Overzicht
Microservice architectuur is een benadering van softwareontwikkeling waarbij één grote applicatie wordt opgesplitst in meerdere kleine, autonoom ontwikkelbare en schaalbare services. Elke service richt zich op een afgebakende functionaliteit en communiceert vaak via netwerkprotocollen zoals HTTP of berichtenqueues.
In moderne cloudomgevingen wordt microservice architectuur vaak gecombineerd met containerisatie, continuous delivery en geavanceerde monitoring. Dit architectuurmodel is populair bij organisaties die hoge wendbaarheid, schaalbaarheid en onafhankelijk teamwerk willen realiseren, maar het brengt ook aanzienlijke complexiteit met zich mee.
Definitie en kenmerken van microservice architectuur
Verschillen tussen monolithische, modulair monolithische en microservice architecturen
Kernprincipes, zoals bounded contexts, autonomie en decentrale data
Voordelen en nadelen, inclusief operationele complexiteit
Typische patronen bij communicatie, data en deployment
Randvoorwaarden zoals DevOps, observability en organisatie-inrichting
Definitie en kernkenmerken
Microservice architectuur is een architectuurstijl voor software systemen waarin een applicatie bestaat uit een verzameling kleine, onafhankelijke services. Iedere service implementeert een specifieke bedrijfsfunctionaliteit, draait in een eigen proces en communiceert met andere services via lichte communicatieprotocollen, vaak HTTP, gRPC of asynchrone berichten.
In tegenstelling tot een monolithische architectuur, waar alle functionaliteit in één codebase en één deploymentpakket zit, wordt bij microservices logica opgesplitst in meerdere, duidelijk begrensde delen. Een microservice heeft doorgaans een eigen datalaag, een eigen releasecyclus en kan onafhankelijk worden geschaald. Dit betekent dat een wijziging in één microservice niet noodzakelijk een herdeploy van de volledige applicatie vereist.
Een belangrijk concept binnen microservice architectuur is het idee van een bounded context. Dit komt uit domain driven design en duidt op een duidelijk afgebakend deel van het domein met eigen modellen en terminologie. In een microservice landschap komt iedere bounded context vaak overeen met een afzonderlijke service, bijvoorbeeld een facturatie service, een voorraad service of een gebruikersbeheer service.
Microservices in relatie tot andere architecturen
Er wordt vaak onderscheid gemaakt tussen drie niveaus: monolithisch, modulair monolithisch en microservices. Een monolithische applicatie heeft één codebase en één deployment. Een modulair monolithisch systeem behoudt die één deployment, maar is intern sterk modulair gestructureerd met duidelijke modulegrenzen. Een microservice architectuur gaat een stap verder en verplaatst modulegrenzen naar fysieke scheiding tussen processen en deployables.
In de praktijk ontstaat microservice architectuur vaak als volgende stap na een modulair monolithische opzet. Eerst worden duidelijke modulegrenzen gedefinieerd, daarna worden kritieke modules geleidelijk uitgeplaatst als aparte services. Deze gefaseerde migratie wordt geregeld toegepast om risico te beperken en om stap voor stap ervaring op te doen met de extra operationele complexiteit van een gedistribueerd systeem.
Principes, voordelen en nadelen
Microservice architectuur is gebaseerd op een aantal terugkerende principes. Een eerste principe is autonomie. Een microservice moet zo zelfstandig mogelijk kunnen opereren. Dit betekent eigen dataopslag, eigen codebase, eigen configuratie en een eigen releaseproces. Teams kunnen zo onafhankelijk werken en functionaliteit opleveren zonder op andere teams te wachten.
Een tweede principe is losse koppeling en hoge cohesie. Losse koppeling betekent dat services zo weinig mogelijk kennis hebben van elkaars interne implementatie en communiceren via stabiele, expliciete interfaces. Hoge cohesie betekent dat de code binnen één service logisch samenhangt en één functioneel gebied afdekt. Dit ondersteunt begrijpelijkheid en onderhoudbaarheid.
Voordelen van microservice architectuur zijn onder meer gerichte schaalbaarheid, technologische flexibiliteit en wendbaarheid van teams. Een service die intensief gebruikt wordt kan afzonderlijk opgeschaald worden, bijvoorbeeld door meer container instances te draaien, zonder de rest van het systeem te beïnvloeden. Teams kunnen technologieën kiezen die het beste passen bij de specifieke service, zolang de afgesproken interface intact blijft. Bovendien kunnen kleinere codebases sneller begrepen en aangepast worden.
Tegenover deze voordelen staan duidelijke nadelen. Het systeem wordt onvermijdelijk complexer in beheer. Er moeten release pipelines worden ingericht voor meerdere services, er is behoefte aan service discovery, load balancing, geavanceerde monitoring en logging. Netwerkcommunicatie brengt latentie, foutscenario's en beveiligingsvraagstukken mee, zoals time outs, circuit breaking en authenticatie tussen services. Ook data consistentie wordt ingewikkelder als elke service zijn eigen database heeft. ACID transacties over services heen zijn doorgaans niet haalbaar, waardoor patronen als eventual consistency en outbox pattern nodig worden.
Dataconsistentie en transacties
Een belangrijk aandachtspunt in microservice architectuur betreft het beheer van data. In een monolithisch systeem is een transactie over meerdere tabellen binnen één database relatief eenvoudig, dankzij relationele constraints en transactiemechanismen van de database. In een microservice landschap houdt iedere service doorgaans zijn eigen data bij, wat de service minder afhankelijk maakt van anderen, maar samengestelde transacties lastiger maakt.
In plaats van één globale transactie wordt vaak gewerkt met sagapatronen en asynchrone berichten. Een proces, zoals het plaatsen van een bestelling, wordt opgedeeld in een reeks lokale transacties in verschillende services. Een coördinerend mechanisme bewaakt de voortgang en kan compenserende acties uitvoeren als een stap faalt. Dit leidt tot eventual consistency. De data is niet op ieder moment overal up to date, maar convergeert na verloop van korte tijd naar een consistente toestand.
Communicatie, infrastructuur en observability
Microservice architectuur kent verschillende communicatiepatronen. Synchronous request response via HTTP of gRPC is begrijpelijk en intuïtief. Een client stuurt een request naar een service en krijgt direct een response. Dit werkt goed voor gebruikspaden waarbij directe feedback nodig is, bijvoorbeeld het ophalen van productdetails. Tegelijkertijd kan te veel synchroniteit leiden tot ketens van afhankelijkheden, waarbij één trage service de hele keten vertraagt.
Daarom worden ook asynchrone communicatiepatronen veel toegepast. Services publiceren berichten op queues of topics, waarop andere services zich kunnen abonneren. Zo ontstaat een event driven architectuur, waarbij events zoals order geplaatst of gebruiker geregistreerd worden verspreid. Services verwerken deze events op hun eigen tempo. Dit vergroot de ontkoppeling en maakt het eenvoudiger om later nieuwe functionaliteit toe te voegen door nieuwe consumers te introduceren.
Op infrastructuurniveau wordt microservice architectuur vaak gecombineerd met containerisatie en orkestratie. Containers, bijvoorbeeld via Docker, bieden een gestandaardiseerde manier om services in te pakken met al hun afhankelijkheden. Een orkestratieplatform, vaak Kubernetes, verzorgt het starten, schalen, herstarten en distribueren van containers over nodes. Daarnaast worden service meshes, zoals Istio of Linkerd, gebruikt om netwerkverkeer tussen services te beheren en observability functies zoals tracing, retries en circuit breaking centraal te regelen.
Observability is cruciaal in microservice landschappen. Omdat een request door meerdere services kan lopen, is het moeilijk om zonder tracing te zien waar vertraging of fouten ontstaan. Moderne observability oplossingen combineren metrics, logs en distributed traces. Correlatie identifiers reizen mee langs calls, zodat men per requestpad kan analyseren welke services zijn aangeroepen. Dit is essentieel voor foutdiagnose, prestatieoptimalisatie en capacity planning.
Ontwerpkeuzes, migratie en organisatorische aspecten
Microservice architectuur is niet enkel een technische keuze. Het heeft directe impact op teamstructuren en werkprocessen. Vaak wordt verwezen naar het idee dat architectuur de organisatiestructuur weerspiegelt. In een microservice omgeving zijn teams meestal cross functioneel en end to end verantwoordelijk voor één of enkele services. Dit betekent dat een team zowel backendontwikkeling, testen, deployment als monitoring beheert.
Een typische migratiestrategie richting microservices start met een bestaande monolithische applicatie. In plaats van alles in één keer op te splitsen, worden eerst domeingebieden geïdentificeerd op basis van businessprocessen. Vervolgens wordt een deel van de functionaliteit afgesplitst als aparte service, terwijl de monolith tijdelijk als orchestrator blijft bestaan. Via anti corruption layers en API gateways wordt de interactie tussen oud en nieuw gecontroleerd.
Bij nieuwe systemen wordt soms direct voor microservices gekozen, maar er is steeds meer aandacht voor de risico's van te vroege opsplitsing. Het opknippen van een systeem in vele kleine services zonder duidelijke domeinbegrenzing leidt tot een zogenoemde distributed monolith. De voordelen van microservices blijven dan uit, terwijl de complexiteit van een gedistribueerd systeem wel aanwezig is. Het is daarom gebruikelijk eerst een helder domeinmodel en een modulair ontwerp te realiseren, en pas daarna te bepalen welke onderdelen voldoende volwassen en stabiel zijn om als zelfstandige services te worden uitgevoerd.
Een schematische weergave van een eenvoudige microservice omgeving kan er bijvoorbeeld als volgt uitzien.
[Client]
|
[API Gateway]
| \
[Order Service] [User Service] [Inventory Service]
| | |
[Order DB] [User DB] [Inventory DB]
\ | /
---> Event Bus / Message Broker
In deze weergave fungeert de API gateway als toegangspunt voor clients. De afzonderlijke services hebben eigen databases en wisselen informatie uit via een eventbus of message broker.
Wat is microservice architectuur precies
Microservice architectuur is een softwarearchitectuurstijl waarbij een applicatie bestaat uit meerdere kleine, onafhankelijke services die elk een specifieke bedrijfsfunctionaliteit implementeren. Deze services draaien los van elkaar, hebben hun eigen dataopslag en communiceren via goed gedefinieerde interfaces. Daardoor kunnen ze afzonderlijk worden ontwikkeld, gedeployed en geschaald.
Hoe verschilt microservice architectuur van een monolithische architectuur
In een monolithische architectuur is alle functionaliteit samengebracht in één codebase en wordt er één applicatiepakket uitgerold. Bij microservices wordt functionaliteit opgeknipt in meerdere services die elk een eigen codebase, deployment en vaak een eigen database hebben. Dit maakt de structuur flexibeler, maar verhoogt de complexiteit op het gebied van communicatie, monitoring en foutafhandeling.
Wat zijn de belangrijkste voordelen van microservices
Belangrijke voordelen zijn de mogelijkheid om gerichte schaalbaarheid toe te passen, de onafhankelijkheid van teams en een verbeterde wendbaarheid bij wijzigingen. Services kunnen afzonderlijk worden geüpdatet zonder de hele applicatie opnieuw uit te rollen. Ook kunnen verschillende technologieën per service worden gekozen. Dit is vooral aantrekkelijk in grote organisaties met meerdere teams die parallel willen ontwikkelen.
Wat zijn de grootste nadelen van microservice architectuur
De grootste nadelen liggen in de operationele complexiteit. Er zijn meer deployables om te beheren, netwerkcommunicatie introduceert latentie en foutscenario's, en dataconsistentie tussen services wordt lastiger. Daarnaast vergt een microservice landschap een volwassen DevOps cultuur, geavanceerde observability tooling en duidelijke afspraken over interfaces en versies. Zonder deze randvoorwaarden kan het systeem moeilijk te beheersen worden.
Wanneer is microservice architectuur een geschikte keuze
Microservice architectuur is vooral geschikt voor grotere systemen met meerdere teams, waar schaalbaarheid, flexibiliteit en snelle iteratie belangrijke eisen zijn. Als de domeinen duidelijk te scheiden zijn en er voldoende kennis en tooling is voor gedistribueerde systemen, kan het model veel voordelen bieden. Voor kleinere applicaties of teams kan een modulair monolithisch ontwerp vaak eenvoudiger en effectiever zijn.
Hoe worden data en transacties beheerd in een microservice omgeving
In een microservice omgeving heeft iedere service meestal een eigen database. Dit voorkomt dat services elkaars datamodel direct manipuleren, maar maakt transacties over services heen complexer. In plaats van één globale transactie worden technieken gebruikt zoals sagas, eventual consistency en outbox pattern. Dit vereist een andere manier van denken over consistentie en foutafhandeling, maar maakt services beter schaalbaar en onafhankelijk.
Welke infrastructuur en tools worden vaak gebruikt bij microservices
Bij microservices worden veelal containers gebruikt voor packaging, met orkestratieplatformen die deployment, scaling en failover automatiseren. Daarnaast worden service meshes toegepast voor verkeerbeheer en beveiliging op netwerkniveau. Voor observability worden combinaties van metrics, logging en distributed tracing ingezet, zodat per request inzichtelijk is welke services zijn aangeroepen en waar eventuele problemen ontstaan.
Is microservice architectuur altijd beter dan een monolithisch ontwerp
Microservice architectuur is niet automatisch beter, het is een andere benadering met eigen trade offs. Voor kleine tot middelgrote applicaties kan een goed gestructureerde monolith efficiënter en eenvoudiger te beheren zijn. Microservices komen vooral tot hun recht bij grote, evoluerende systemen met duidelijke domeingrenzen en meerdere autonome teams. De keuze hangt af van context, schaal en organisatorische volwassenheid.
