monolitica in modo più dettagliato, possiamo vedere che offre diversi vantaggi significativi:

• Sviluppo di applicazioni più semplice: le applicazioni create con un'unica base di codice sono più facili da creare.

• Distribuzione semplice: L'architettura monolitica funziona con un singolo file o directory eseguibile, il che facilita l'implementazione. Inoltre, un'architettura monolitica è più facile da mantenere perché utilizza meno componenti.

• Debug senza problemi: le operazioni di test e debug sono notevolmente meno intensive con le architetture monolitiche. Queste operazioni di test end-to-end possono essere eseguite da un sistema di registrazione centrale.

• Maggiore sicurezza: Poiché un'architettura monolitica è un sistema chiuso, le sue attività di trattamento dei dati sono completamente contenute e quindi più protette dalle minacce informatiche.

Con l'uso di un'architettura monolitica, vediamo che quello che sembra essere un punto di forza (la sua rigidità) può essere visto anche come un punto debole:

• Resistenza alle nuove tecnologie: poiché le applicazioni monolitiche sono in genere strettamente collegate, può essere difficile integrarvi nuove tecnologie. In effetti, ciò che accade di solito è che l'applicazione monolitica deve essere completamente riorganizzata per accettare la nuova aggiunta.

• Scalabilità ridotta: la scalabilità è la sfida più grande che le architetture monolitiche devono affrontare. Anche se la quantità di scalabilità necessaria è relativamente minore (come la regolazione di una singola funzione), potrebbe essere necessario smantellare efficacemente il sistema e ricostruirlo in modo che rifletta la nuova modifica. Ciò può rivelarsi dispendioso in termini di tempo e lavoro.

L'architettura dei microservizi è uno stile architettonico cloud-native in cui un'applicazione è composta da numerosi componenti o servizi più piccoli, liberamente accoppiati. Le applicazioni di microservizi dispongono di un proprio stack tecnologico (un insieme di tecnologie che uniscono le forze per eseguire un determinato lavoro).

Uno dei principali vantaggi aziendali offerti dai microservizi è il modo in cui il sistema può essere facilmente aggiornato per riflettere nuove parti dell'applicazione senza impattare sull'intera applicazione. Ciò può tradursi in notevoli risparmi di tempo e manodopera.

Una valida alternativa all'architettura dei microservizi è l'architettura basata sugli eventi (EDA), che a volte viene utilizzata insieme ai microservizi. In EDA, le modifiche di stato sono rappresentate come eventi e sono pianificate all'interno del sistema. EDA offre un accoppiamento libero e un'elaborazione in tempo reale, il che lo rende un'opzione interessante.

I microservizi sono pronti per una crescita costante e accettano il cambiamento tecnologico. Ecco i principali benefici che offrono:

• Scalabilità a richiesta: i microservizi offrono una scalabilità notevolmente maggiore rispetto alle architetture monolitiche. Poiché i singoli servizi sono suddivisi in moduli, un'istruzione per scalare verso l'alto può essere fornita a più servizi contemporaneamente. Inoltre, i microservizi sono più adatti alla gestione di applicazioni di grandi dimensioni.

• Progettato per l'automazione: i microservizi consentono alle organizzazioni di automatizzare il processo di integrazione continua/distribuzione continua (CI/CD). Ciò consente lo sviluppo di aggiornamenti del codice che avvengono in base a una pianificazione continua.
  

• Operazioni indipendenti: l'architettura dei microservizi divide ogni servizio in una propria cella operativa. Abilitando un funzionamento indipendente, non c'è pericolo che i flussi di lavoro di un servizio si intromettano nel workflow di un altro.

Sebbene i microservizi offrano numerosi vantaggi, la loro complessità complessiva è alla base di alcuni dei problemi che il loro utilizzo crea:

• Test complicati: con i microservizi, le operazioni di debug non possono nemmeno iniziare finché le varie parti di un'applicazione non sono state completamente testate. Ciò include il controllo delle dipendenze, le attività di memorizzazione nella cache e l'accesso ai dati. Tutto deve funzionare, e tutto deve funzionare insieme.

• Problemi di sicurezza: la comunicazione che avviene tra i vari processi all'interno di un sistema di microservizi utilizza un API gateway. Ciò può creare un'esposizione alla sicurezza quando si tratta di autenticazione e altri processi critici.

• Aumento della latenza: I microservizi sono particolarmente bravi a scalare le applicazioni, ma c'è un prezzo da pagare in termini di lag e latenza aggiuntiva. Ogni sfumatura dell'up-scaling aumenta la complessità e la quantità di dati, il che può rallentare gli sforzi di elaborazione.

L'avvento dei microservizi ha trasformato lo sviluppo del software in una corsa a due cavalli tra l'architettura dei microservizi emergente e il tradizionale approccio monolitico all'architettura software.

Una rapida occhiata a quella gara potrebbe suggerire che i microservizi sono l'architettura superiore, poiché sono stati sviluppati più tardi. Tuttavia, tale ipotesi si rivelerebbe miope. Esistono ancora numerose situazioni informatiche che beneficiano della semplicità del modello di architettura monolitica.

Inoltre, entrambe le architetture software hanno i loro vantaggi e svantaggi e le organizzazioni farebbero bene a esaminare attentamente entrambi i tipi e considerare le esigenze di sviluppo delle applicazioni previste prima di adottare un sistema o l'altro.

In termini di aree di confronto dirette, l'architettura monolitica e i microservizi differiscono in numerosi aspetti chiave:

• Struttura: un'applicazione monolitica è costruita come una singola unità, mentre l'architettura dei microservizi riflette un approccio diverso, tramite una raccolta di servizi implementabili più piccoli e che funzionano in modo indipendente.

• Creazione: un sistema monolitico è più facile da costruire rispetto a uno basato su un'architettura a microservizi, grazie a un design generale più semplice. L'architettura dei microservizi richiede l'uso di un design molto più complesso per la pianificazione e la costruzione.

• Complessità: man mano che la complessità di un sistema aumenta, più si adatta meglio al modello di architettura dei microservizi, che offre una base di programmazione dinamica che consente l'aggiunta futura di altre funzionalità e nuove caratteristiche.

• Scalabilità: l'architettura dei microservizi si basa su servizi individuali ben definiti che possono essere facilmente compartimentati in forme modulari con accoppiamento libero e che possono comunicare tra loro tramite API. L'architettura monolitica possiede una minore adattabilità in virtù della sua struttura centrale densamente composta e del software strettamente accoppiato.

• Debugging: Il processo di debug (o l'utilizzo del software per rilevare problemi di codifica) è una parte importante delle operazioni responsabili. Sebbene si possa pensare che questo sia un ambito in cui i microservizi presentano un indubbio vantaggio, è vero esattamente il contrario. Il debug funziona meglio in un contesto più semplice, che è esattamente ciò che offrono le architetture monolitiche.

• Time to market: il time to market è una metrica chiave nel mondo del commercio, che misura la velocità con cui le merci possono essere prodotte e immesse nei canali di distribuzione. Le applicazioni monolitiche utilizzano una sola codebase, il che libera gli sviluppatori dalla necessità di incorporare software da più servizi, con conseguente riduzione del time-to-market.

• Capacità aziendale: entrambe le architetture possono dimostrarsi sufficientemente efficaci quando un'organizzazione inizia a utilizzarla per la prima volta. La sfida arriva con l'apparenza della crescita del business e quando queste aziende sviluppano esigenze aziendali che richiedono una fase più ampia delle operazioni. È qui che i microservizi dimostrano davvero il loro valore, offrendo più modi per scalare le operazioni rispetto alle architetture monolitiche.

Sapere quando usare uno stile architettonico è essenziale, così come comprendere il sistema più adatto in base agli usi necessari. Questi sono i migliori utilizzi di un sistema monolitico:

• Startup: le aziende in fase di avviamento hanno bisogno di fare passi rapidi, ma anche di conservare i preziosi fondi di avviamento. Per questi motivi, un modello di architettura monolitico ha perfettamente senso per le nuove aziende. Un sistema monolitico può essere facile da imparare e veloce ed economico da usare, mentre l'adattamento all'utilizzo dell'architettura dei microservizi può essere un'operazione costosa e dispendiosa in termini di tempo.

• Progetti di base: L'architettura monolitica è perfettamente adatta alla gestione dello sviluppo di applicazioni o prototipi, a condizione che l'app o il prototipo in questione sia di natura semplice. Ciò è dovuto alla facilità di utilizzo di un'unica base di codice. Il software può essere sviluppato completamente senza la necessità di integrare i dati da varie fonti, rendendolo più facile da usare.

I microservizi si prestano a molti progetti, comprese le applicazioni più complesse:

• E-commerce: l'e-commerce ha conosciuto un’evoluzione rapida in un periodo relativamente breve, riscrivendo ampiamente le strategie di vendita di innumerevoli rivenditori che si sono liberati dagli enormi costi di costruzione associati alle operazioni di vendita fisiche. Il mercato delle vendite di e-commerce del 2023 è salito a una vertiginosa cifra di 5,8 trilioni di dollari, trainato da rivenditori onnipresenti e attenti al mercato come Amazon (AWS).¹

• Piattaforme di intrattenimento: quando fai funzionare una piattaforma di intrattenimento internazionale, devi essere in grado di sopportare carichi di lavoro leggeri e pesanti. Nel 2009, il gigante dello streaming video Netflix ha passato il suo sistema da un'architettura monolitica a un'architettura basata su cloud di microservizi. Il backend di Netflix ora include applicazioni di Apache, Cassandra, Chukka, Gluster, Hadoop, Hive, JavaTM, MySQL , con ampio supporto per il bilanciamento del carico.

• Team di esperti: Come affermato in precedenza, i microservizi semplicemente non sono così facili da usare come le architetture monolitiche. Hanno bisogno di professionisti che possano apportare competenze consolidate al loro lavoro. Inoltre, le architetture a microservizi di solito richiedono il supporto di più tecnici, a causa della complessità complessiva dell'operazione. Per questi motivi, team di esperti con personale completo sono la soluzione ideale per lavorare su architetture di microservizio e sviluppo di applicazione.