Su guía para escalar microservicios

A medida que las aplicaciones se vuelven más complejas, los desarrolladores han pasado de una arquitectura monolítica a microservicios para escalar más fácilmente los servicios individuales y cumplir con las expectativas de los usuarios. 

Debido a su escalabilidad, los microservicios se han vuelto populares para desarrollo de aplicaciones modernas web, móviles y basadas en la nube. De hecho, grandes empresas como Netflix, Uber y Amazon se han alejado de una arquitectura monolítica en favor de los microservicios, lo que habla de la confiabilidad de arquitectura de microservicios.

Sigue leyendo para saber más sobre por qué deberías usar microservicios, cómo crearlos y escalarlos, los beneficios de escalar, los posibles problemas a los que podrías enfrentarte y las herramientas disponibles para ayudar.

¿Qué son los microservicios?

Los microservicios son una arquitectura de desarrollo de software que organiza una aplicación como una colección de servicios débilmente acoplados. Cada servicio es independiente y realiza una tarea específica. Los microservicios se comunican entre sí a través de API. 

Por ejemplo, el microservicio de autenticación de usuarios puede proporcionar una API que permita al microservicio de catálogo de productos verificar la identidad de un usuario antes de devolver la información del producto.

Los microservicios ofrecen muchos beneficios en comparación con las aplicaciones monolíticas tradicionales, entre ellos:

• EscalabilidadPuedes escalar los microservicios de forma independiente, lo que facilita aumentarlos o reducirlos según sea necesario.
• ResilienciaSi un microservicio falla, los demás microservicios pueden seguir funcionando, lo que hace que las aplicaciones basadas en microservicios sean más resistentes a los fallos. 
• AgilidadPuedes desarrollar e implementar microservicios de forma independiente, lo que facilita cambiar la aplicación sin afectar a todo el sistema.

¿Por qué escalar microservicios?

Hay varias razones por las cuales necesitas escalar tus microservicios. Estas incluyen: 

• Manejo del aumento de tráficoA medida que su aplicación sea más popular, es posible que deba escalar los microservicios para manejar más tráfico.
• Mejorando el rendimientoLos microservicios se pueden escalar de forma independiente, por lo que se pueden escalar servicios específicos que se estén convirtiendo en cuellos de botella.
• Aumentar la confiabilidadSi un microservicio falla, los demás microservicios pueden seguir funcionando, lo que hace que su aplicación sea más confiable.
• Reducción de costosAl escalar los microservicios de manera eficiente, puedes optimizar el uso de recursos y reducir los costos de infraestructura.

Para ilustrar la utilidad de una arquitectura de microservicios, imagine que opera una aplicación de comercio electrónico que necesita escalar durante la temporadaación navideña para manejar el aumento de tráfico o una aplicación de redes sociales que necesita escalar durante un evento importante como la Copa del Mundo o unas elecciones. 

Cómo escalar microservicios

Hay dos maneras principales para escalar microservicios:

• Escalamiento horizontalEsto implica agregar más instancias de microservicios para manejar el aumento de carga. Es el tipo más común de escalado para microservicios. Puedes agregar nuevos contenedores o máquinas virtuales para distribuir la carga entre múltiples instancias.
• Escalado verticalEsto implica aumentar los recursos (CPU, memoria, etc.) de una instancia de microservicio existente para manejar carga adicional. Si bien puede proporcionar un impulso de rendimiento a corto plazo, tiene límites. A largo plazo, es más rentable utilizar el escalado horizontal.

Aquí hay algunos consejos para escalar microservicios de manera efectiva:

Monitoree el rendimiento de sus microservicios
Es importante monitorear el rendimiento de tus microservicios para garantizar que se estén escalando de manera efectiva. Puedes utilizar varias herramientas para monitorear el rendimiento de los microservicios, como Prometheus y Grafana.

Usar una plataforma de gestión de microservicios
Una plataforma de gestión de microservicios puede ayudarte a administrar el despliegue, el escalado y la monitorización de tus microservicios. Algunas plataformas populares de gestión de microservicios incluyen Kubernetes y de Istio. La siguiente sección analizará cómo puede administrar el escalado con Kubernetes.

Diseña tus microservicios para la escalabilidad
Al diseñar tus microservicios, debes tener en cuenta la escalabilidad. Debes diseñar tus microservicios para que estén desacoplados y no tengan estado. Hacer esto facilita la escalabilidad horizontal de tus microservicios.

Escalar microservicios puede ser un tema complejo, pero es crucial para ejecutar una aplicación basada en microservicios exitosa. Siguiendo los consejos anteriores, puedes asegurarte de estar escalando de manera efectiva.

Escalamiento de microservicios con Kubernetes

Kubernetes es una plataforma de orquestación de contenedores que se puede utilizar para gestionar el despliegue, el escalado y la conexión en red de microservicios. Kubernetes facilita el escalado horizontal de los microservicios mediante la adición o eliminación de instancias de microservicios según sea necesario.

Puede utilizar un HorizontalPodAutoscaler (HPA) para escalar microservicios con Kubernetes. Un HPA es un objeto de Kubernetes que monitorea las métricas de un microservicio y escala automáticamente el número de instancias del microservicio en función de esas métricas.

Algunas métricas de destino comunes incluyen el uso de CPU, el uso de memoria y la latencia de las solicitudes. Comenzará a monitorear la métrica de destino para el microservicio. Si la métrica de destino supera o cae por debajo de los umbrales especificados, el HPA escalará el microservicio hacia arriba o hacia abajo según corresponda.

Por ejemplo, podrías crear un HPA para un microservicio que establezca el uso de CPU objetivo en 80%. Si el uso de CPU del microservicio supera los 80%, el HPA aumentará la capacidad del microservicio en una réplica. Si el uso de CPU del microservicio cae por debajo de 80%, el HPA reducirá el microservicio en una réplica.

Escalando microservicios con Docker Swarm

Escalar microservicios con Docker Swarm es una alternativa a Kubernetes para administrar aplicaciones en contenedores. Docker Swarm ofrece una solución de orquestación más simple y ligera, lo que la hace muy adecuada para implementaciones a menor escala.

Para escalar microservicios con Docker Swarm, puedes usar un servicio. Un servicio es un objeto de Docker Swarm que define un conjunto de contenedores que deben estar en ejecución. Docker Swarm escala automáticamente el número de contenedores en un servicio según la demanda del mismo.

Para crear un servicio, debe especificar lo siguiente:

• El nombre del servicio
• La imagen del contenedor que deseas ejecutar
• El número de réplicas del contenedor que desea ejecutar
• Los puertos que desea exponer en el contenedor

Una vez que hayas creado un servicio, Docker Swarm comenzará a implementar los contenedores del servicio en los hosts de Docker del clúster. Docker Swarm también monitoreará la demanda del servicio y escalará el número de contenedores en consecuencia.

Por ejemplo, podrías crear un servicio para un microservicio que establezca el número de réplicas en 3. A continuación, Docker Swarm ejecutará tres instancias del microservicio en los hosts de Docker del clúster. Si la demanda del microservicio aumenta, Docker Swarm iniciará automáticamente nuevas instancias del microservicio. Si la demanda del microservicio disminuye, Docker Swarm detendrá automáticamente las instancias del microservicio.

Escalar con Docker Swarm ofrece una solución de orquestación más sencilla y menos compleja que Kubernetes. Es ideal para proyectos y equipos más pequeños que desean aprovechar la contenedorización y las capacidades de orquestación básica sin la complejidad adicional de Kubernetes. Sin embargo, Kubernetes puede ofrecer funciones más avanzadas y opciones de escalabilidad para arquitecturas de microservicios más grandes y complejas.

Posibles problemas con la escalabilidad

El escalado de microservicios puede traer consigo varios problemas y desafíos potenciales que debes gestionar cuidadosamente para garantizar la estabilidad y el rendimiento de tu aplicación. Aquí hay algunos problemas comunes a tener en cuenta al escalar microservicios:

• ComplejidadEscalar microservicios puede ser más complejo que escalar aplicaciones monolíticas porque es necesario gestionar el escalado de cada microservicio de forma individual.
• InterdependenciasLos microservicios pueden ser interdependientes, por lo que debes asegurarte de escalar todos los microservicios dependientes al mismo tiempo.
• Consistencia de datosMantener la coherencia entre los microservicios puede ser un desafío, especialmente al distribuir los datos. Los datos incoherentes pueden provocar errores en las aplicación y un comportamiento inesperado.
• Monitoreo y depuraciónA medida que crece el número de microservicios, la monitorización y la depuración se vuelven más difíciles. Necesita herramientas y prácticas eficaces para rastrear solicitudes y diagnosticar problemas.

Herramientas para escalar microservicios

Escalar microservicios requiere una combinación de herramientas y prácticas bien elegidas. Aquí hay una lista de herramientas para ayudarle a gestionar su arquitectura de microservicios.

Contenedorización y orquestación

• KubernetesPlataforma de orquestación de contenedores para administrar, escalar y desplegar microservicios.
• DockerPlataforma de contenedorización para empaquetar microservicios y sus dependencias.

Seguridad y Gestión de Identidad

• OAuth 2.0 y OpenID Connect (OIDC)Estándares para la autenticación y autorización seguras en microservicios.
• KeycloakUna solución de gestión de identidades y accesos de código abierto.

Escalamiento de bases de datos

• Couchbase Capella: Una plataforma de base de datos en la nube NoSQL. Puede obtener más información sobre las capacidades de escalado multidimensional de Couchbase Aquí.
• Apache CassandraUna base de datos NoSQL altamente escalable.
• Clúster de MySQL: Una solución de base de datos distribuida para alta disponibilidad y escalabilidad.

Despliegue y configuración

• Timón: Un administrador de paquetes para aplicaciones de Kubernetes.
• KustomizeUna herramienta independiente para personalizar objetos de Kubernetes mediante un archivo kustomization.

Monitoreo y observabilidad

• Prometeo: Un popular conjunto de herramientas de monitoreo y alertas de código abierto diseñado para brindar confiabilidad y escalabilidad.
• GrafanaUna herramienta de visualización y monitoreo que se usa a menudo con Prometheus.
• JaegerUn sistema de rastreo distribuido para supervisar y solucionar problemas en microservicios.

Registro y análisis de registros

• Pila ELK (Elasticsearch, Logstash, Kibana)Una pila popular para el registro centralizado y el análisis de registros.
• Fluentd: Un recolector de datos de código abierto para una capa de registros unificada.

Conclusión

Aunque usar una arquitectura de microservicios puede dificultar el mantenimiento de la consistencia de los datos e introduce desafíos de monitoreo y depuración, en última instancia es beneficiosa debido a su escalabilidad y resiliencia. Con las herramientas adecuadas, deberías poder gestionar eficazmente tu arquitectura de microservicios y construir aplicaciones escalables de alto rendimiento.

Puede obtener más información sobre los microservicios y la escalabilidad revisando los siguientes recursos: 

• 11 mejores prácticas efectivas para el desarrollo de microservicios
• 4 patrones para la arquitectura de microservicios en Couchbase
• Crear un microservicio en Python con Couchbase – Parte 1
• Escalabilidad de bases de datos
• Introducción al Escalamiento Multidimensional
• Escalabilidad de aplicaciones (Qué es y cómo lograrla)