Microservizi: vantaggi, sfide e best practice

Sono uno dei modelli per lo sviluppo e la gestione delle applicazioni in più rapida diffusione per i vantaggi in termini di scalabilità, manutenibilità e flessibilità tecnologica. Non vanno però trascurate le tematiche inerenti alla complessità gestionale e la sicurezza.

Nel panorama tecnologico attuale, le architetture software tradizionali stanno cedendo il passo a soluzioni più modulari e scalabili, tra cui spiccano i microservizi. 

Questa transizione non è solo una moda, ma una necessità dettata dalla crescente complessità delle applicazioni e dalla necessità di rispondere rapidamente alle esigenze del mercato. 

L’architettura a microservizi rappresenta un paradigma in cui un’applicazione viene suddivisa in una serie di servizi piccoli e indipendenti. Ogni microservizio esegue una funzione specifica e comunica con gli altri servizi tramite API ben definite. Questa frammentazione consente una gestione più granulare delle funzionalità e una maggiore flessibilità nel ciclo di sviluppo e manutenzione del software.

I vantaggi dei microservizi

Uno dei principali vantaggi dei microservizi è la scalabilità. In un’architettura monolitica, scalare un’applicazione significa replicare l’intera base di codice, con un notevole spreco di risorse. I microservizi, invece, permettono di scalare solo i componenti che necessitano di più risorse, ottimizzando così l’uso delle infrastrutture. Per esempio, se un modulo di pagamento ha un carico maggiore rispetto agli altri componenti dell’applicazione, è possibile scalare solo quel servizio senza dover scalare l’intero sistema. Questo approccio non solo riduce i costi operativi, ma migliora anche le prestazioni dell’applicazione, garantendo una risposta rapida alle variazioni della domanda.

Inoltre, ogni microservizio è autonomo e, di conseguenza, gli sviluppatori possono aggiornare o sostituire singoli servizi senza timore di interrompere l’intero sistema. Questo livello di modularità contribuisce anche a ridurre i tempi di sviluppo, poiché i team possono lavorare in parallelo su servizi differenti senza interferenze. Inoltre, poiché i microservizi sono generalmente più piccoli e più focalizzati rispetto ai codici monolitici, il codice è più facile da comprendere e da gestire: una caratteristica particolarmente utile in ambienti di sviluppo dove la velocità di iterazione e la capacità di rispondere rapidamente ai cambiamenti sono fondamentali. I microservizi forniscono una maggiore livello di flessibilità dal punto di vista tecnologico, consentendo alle aziende di scegliere la tecnologia più adatta per ogni servizio specifico, senza essere vincolate a un unico stack tecnologico. Per esempio, un’azienda può utilizzare Node.js per servizi che richiedono una gestione efficiente delle I/O asincrone, mentre può scegliere Python per i servizi che richiedono elaborazioni complesse di dati. 

Questa libertà di scelta offre alle aziende la possibilità di utilizzare le migliori tecnologie disponibili per ogni specifico caso d’uso, migliorando così l’efficienza complessiva del sistema.

Le sfide dei microservizi

Nonostante i numerosi vantaggi, l’implementazione dei microservizi non è esente da sfide. La prima riguarda la gestione della complessità. Dividere un’applicazione in molti servizi indipendenti, infatti, richiede una gestione accurata delle comunicazioni e della coerenza dei dati. In assenza una pianificazione adeguata, il rischio è quello di creare un sistema difficile da mantenere e monitorare. Le comunicazioni tra microservizi, solitamente basate su protocolli come HTTP/REST o gRPC, devono essere ben progettate per evitare inefficienze e colli di bottiglia. 

Inoltre, la gestione della coerenza dei dati diventa più complessa poiché i dati potrebbero essere distribuiti su diversi servizi, rendendo necessario implementare specifici accorgimenti. Uno di questi è la cosiddetta eventual consistency, che prevede che le modifiche ai dati possano non essere immediatamente visibili a tutti i nodi o servizi ma garantisce che, una volta propagati tutti gli aggiornamenti, i dati diventeranno consistenti. Un altro modo per gestire la coerenza dei dati è l’event sourcing, che tratta la registrazione di tutte le modifiche ai dati come una sequenza di eventi che descrivono il cambiamento avvenuto e che vengono memorizzati in un log ordinato cronologicamente.

Con molti servizi in gioco un’altra sfida significativa è rappresentata dalle operazioni di deployment e di monitoraggio continuo. Assicurarsi che tutti i servizi funzionino correttamente e siano ben integrati richiede, infatti, un’infrastruttura di monitoraggio robusta e una strategia di logging efficace. 

Microservizi e sicurezza

La sicurezza rappresenta un altro aspetto critico. Il fatto che nei microservizi ogni servizio comunichi con gli altri attraverso la rete, amplia la superficie di attacco. Ogni API esposta rappresenta un potenziale punto di ingresso per gli attacchi, aumentando la complessità della gestione della sicurezza. Garantire la sicurezza delle comunicazioni tra microservizi è cruciale per prevenire attacchi come l’intercettazione di dati sensibili, attacchi man-in-the-middle e spoofing. Per questo motivo, tutte le comunicazioni tra i microservizi dovrebbero essere cifrate utilizzando protocolli sicuri come TLS (Transport Layer Security). Questo assicura che i dati trasmessi siano protetti da intercettazioni e modifiche non autorizzate. Inoltre, l’uso di certificati SSL/TLS validi e aggiornati è essenziale per garantire la sicurezza delle connessioni. Tuttavia, in un’architettura a microservizi, anche la gestione delle identità e degli accessi diventa più complessa. Ogni servizio può avere requisiti di accesso diversi e garantire che solo gli utenti e i servizi autorizzati possano accedere alle risorse appropriate richiede un sistema di gestione delle identità robusto e flessibile. L’uso di OAuth2 e OpenID Connect può semplificare la gestione delle identità, consentendo di delegare l’autenticazione a provider esterni affidabili. L’implementazione di politiche di accesso granulari e l’uso di token di autenticazione come JWT (JSON Web Token) possono aiutare a mitigare i rischi. 

Va poi ricordato che i microservizi spesso necessitano di accedere a credenziali, chiavi API e altri dati segreti per funzionare correttamente. La gestione sicura di queste informazioni è fondamentale per prevenire fughe di dati e accessi non autorizzati. Per limitare tali problemi è possibile utilizzare soluzioni di “secret management” come HashiCorp Vault o AWS Secrets Manager per archiviare, distribuire e accedere ai dati riservati in modo sicuro.

La segmentazione della rete con l’isolamento dei microservizi critici è una strategia chiave per limitare l’impatto di eventuali violazioni di sicurezza. Ogni servizio dovrebbe operare in un ambiente isolato, utilizzando tecnologie come i container Docker e orchestratori come Kubernetes. Questo approccio riduce il rischio che una compromissione di un servizio si propaghi agli altri servizi del sistema.

Best practice per l’implementazione

Integrare pratiche DevOps è un requisito pressoché irrinunciabile per facilitare l’automazione del deployment e del monitoraggio dei servizi. DevOps favorisce la collaborazione tra i team di sviluppo e operativi, accelerando il ciclo di vita del software e migliorando la qualità del prodotto finale. Strumenti di Continuous Integration/Continuous Deployment (CI/CD) come Jenkins, GitLab CI e CircleCI, permettono di automatizzare il processo di build, test e deploy dei microservizi, riducendo così il rischio di errori e migliorando l’efficienza del team. L’uso di container, come Docker, può semplificare notevolmente la gestione dei microservizi. I container offrono un ambiente isolato e coerente per l’esecuzione dei servizi, indipendentemente dall’infrastruttura sottostante. Questo facilita il deploy e la scalabilità, riducendo al contempo i problemi di compatibilità. I container possono essere orchestrati tramite piattaforme come Kubernetes, che gestisce il deployment, la scalabilità e il funzionamento continuo delle applicazioni containerizzate. 

Questa combinazione di tecnologie assicura che i microservizi possano essere eseguiti in modo efficiente su qualsiasi ambiente, sia  on-premise sia cloud. Implementare un API Gateway è un’altra best practice. Un API Gateway funge da punto di ingresso centralizzato per tutte le richieste ai microservizi, migliorando la gestione del traffico e la sicurezza. Permette di applicare politiche di autenticazione e autorizzazione in modo più efficiente e di monitorare le API in tempo reale. Soluzioni come Kong, NGINX o Amazon API Gateway offrono funzionalità avanzate per la gestione delle API, come il bilanciamento del carico, la limitazione della velocità, e la trasformazione delle richieste e delle risposte. Un API Gateway può anche aiutare a implementare “circuit breaker” e “retry policy”, migliorando la resilienza complessiva del sistema. Infine, è fondamentale dotarsi di strumenti di monitoraggio e logging adeguati. Soluzioni di monitoraggio come Prometheus e Grafana forniscono visibilità in tempo reale sulle prestazioni dei microservizi, aiutando a identificare e risolvere rapidamente i problemi. Un sistema di logging centralizzato come ELK Stack (Elasticsearch, Logstash, Kibana), permette di aggregare e analizzare i log provenienti da tutti i microservizi, facilitando così il debug e la risoluzione dei problemi.

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