Microservice คืออะไร ? รู้จักกับสถาปัตยกรรมที่เปลี่ยนแปลงโลก การพัฒนาซอฟต์แวร์

Microservice คืออะไร ? รู้จักกับสถาปัตยกรรมที่เปลี่ยนแปลงโลกของการพัฒนาซอฟต์แวร์

ระบบซอฟต์แวร์ในปัจจุบันนั้น ไม่ได้เป็นเพียงแค่เครื่องมือช่วยทำงานบางงาน แต่มันได้กลายเป็นโครงสร้างพื้นฐานสำคัญที่ขับเคลื่อนทั้งธุรกิจ และบริการหลากหลายประเภท ดังนั้นวิธีการออกแบบระบบจึงต้องเปลี่ยนไปเรื่อย ๆ เพื่อให้ตอบสนองต่อความซับซ้อนที่เพิ่มขึ้นทุกวัน และหนึ่งในสถาปัตยกรรมที่ได้รับการยอมรับว่าเป็นตัวเลือกสำคัญในยุคนี้ก็คือ Microservice

แต่จริง ๆ แล้ว Microservice คืออะไร ? และเหตุใดเทคโนโลยีนี้จึงได้รับความสนใจอย่างกว้างขวาง ดังนั้นบทความนี้จะพาทุกคนไปรู้จักแนวคิด และพื้นฐานของสถาปัตยกรรมนี้ พร้อมเจาะลึกถึงประโยชน์ที่ทำให้มันกลายเป็นหัวใจสำคัญในการขับเคลื่อนโลกดิจิทัล เรามาร่วมสำรวจกันว่า Microservice จะช่วยให้ระบบซอฟต์แวร์สามารถพัฒนา และปรับตัวได้ดีขึ้นอย่างไร ? และทำไมมันถึงเป็นสถาปัตยกรรมที่เปลี่ยนโลกของการพัฒนาซอฟต์แวร์ไปอย่างสิ้นเชิง …

เนื้อหาภายในบทความ

• สถาปัตยกรรมแบบ Microservice คืออะไร ?
  (What is Microservice Architecture ?)
• ความแตกต่างระหว่าง สถาปัตยกรรมแบบ Monolithic และ Microservice
  (Monolithic vs Microservice Architectures)
• หลักการทำงานของ สถาปัตยกรรมแบบ Microservice
  (How does Microservice Architecture work ?)
• องค์ประกอบสำคัญของ สถาปัตยกรรมแบบ Microservice
  (Key Components of Microservice Architecture)
• ข้อดีของ และ ข้อสังเกตของ สถาปัตยกรรมแบบ Microservice
  (Pros and Cons of Microservice Architecture)
• ตัวอย่างการนำเอา สถาปัตยกรรมแบบ Microservice ไปใช้จริง
  (Examples of Microservice Architecture Implementations)
• บทสรุปของ สถาปัตยกรรมแบบ Microservice
  (Microservice Architecture Conclusions)

สถาปัตยกรรมแบบ Microservice คืออะไร ? (What is Microservice Architecture ?)

ไมโครเซอร์วิส (Microservice) หรือ "สถาปัตยกรรมแบบ Microservice (Microservice Architecture)" คือแนวทางการออกแบบ และพัฒนาซอฟต์แวร์ที่มุ่งเน้นการแบ่งระบบขนาดใหญ่ให้กลายเป็นส่วนย่อย ๆ ที่เรียกว่า "บริการ (Service)" โดยแต่ละ Service ได้รับการออกแบบมาให้ทำงานเฉพาะด้านนั้น ๆ และสามารถพัฒนา, ทดสอบ, ปรับใช้ (Deploy) หรือขยายระบบ (Scale) ได้อย่างอิสระ โดยไม่ส่งผลกระทบต่อส่วนอื่น ๆ ของระบบนั่นเอง

ภาพจาก : https://jpmorgenthal.com/2020/08/26/the-power-of-microservices/

ในมุมมองของ Microservice แต่ละบริการเปรียบเสมือน แอปพลิเคชันขนาดเล็ก ที่มีหน้าที่เฉพาะเจาะจง เช่น อาจจะทำหน้าที่จัดการคำสั่งซื้อ, ประมวลผลการชำระเงิน หรือการยืนยันตัวตนผู้ใช้ ซึ่งสามารถสื่อสารกันผ่านทาง ส่วนต่อประสานโปรแกรมประยุกต์ (API) เพื่อทำงานร่วมกัน และสร้างประสบการณ์การใช้งานที่สมบูรณ์ให้กับผู้ใช้แอปพลิเคชันนั่นเอง

ในส่วนของแนวคิด Microservice นั้นแตกต่างจากสถาปัตยกรรมแบบดั้งเดิมอย่าง Monolithic Architecture ซึ่งเป็นการรวมทุกส่วนของแอปพลิเคชันไว้ในโครงสร้างเดียวกัน ในทางกลับกัน Microservice มุ่งเน้นการแยกส่วนการทำงานออกจากกัน โดยแต่ละบริการก็สามารถพัฒนา และปรับใช้ได้แยกกัน ซึ่งช่วยลดความซับซ้อนของระบบทั้งหมด และทำให้การเพิ่มฟีเจอร์ หรือแก้ไขข้อผิดพลาดในระบบทำได้ง่าย และรวดเร็วเลย

ความแตกต่างระหว่าง สถาปัตยกรรมแบบ Monolithic และ Microservice (Monolithic vs Microservice Architectures)

การพัฒนาซอฟต์แวร์ในปัจจุบันมักต้องเลือกใช้ระหว่าง สถาปัตยกรรมแบบ Monolithic และ สถาปัตยกรรมแบบ Microservice ซึ่งทั้งสองมีจุดเด่น และข้อจำกัดที่แตกต่างกันอย่างชัดเจน เราลองมาดูความแตกต่างของสถาปัตยกรรมทั้งสองแบบกัน

ภาพจาก : https://ideausher.com/blog/what-is-microservice-architecture/

Monolithic Architecture

ใน Monolithic Architecture ทุกกระบวนการ และฟังก์ชันของระบบจะถูกรวมเข้าด้วยกัน และทำงานในฐานะ บริการเดียว (Single Service) ซึ่งหมายความว่าทุกส่วนของระบบ ทั้งระบบจัดการผู้ใช้, ชำระเงิน และประมวลผลคำสั่งซื้อ ทั้งหมดจะทำงานร่วมกันอย่างแนบแน่น (Tightly Coupled)

ลักษณะสำคัญของ Monolithic Architecture

• การพัฒนา : การเพิ่มหรือปรับปรุงฟีเจอร์ใหม่ ๆ เป็นเรื่องซับซ้อน เนื่องจากทุกฟีเจอร์ และทุกกระบวนการอยู่ภายในโครงสร้างเดียวกัน หากโค้ดเบส (Codebase) มีขนาดใหญ่ ความซับซ้อนจะเพิ่มขึ้นเป็นทวีคูณเลยทีเดียว
• การขยายระบบ : หากต้องการขยายระบบเพื่อรองรับความต้องการที่เพิ่มขึ้น เช่นเพิ่มปริมาณการประมวลผลในบางส่วนของระบบ จะต้องเพิ่มขนาดทั้งระบบ (Scale Up) ซึ่งอาจเป็นการใช้ทรัพยากรอย่างไม่คุ้มค่า และใช้จ่ายสูง
• ความเสี่ยง : การล่มของกระบวนการใดกระบวนการหนึ่ง อาจส่งผลต่อระบบทั้งหมด เนื่องจากส่วนต่าง ๆ ของระบบพึ่งพากัน

เช่น หากระบบจัดการผู้ใช้มีความต้องการสูงกว่าปกติแล้วต้องการแก้ปัญหา ระบบทั้งหมดก็ต้องเพิ่มทรัพยากร แม้ว่าฟังก์ชันอื่น ๆ เช่นระบบชำระเงินของแอปพลิเคชัน อาจไม่ได้รับผลกระทบใด ๆ เลย การรวมทุกฟังก์ชันในโครงสร้างเดียวอาจทำให้ยากต่อการทดลองแนวคิดใหม่ ๆ และเพิ่มความเสี่ยงต่อความเสถียรของระบบ โดยเฉพาะเมื่อโครงสร้างระบบขยายตัวขึ้นนั่นเอง

Microservice Architecture

Microservice Architecture คือแนวทางการพัฒนาซอฟต์แวร์ที่แบ่งระบบออกเป็น ส่วนประกอบอิสระ (Independent Components) โดยแต่ละบริการจะรับผิดชอบเพียงหนึ่งหน้าที่เฉพาะของตนเท่านั้น อย่างเช่น ระบบจัดการผู้ใช้, หรือการชำระเงิน ซึ่งบริการเหล่านี้สามารถพัฒนา, ปรับใช้ และขยายได้อย่างอิสระ และสื่อสารกันผ่าน API แบบเบา (Lightweight APIs) ซึ่งไม่กระทบต่อประสิทธิภาพโดยรวม

ลักษณะสำคัญของ Microservice Architecture

• การพัฒนา : แต่ละบริการทำงานแยกกันโดยไม่ต้องพึ่งพาส่วนอื่น ๆ ซึ่งช่วยลดความซับซ้อนของระบบโดยรวม เพิ่มฟีเจอร์ใหม่ก็ทำได้ไง หรือทดลองแนวคิดใหม่ก็ได้เช่นกัน
• การขยายระบบ : สามารถขยายระบบเฉพาะบริการที่ต้องการได้ (Scale Out) เช่น หากระบบจัดการผู้ใช้มีการใช้งานสูง ก็สามารถเพิ่มทรัพยากรให้บริการนี้เพียงอย่างเดียว โดยไม่ต้องเพิ่มทั้งระบบประหยัดกว่าชัดเจน
• ความเสี่ยง : หากบริการใดเกิดปัญหา บริการอื่น ๆ ในระบบยังคงสามารถทำงานได้ตามปกติ เนื่องจากบริการแต่ละส่วนไม่เชื่อมต่อกันอย่างแนบแน่นนั่นเอง

ตัวอย่างหากเมื่อระบบชำระเงินมีความต้องการสูงในช่วงเทศกาล ก็สามารถเพิ่มจำนวน เซิร์ฟเวอร์ (Server) สำหรับบริการนี้โดยไม่กระทบต่อบริการอื่น

หลักการทำงานของ สถาปัตยกรรมแบบ Microservice (How does Microservice Architecture work ?)

Microservice เน้นการแยกแอปพลิเคชันขนาดใหญ่ และซับซ้อนออกเป็นส่วนย่อย ๆ ที่เป็นอิสระต่อกัน โดยบริการเหล่านี้ทำงานร่วมกันผ่านการสื่อสารที่เป็นมาตรฐาน ซึ่งช่วยเพิ่มความสามารถในการขยายระบบ (Scalability) และลดความซับซ้อนในการบำรุงรักษา เราลองมาดูลำดับการทำงานของมันอย่างละเอียดกัน

1. แบ่งระบบเป็นบริการย่อย (Self-Contained Services)

แอปพลิเคชันถูกแบ่งออกเป็น บริการย่อย (Microservice) ซึ่งแต่ละบริการจะรับผิดชอบงานเฉพาะด้าน เช่น ค้นหาจัดการสินค้า (Product Management/Search) หรือตรวจสอบสถานะคำสั่งซื้อ (Order Status) ตามที่ออกแบบมา การแบ่งแบบนี้ช่วยให้การพัฒนาแต่ละส่วน และบำรุงรักษาทำได้ง่ายขึ้น เพราะแต่ละบริการเป็นโมดูลที่แยกออกจากกัน

ภาพจาก : https://www.innoq.com/en/articles/2016/11/self-contained-systems-different-microservices/

2. มุ่งเน้นที่ความสามารถเฉพาะด้าน (Business Feature Specificity)

Microservice แต่ละตัวจะถูกออกแบบมาเพื่อทำงานเฉพาะฟังก์ชันธุรกิจ เช่น จัดการคำสั่งซื้อ (Order Service), แนะนำสินค้า (Recommendation Service) ซึ่งความเฉพาะเจาะจงนี้ช่วยให้ทีมพัฒนาสามารถโฟกัสกับการปรับปรุง และพัฒนาส่วนใดส่วนหนึ่งได้อย่างเต็มที่

3. สื่อสารผ่าน API (API-Driven Communication)

บริการต่าง ๆ ในระบบ Microservice สื่อสารกันผ่าน API แบบเบา (Lightweight APIs) ซึ่งกำหนดรูปแบบการแลกเปลี่ยนข้อมูลที่ชัดเจน โดย API เป็นตัวกลางที่ช่วยให้บริการที่เขียนด้วยภาษาโปรแกรม หรือฮาร์ดแวร์ และฟังก์ชันต่าง ๆ สามารถเชื่อมต่อกันได้ ตัวอย่างเช่นบริการจัดการคำสั่งซื้อส่งคำขอไปยังบริการชำระเงินผ่าน API เพื่อดำเนินการชำระเงินต่อไปนั่นเอง

ภาพจาก : https://learn.microsoft.com/en-us/dotnet/architecture/microservices/architect-microservice-container-applications/direct-client-to-microservice-communication-versus-the-api-gateway-pattern

4. ใช้เทคโนโลยีที่หลากหลาย (Technology Diversity)

Microservice เปิดโอกาสให้แต่ละบริการสามารถเลือกใช้เทคโนโลยีที่เหมาะสมกับงานของตัวเองได้เช่น บริการจัดการข้อมูลสินค้าอาจใช้ฐานข้อมูล SQL ในขณะที่บริการวิเคราะห์ข้อมูลใช้ฐานข้อมูล NoSQL ซึ่งความยืดหยุ่นนี้ช่วยให้ทีมพัฒนาสามารถเลือกเครื่องมือที่เหมาะสมที่สุดสำหรับแต่ละงาน

5. ปรับปรุง และขยายระบบอย่างอิสระ (Independent Updates and Scalability)

แต่ละบริการสามารถพัฒนา, ทดสอบ และปรับใช้ (Deploy) ได้โดยไม่ส่งผลกระทบต่อบริการอื่น ๆ หากบริการใดมีปริมาณการใช้งานเพิ่มขึ้น ก็สามารถขยายเฉพาะบริการนั้น (Scale Out) โดยไม่ต้องเพิ่มขนาดทั้งระบบ

องค์ประกอบสำคัญของ สถาปัตยกรรมแบบ Microservice (Key Components of Microservice Architecture)

ภาพจาก : https://youtu.be/J0ftx-jnjlg?si=71LR3Exfd4BMRItR

Microservice (บริการย่อย)

บริการย่อยที่มีหน้าที่เฉพาะ และทำงานแยกจากกัน เช่น บริการจัดการผู้ใช้หรือบริการชำระเงิน

API Gateway (เกตเวย์กลางสำหรับ API)

เป็นจุดศูนย์กลางที่ช่วยจัดการคำขอจากผู้ใช้งานภายนอก เช่น การกำหนดเส้นทาง (Routing) การตรวจสอบสิทธิ์ (Authentication) และส่งคำขอไปยังบริการที่เหมาะสม

Service Registry และ Discovery (ระบบลงทะเบียน และค้นหาบริการ)

ช่วยให้บริการต่าง ๆ ในระบบสามารถค้นหาที่อยู่ (Location) ของบริการอื่น ๆ ได้แบบไดนามิก เช่น หากมีการปรับเปลี่ยนตำแหน่งของบริการ ระบบจะสามารถค้นหา และเชื่อมต่อกับบริการนั้นได้โดยอัตโนมัติ

Load Balancer (ตัวกระจายโหลด)

กระจายปริมาณคำขอที่เข้ามาไปยังบริการย่อยต่าง ๆ เพื่อป้องกันการทำงานที่หนักเกินไปในบริการใดบริการหนึ่ง

Containerization (การบรรจุลงในคอนเทนเนอร์)

ใช้เทคโนโลยีเช่น Docker เพื่อบรรจุบริการเข้าไว้ในโครงสร้างเดียวกัน และส่วนประกอบที่เกี่ยวข้อง เช่น ไลบรารี (Library) หรือการตั้งค่าในรูปแบบ คอนเทนเนอร์ (Container)

Event Bus/Message Broker (ตัวจัดการเหตุการณ์/ตัวกลางข้อความ)

ช่วยในการสื่อสารระหว่างบริการผ่านข้อความ (Message) โดยเฉพาะการสื่อสารแบบอะซิงโครนัส (Asynchronous Communication) เช่น RabbitMQ หรือ Kafka

Database per Microservice (ฐานข้อมูลแยกสำหรับแต่ละบริการ)

บริการแต่ละตัวมีฐานข้อมูลของตัวเอง เพื่อแยกการจัดการข้อมูลอย่างอิสระ

ตัวอย่าง: บริการการชำระเงินใช้ฐานข้อมูล SQL ในขณะที่บริการแนะนำสินค้าใช้ฐานข้อมูล NoSQL

Caching (ระบบแคช)

การจัดเก็บข้อมูลที่ถูกเรียกใช้งานบ่อยในหน่วยความจำใกล้กับบริการ เช่น Redis เพื่อเพิ่มความเร็วในการประมวลผล

ข้อดีของ และ ข้อสังเกตของ สถาปัตยกรรมแบบ Microservice (Pros and Cons of Microservice Architecture)

ข้อดี

• ทีมสามารถทำงานบนบริการต่าง ๆ ได้พร้อมกัน
• หากบริการหนึ่งล่ม บริการอื่นยังคงทำงานได้
• บริการแต่ละตัวสามารถขยายขนาดได้ตามความต้องการ
• รองรับการเปลี่ยนแปลง และอัปเดตระบบได้อย่างรวดเร็ว
• แต่ละบริการเลือกใช้เทคโนโลยีที่เหมาะสมได้
• ทีมพัฒนาทำงานแยกกันอย่างอิสระ

ข้อสังเกต

• การสื่อสารระหว่างบริการมีความซับซ้อน
• การพัฒนา และปรับใช้ต้องดูแลหลายบริการพร้อมกัน
• การทำให้ข้อมูลสอดคล้องกันระหว่างบริการเป็นเรื่องยาก
• เกิดความล่าช้าจากการสื่อสารผ่านเครือข่าย
• ต้องใช้ทรัพยากร และทักษะสูงในการจัดการเทคโนโลยีทหลายตัวพร้อม ๆ กัน

ตัวอย่างการนำเอา สถาปัตยกรรมแบบ Microservice ไปใช้จริง (Examples of Microservice Architecture Implementations)

หลายองค์กรทั่วโลกได้ปรับเปลี่ยนจากระบบ Monolithic ไปเป็นสถาปัตยกรรมแบบ Microservice เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ และความยืดหยุ่นในการพัฒนาระบบ เราลองมาดูตัวอย่างบริษัทใหญ่ ๆ ที่ใช้ระบบนี้กัน

1. Amazon

ในช่วงแรกนั้น Amazon ใช้ระบบแบบ Monolithic ซึ่งรวมทุกฟังก์ชันไว้ในโครงสร้างแอปพลิเคชันเดียว เมื่อธุรกิจเติบโต ระบบเดิมเริ่มมีข้อจำกัด ทำให้ Amazon เลือกใช้ Microservice แทน โดยแยกส่วนของระบบออกเป็นบริการย่อย ๆ

ภาพจาก : https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/a9/Amazon_logo.svg/1024px-Amazon_logo.svg.png

ผลลัพธ์คือ

• สามารถอัปเดตฟีเจอร์แต่ละส่วนได้โดยไม่กระทบต่อระบบทั้งหมด
• เพิ่มความสามารถในการปรับตัว ต่อปริมาณผู้ใช้ที่เพิ่มขึ้น
• ช่วยให้ทีมพัฒนาสามารถทำงานบนบริการที่แยกจากกันได้ง่ายขึ้น

2. Netflix

ในปี ค.ศ. 2007 (พ.ศ. 2550) Netflix เปลี่ยนจากการให้บริการเช่าดีวีดีไปสู่การเป็นแพลตฟอร์มสตรีมมิ่ง แต่ในช่วงเปลี่ยนผ่านนั้น ระบบ Monolithic ของ Netflix ประสบปัญหาบ่อยครั้งมาก ๆ เกิดการล่มของระบบเมื่อผู้ใช้งานเพิ่มขึ้น Netflix จึงเปลี่ยนไปใช้ Microservice Architecture โดยแยกแต่ละฟังก์ชันออกจากกัน ไม่ว่าจะเป็น ระบบแนะนำภาพยนตร์ และระบบสตรีมมิ่ง แบ่งออกเป็นบริการย่อยที่ทำงานอิสระ

ภาพจาก : https://brand.netflix.com/en/assets/logos/

ผลลัพธ์คือ

• ลดปัญหาการล่มของระบบ (Downtime)
• ระบบทำงานได้เสถียรขึ้น แม้จะมีผู้ใช้งานจำนวนมาก
• เพิ่มความเร็วในการพัฒนา และอัปเดตฟีเจอร์ใหม่

บทสรุปของ สถาปัตยกรรมแบบ Microservice (Microservice Architecture Conclusions)

มาถึงส่วนสุดท้ายกันแล้ว Microservice ไม่ใช่เพียงแค่แนวทางการพัฒนาซอฟต์แวร์ แต่เป็นการเปลี่ยนแปลงวิธีคิดในการออกแบบระบบใหม่ ด้วยการแยกส่วนระบบออกเป็นบริการย่อยที่สามารถทำงานได้อย่างอิสระ ทำให้การพัฒนา และปรับปรุงฟีเจอร์ใหม่ ๆ เป็นไปอย่างรวดเร็ว ลดความเสี่ยงของระบบล่ม และช่วยให้ทีมพัฒนาสามารถจัดการงานของตนได้อย่างมีประสิทธิภาพ

อย่างไรก็ตาม การนำ Microservice มาใช้งานต้องคำนึงถึงความซับซ้อนในการจัดการ ดังนั้นการเตรียมตัว และการวางแผนที่ดีจึงเป็นสิ่งสำคัญ Microservice อาจไม่ใช่คำตอบสำหรับทุกปัญหา แต่สำหรับธุรกิจที่ต้องการความยืดหยุ่น, รวดเร็ว และประสิทธิภาพในการดำเนินงานที่ดี Microservice ก็คือกุญแจสำคัญสู่ความสำเร็จนั่นเอง

➤ Website : https://www.thaiware.com
➤ Facebook : https://www.facebook.com/thaiware
➤ Twitter : https://www.twitter.com/thaiware
➤ YouTube : https://www.youtube.com/thaiwaretv