Microservices w praktyce – jak unikać typowych błędów przy wdrażaniu architektury w Javie

Microservices w praktyce – wprowadzenie

“I had a problem that I solved with a regex… Now I have two problems.”
Chyba każdy programista zna to stwierdzenie. Z regex bywa tak, że chociaż jest potężny, znany i używany na co dzień przez wielu, to potrafi sprawiać sporo trudności.

Podobnie jest z mikroserwisami. Zaczynamy od jednego dużego monolitu, który, choć uruchamia się powoli, słabo się skaluje i czasem pojawiają się błędy, to jednak działa i jest przewidywalny. Nagle ktoś na spotkaniu architektów proponuje: „mikroserwisy – są małe, szybkie, łatwe i nowoczesne”. Zazwyczaj pojawia się ktoś, kto pyta: „po co zmieniać coś, co działa?”. Odpowiedź zwykle brzmi: „bo tak będzie lepiej”.

I podobnie jak z regex – w teorii i na prezentacjach wszystko wygląda idealnie. Wkrótce jednak okazuje się, że zamiast jednego problemu mamy kilka lub kilkanaście mniejszych, o których wcześniej nawet nie myśleliśmy: konfiguracja, monitoring, testy, awarie sieci.

Mini-monolit – najczęstszy błąd w architekturze

Jednym z najczęstszych mitów jest przekonanie, że wystarczy podzielić monolit na kilka mniejszych serwisów. Tymczasem często podział jest zbyt zachowawczy i zamiast mikroserwisów powstaje kilka mniejszych, ale wciąż złożonych serwisów obsługujących więcej niż jedną logikę biznesową.

Taki serwis często długo się uruchamia, ma skomplikowane zależności oraz wymaga dużego nakładu pracy przy testowaniu. Szybko może się okazać, że rośnie szybciej niż inne mikroserwisy, stając się wąskim gardłem systemu. Utrudnia to także pracę zespołom, ponieważ kilku deweloperów musi modyfikować ten sam, złożony kod. Brak wyraźnych granic domenowych sprawia, że logika biznesowa z różnych obszarów zaczyna się mieszać.

DDD i bounded context w projektowaniu

Aby tego uniknąć, należy projektować serwisy zgodnie z zasadą single responsibility – ale rozumianą przez wszystkich, od biznesu po dewelopera. W praktyce oznacza to zastosowanie podejścia DDD (Domain-Driven Design), które pomaga wyznaczyć granice w postaci bounded context. Dzięki temu każdy mikroserwis odpowiada za swój fragment biznesu, a nie przypadkowy zbiór funkcjonalności.

Wzorce Strangler Pattern i refaktoryzacja

Jeśli mini-monolit już powstał, najlepszym rozwiązaniem jest stopniowa refaktoryzacja przy użyciu wzorca Strangler Pattern. Umożliwia on stopniowe wyodrębnianie fragmentów logiki bez konieczności całkowitego przepisania serwisu od razu, co mogłoby powodować opóźnienia i wymagać znacznego wysiłku zespołu.

Komunikacja między mikroserwisami – jak unikać problemów

Często zdarza się, że za jeden lub kilka serwisów odpowiada jeden zespół deweloperski, który wewnętrznie ustala swoje podejście do programowania i architektury. To, o czym w monolicie zwykle się nie myśli, teraz staje się źródłem problemów – czyli przepływ informacji. W monolicie po prostu wywołujemy metodę i współdzielimy dane, mając pełną kontrolę nad przepływem. W mikroserwisach każdy serwis to osobna aplikacja, mogąca działać w różnych środowiskach, z własną bazą danych, cyklem życia i sposobem komunikacji.

Brak standardu komunikacji między serwisami może prowadzić do chaosu, a niewłaściwy wybór standardu komunikacji – do opóźnień i awarii. Dochodzi do tego trudność w testowaniu integracji i śledzeniu przepływu żądań przez kilka usług. Awaria jednego serwisu może doprowadzić do blokady całego systemu.

REST, gRPC i event-driven architecture

Aby temu zapobiec, należy przed rozpoczęciem prac ustalić spójny styl komunikacji między serwisami. Można wybrać REST dla prostych operacji, gRPC dla wydajnych, a dla asynchronicznych zastosować komunikację przez eventy z użyciem Kafki czy RabbitMQ. Każdy serwis powinien mieć dobrze zdefiniowane API i jego wersjonowanie – pomocny może być Spring Cloud Contract. Warto wdrożyć wzorce takie jak Circuit Breaker, Retry, timeout, bulkhead. Do monitoringu i tracingu przydatne są narzędzia typu OpenTelemetry, Jaeger czy Zipkin.

Bezpieczeństwo w architekturze mikroserwisowej

Jednym z kluczowych zagadnień w systemach informatycznych jest cyberbezpieczeństwo. W architekturze mikroserwisowej potrzeba więcej uwagi, aby dane były odpowiednio chronione. W monolicie zabezpieczamy jeden serwis, w architekturze mikroserwisowej – każdy serwis jest potencjalnym punktem wejścia dla atakującego. Zespół musi zadbać, by każdy serwis był zabezpieczony, działał sprawnie i komunikował się z innymi w bezpieczny sposób. Różne podejścia do zabezpieczeń w poszczególnych zespołach mogą prowadzić do luk i niespójności. Źle zaprojektowane API może powodować wycieki danych, a nieodpowiednia konfiguracja serwisów ujawniać wrażliwe dane, np. hasła do baz.

OAuth2, TLS i zasada najmniejszych uprawnień

Aby temu zapobiec, należy wprowadzić centralny system uwierzytelniania, np. OAuth2 z Keycloak, który zapewnia jednolitą kontrolę dostępu. Zawsze należy używać bezpiecznych protokołów, takich jak TLS/HTTPS. Do przechowywania haseł i tokenów warto używać Kubernetes Secrets, Spring Cloud Config z szyfrowaniem lub Vault. Kluczowa jest zasada najmniejszych uprawnień (Principle of Least Privilege) – każdy serwis i użytkownik systemu powinien mieć dostęp tylko do zasobów niezbędnych do działania.

Konfiguracja i zarządzanie mikroserwisami

Architektura mikroserwisowa wprowadza dużą liczbę niezależnych serwisów. Każdy z nich może mieć własne ustawienia i zależności, co może prowadzić do chaosu. Jeżeli każdy serwis ma własne pliki konfiguracyjne i zmienne środowiskowe, trudno zapewnić spójność systemu. Niespójne wersje bibliotek lub błędy w konfiguracji mogą prowadzić do awarii. Dodatkowo zmiana konfiguracji może wymagać aktualizacji wielu serwisów naraz, co jest kosztowne i podatne na błędy.

Centralna konfiguracja i szyfrowanie danych

Rozwiązaniem jest centralna konfiguracja, np. poprzez Spring Cloud Config, która umożliwia zarządzanie ustawieniami wszystkich mikroserwisów z jednego miejsca, a także ich zmianę w czasie działania bez restartu. Warto stosować szyfrowanie i przechowywać dane wrażliwe w Vault lub Kubernetes Secrets. Istotne jest wersjonowanie konfiguracji i dokumentowanie zależności. Centralizacja, szyfrowanie i monitorowanie konfiguracji znacznie ułatwiają rozwój systemu i zmniejszają ryzyko błędów.

Monitorowanie i logowanie w mikroserwisach

Mikroserwisy to wiele niezależnych usług, które często działają na oddzielnych hostach lub w kontenerach. Każdy serwis ma osobne logi i działa w swoim czasie systemowym, co utrudnia analizę błędów. W przypadku problemu z pojedynczym żądaniem, nawet mając logi z różnych serwisów, możemy nie być w stanie ustalić przyczyny.

ELK, Prometheus i OpenTelemetry w praktyce

Rozwiązaniem jest użycie identyfikatora requestu (request ID), który pozwala śledzić przepływ danych w całym systemie. Pomocny jest też centralny system logowania i monitorowania, np. ELK Stack (Elasticsearch, Logstash, Kibana) lub Loki z Grafaną. Dzięki temu logi ze wszystkich serwisów trafiają w jedno miejsce, co ułatwia ich analizę. Wprowadzenie OpenTelemetry lub Zipkina umożliwia śledzenie pojedynczych żądań. Do monitoringu metryk można wykorzystać Prometheus i Grafanę. Warto wprowadzić standard formatowania logów i poziomów logowania. W aplikacjach Spring Boot pomocny jest Spring Boot Actuator do metryk i health checków, a biblioteki takie jak Logback dobrze integrują się z ELK.

Testowanie mikroserwisów – kontrakty i integracja

O tym, że testy jednostkowe są ważne, wie każdy programista. W mikroserwisach szczególne znaczenie mają jednak testy kontraktowe i integracyjne. W monolicie testowanie jest prostsze, bo wszystko działa w ramach jednej aplikacji. W mikroserwisach każdy serwis działa niezależnie, ma własne API i dane. Serwisy mogą być rozwijane przez różne zespoły i zmiany w API mogą powodować awarie innych usług. Brak testów kontraktowych i integracyjnych może prowadzić do błędów ujawniających się dopiero na produkcji.

Testy kontraktowe i integracyjne w CI/CD

Testy kontraktowe definiują oczekiwania między serwisem i jego klientami. Pozwalają upewnić się, że zmiany w serwisie nie złamią kompatybilności. Testy integracyjne sprawdzają współdziałanie serwisów w środowisku zbliżonym do produkcyjnego. Wprowadzenie automatycznych testów kontraktowych i integracyjnych do CI/CD, uruchamianych przy każdym buildzie, zapobiega wprowadzaniu zmian, które mogłyby uszkodzić system, i obniża koszty utrzymania.

Podsumowanie – świadome podejście do mikroserwisów

Mikroserwisy nie są magicznym rozwiązaniem wszystkich problemów. Dają elastyczność, skalowalność i możliwość niezależnego rozwijania serwisów, ale niosą też wyzwania: od komunikacji, przez konfigurację i bezpieczeństwo, po testy kontraktowe i monitorowanie. Łatwo ulec modzie na mikroserwisy, jednak warto projektować system świadomie, tak aby odpowiadał na rzeczywiste potrzeby biznesowe i techniczne.

---

Autor: Sebastian Pieróg, Senior Fullstack Java Developer, ALTEN Polska

Powiązane artykuły