Migración a arquitecturas basadas en microservicios: Casos de éxito

Hasta hace poco, el modelo de arquitectura monolítica era la norma en la mayoría de las empresas. Sin embargo, sus numerosas limitaciones, como la falta de flexibilidad y escalabilidad, dificultan la adaptación de las organizaciones a entornos cada vez más exigentes. Esto ha llevado a que la arquitectura monolítica sea cada vez menos atractiva para las compañías que buscan responder rápidamente a las necesidades del mercado.

En este contexto, los microservicios han cobrado gran relevancia. Aunque no son un concepto nuevo, su capacidad para satisfacer una amplia variedad de necesidades y su evolución constante los han convertido en una opción estratégica clave para muchas empresas para mejorar su eficiencia operativa.

Si te interesa sabe como iniciar una migración a microservicios o que carcterísticas existen detras, quedate hasta el final:

Introducción a los microservicios

Como mencionamos anteriormente, los microservicios no son un concepto reciente. Sus antecedentes se remontan a finales de los años 90 y principios de los 2000, con la arquitectura orientada a servicios (Service-Oriented Architecture, SOA) y Enterprise JavaBeans (EJB).

El término «microservicio» comenzó a usarse formalmente en mayo de 2011, durante un taller de arquitectos de software cerca de Venecia. Posteriormente, en mayo de 2012, el mismo grupo decidió adoptarlo para describir sus experiencias en el desarrollo de sistemas modulares, consolidándose como un término popular en 2014.

¿Qué es un microservicio?

Como su nombre lo indica, un microservicio es una unidad de servicio pequeña e independiente que ejecuta tareas específicas dentro de un sistema más amplio. Cada microservicio opera de forma autónoma y se comunica con otros a través de APIs bien definidas.

Este enfoque permite a los desarrolladores realizar cambios en el sistema sin necesidad de modificar toda la arquitectura, lo que facilita la escalabilidad, la implementación ágil de nuevas funcionalidades y la resiliencia del sistema.

Patrones de arquitectura de Microservicios

Para la migración, es necesario implementar patrones de arquitectura de microservicios, Con esto, las empresas pueden abordar desafíos propios de los modelos modulares. Esto proporciona mayor seguridad en el diseño de aplicaciones, ya que, son modelos probados y verificados, que proporcionan a los usuarios simplicidad en el desarrollo, y sobre todo, orientación.

Ventajas de la Migración a Microservicios

1. Orquestación de Servicios

En este patrón, un componente central denominado orquestador gestiona y coordina la interacción entre los distintos microservicios para cumplir con un proceso de negocio específico. El orquestador determina la secuencia de llamadas y maneja la lógica del flujo de trabajo, asegurando que cada servicio se ejecute en el orden correcto. Este enfoque centralizado facilita la gestión de procesos complejos y la implementación de servicios distribuidos.

2. Coreografía de Servicios

A diferencia de la orquestación, la coreografía es un enfoque descentralizado donde cada microservicio interactúa con otros mediante la emisión y escucha de eventos. No existe un controlador central; en su lugar, cada servicio responde a eventos y puede generar nuevos eventos que otros servicios consumirán. Este patrón promueve un bajo acoplamiento y una mayor autonomía de los servicios, pero requiere una gestión cuidadosa para evitar complejidades en el flujo de eventos.

3. API Gateway

El patrón API Gateway introduce un punto de entrada único para las solicitudes externas hacia el sistema de microservicios. Este gateway maneja tareas como enrutamiento de solicitudes, autenticación, autorización, balanceo de carga y agregación de respuestas de múltiples servicios. Al centralizar estas funciones, se simplifica la comunicación entre clientes y microservicios, mejorando la seguridad y facilitando la gestión de versiones.

4. Descubrimiento de Servicios (Service Discovery)

En entornos dinámicos donde las instancias de microservicios pueden escalar o cambiar, el patrón de descubrimiento de servicios permite que los microservicios localicen y se comuniquen entre sí sin necesidad de configuraciones estáticas. Esto se logra mediante un registro central donde los servicios se registran y descubren dinámicamente, facilitando la escalabilidad y resiliencia del sistema.

5. SAGA

El patrón SAGA gestiona transacciones distribuidas, dividiéndolas en una serie de transacciones más pequeñas y autónomas, cada una con una operación de compensación definida para revertir su efecto en caso de fallo. De esta manera, se mantiene la consistencia eventual sin necesidad de bloqueos prolongados, esencial en sistemas distribuidos donde las transacciones tradicionales no son viables.

6. Event Sourcing

Este patrón implica almacenar el estado de la aplicación como una secuencia de eventos inmutables en lugar de como datos actuales. Cada cambio en el estado se registra como un evento, y el estado actual se reconstruye reproduciendo estos eventos. Esto proporciona un historial completo de cambios, facilita la auditoría y permite reconstruir estados anteriores del sistema.

7. Arquitectura Orientada a Eventos (Event-Driven Architecture, EDA)

En la EDA, los microservicios se comunican principalmente mediante eventos. Un servicio emite un evento cuando ocurre una acción significativa, y otros servicios que están interesados en ese tipo de evento reaccionan en consecuencia. Este patrón promueve un acoplamiento débil y permite una mayor flexibilidad y escalabilidad en la comunicación entre servicios.

8. CQRS (Command Query Responsibility Segregation)

CQRS es un patrón que separa las operaciones de lectura y escritura en diferentes modelos. Esto permite optimizar cada operación de manera independiente, mejorando el rendimiento y la escalabilidad. Es especialmente útil en sistemas donde las cargas de lectura y escritura son asimétricas o tienen requisitos diferentes.

9. Backend for Frontend (BFF)

El patrón BFF implica crear una capa de backend personalizada para cada tipo de cliente (por ejemplo, web, móvil). Esta capa actúa como intermediario entre el frontend y los microservicios, adaptando las respuestas y agregando datos según las necesidades específicas del cliente. Esto mejora la experiencia del usuario y reduce la complejidad en el frontend.

10. Outbox

El patrón Outbox se utiliza para garantizar la consistencia entre la base de datos y los mensajes enviados a otros servicios. Cuando un servicio realiza una operación que debe notificar a otros, primero guarda el mensaje en una tabla «outbox» dentro de la misma transacción que la operación principal. Un proceso separado luego lee estos mensajes y los envía, asegurando que no se pierdan debido a fallos intermedios.

La implementación de estos patrones ayuda a abordar los desafíos comunes en arquitecturas de microservicios, proporcionando soluciones probadas para mejorar la comunicación, coordinación, escalabilidad y resiliencia del sistema. Es importante evaluar las necesidades específicas de cada proyecto para seleccionar y adaptar los patrones más adecuados.

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Comparación con Arquitecturas Monolíticas

Ahora que hemos definido algunos aspectos clave de las arquitecturas de microservicios, es momento de hacer un breve resumen de cómo se comparan con las arquitecturas monolíticas, un enfoque más tradicional en el desarrollo de software.

¿Qué es la arquitectura monolítica?

Como mencionamos antes, la arquitectura monolítica ha sido, hasta hace poco, el método predominante para el desarrollo y gestión de software en muchas empresas. En este tipo de arquitectura, todos los componentes del sistema están estrechamente integrados y dependen unos de otros. Esto significa que cualquier modificación, corrección de errores o actualización requiere cambios en el código base, lo que puede hacer que los procesos de desarrollo sean lentos y complejos.

Las limitaciones inherentes a esta arquitectura restringen la flexibilidad de los desarrolladores y dificultan la escalabilidad de las aplicaciones. Debido a estos desafíos, muchas empresas han optado por adoptar microservicios en lugar de arquitecturas monolíticas para proyectos modernos.

Arquitectura Monolítica vs. Microservicios

Aunque la arquitectura de microservicios ofrece múltiples ventajas, también presenta ciertos desafíos que deben considerarse. Uno de los principales retos es la complejidad en la planificación y desarrollo, ya que es necesario diseñar un roadmap preciso para garantizar la correcta comunicación entre los distintos servicios.

Además, implementar sistemas de monitoreo y gobernanza adecuados es fundamental para mantener el control de la infraestructura y asegurar un rendimiento óptimo. Sin una planificación y un diseño adecuados, los beneficios de la migración a microservicios pueden verse opacados por la dificultad de gestión.

No obstante, cuando estos parámetros se establecen correctamente, las empresas pueden desarrollar aplicaciones escalables, flexibles y adaptables a los desafíos del mercado actual, permitiéndoles innovar con mayor agilidad y eficiencia.

Tabla comparativa de ambas arquitecturas

A continuación encapsulamos las principales diferencias entre ambas arquitecturas:

Factores determinantes para la migración

Antes de tomar la decisión de migrar de una arquitectura monolítica a microservicios, es importante evaluar factores clave, como:

• Escalabilidad: Si la aplicación actual no soporta el crecimiento de usuarios o transacciones de manera eficiente.
• Mantenimiento y agilidad: La dificultad para agregar nuevas funcionalidades o corregir errores en la arquitectura monolítica.
• Tiempo de despliegue: Si los ciclos de lanzamiento son lentos debido a la necesidad de desplegar toda la aplicación en cada cambio.
• Dependencias y acoplamiento: Un alto nivel de interdependencia entre los módulos puede dificultar la evolución del sistema.
• Requerimientos de negocio: Si la empresa necesita mayor flexibilidad en la innovación y tiempos de respuesta más cortos.
• Costos de infraestructura: Evaluar si la adopción de microservicios puede reducir costos operativos en la nube mediante el uso de recursos bajo demanda.

Procedimiento para la Migración a Microservicios

La migración a una arquitectura de microservicios es un proceso largo que puede resultar complejo, requiere planificación, evaluación y ejecución cuidadosa. A continuación te compartimos los pasos exactos a seguir para esta transición.

Evaluación de la arquitectura monolítica existente

Antes de iniciar la migración, es esencial comprender a fondo la estructura y funcionamiento de la aplicación monolítica actual. Esto implica:

• Mapeo de dependencias: Identificar las interacciones y dependencias entre los diferentes módulos y componentes de la aplicación. 
• Análisis de funcionalidades: Determinar qué partes de la aplicación son críticas, cuáles son más utilizadas y cuáles podrían beneficiarse más al ser migradas a microservicios.
• Evaluación de la base de datos: Entender cómo se gestionan los datos, qué esquemas se utilizan y cómo se relacionan las tablas entre sí.

Estrategias de migración (Big Bang vs. incremental)

Al iniciar la migración de una arquitectura monolítica a microservicios, existen dos enfoques principales, cuya elección dependerá de las necesidades y recursos de la empresa: Big Bang y migración incremental.

Migración Big Bang

Como su nombre lo indica, este enfoque consiste en reescribir toda la aplicación en microservicios en una única fase. Si bien puede parecer una solución rápida y directa, conlleva importantes riesgos, como:

• Altos costos y mayor tiempo de desarrollo, ya que se requiere una planificación detallada y una reconstrucción completa antes de su implementación.
• Mayor complejidad y posibilidad de errores, lo que puede comprometer la estabilidad del sistema si no se prueban adecuadamente todas las interacciones.
• Mayor resistencia al cambio, dado que los equipos deben adaptarse a una nueva arquitectura y herramientas en un solo despliegue.

Este enfoque suele ser más viable en aplicaciones de menor tamaño o cuando la arquitectura actual es demasiado rígida para una migración progresiva.

Migración Incremental

Este método implica dividir la aplicación en módulos y migrarlos progresivamente, comenzando con componentes menos críticos y avanzando hacia los más esenciales. Sus principales ventajas incluyen:

• Reducción de riesgos, ya que permite realizar pruebas y validaciones en cada fase sin comprometer la estabilidad del sistema.
• Flexibilidad y adaptación, lo que facilita la detección y corrección de errores en etapas tempranas.
• Menor interrupción del negocio, ya que los usuarios pueden seguir utilizando partes del sistema mientras se completa la transición.

La migración incremental es el enfoque más recomendado para sistemas complejos o en producción, pues permite una transformación gradual sin afectar la operatividad del negocio.

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Principales desafíos y cómo superarlos

A pesar de las numerosas ventajas que los microservicios ofrecen, existen varios desafíos que pueden surgir durante el proceso. A continuación enlistamos algunos de los principales.

1. Complejidad en la descomposición del monolito

Dividir una aplicación monolítica en microservicios independientes puede ser una tarea compleja debido a las interdependencias y acoplamientos entre los componentes existentes. Una descomposición inadecuada puede llevar a servicios mal definidos y a una arquitectura ineficiente.

Estrategia de mitigación: Aplicar principios de Diseño Dirigido por el Dominio (DDD) para identificar contextos delimitados y definir límites claros entre los servicios. Esto facilita la creación de microservicios cohesionados y con responsabilidades bien definidas. 

2. Gestión de la comunicación y latencia entre servicios

En una arquitectura de microservicios, la comunicación entre servicios se realiza a través de llamadas a la red, lo que puede introducir latencia en la gestión de las interacciones. Además, garantizar la resiliencia y manejo de fallos en estas comunicaciones es importante.

Estrategia de mitigación: Implementar patrones de comunicación asíncrona mediante colas de mensajes o sistemas de mensajería como RabbitMQ o Apache Kafka.

3. Aseguramiento de la consistencia de datos y manejo de transacciones distribuidas

Cada microservicio suele tener su propia base de datos, lo que complica la gestión de la consistencia de los datos y las transacciones que abarcan múltiples servicios. Esto puede llevar a problemas de integridad y coherencia en la información.

Estrategia de mitigación: Adoptar patrones como Saga para gestionar transacciones distribuidas, donde una serie de transacciones locales se coordinan para mantener la consistencia. Además, implementar mecanismos de eventual consistency y utilizar event sourcing puede ayudar a asegurar que todos los servicios tengan una visión coherente del estado de los datos. 

Casos de Éxito en la Migración a Microservicios

La migración de arquitecturas monolíticas a microservicios ha permitido a varias empresas líderes mejorar su escalabilidad, flexibilidad y capacidad de innovación. A continuación, se presentan cuatro casos destacados:

Caso 1: Netflix

En 2008, tras una falla en su base de datos que provocó una interrupción del servicio, Netflix decidió migrar de una arquitectura monolítica a una basada en microservicios. Este cambio les permitió manejar de manera más eficiente el crecimiento exponencial de usuarios y la demanda de contenido en streaming. Al descomponer su aplicación en servicios independientes, Netflix logró una mayor resiliencia, permitiendo actualizaciones y despliegues más ágiles sin afectar la experiencia del usuario y sobre todo, permitió adoptar medidas para evitar colapsos de este tipo en el servicio.

Caso 2: Amazon

Originalmente concebido como una librería en línea, Amazon experimentó un crecimiento masivo en su catálogo de productos y volumen de transacciones. Para manejar esta complejidad, la empresa migró de una arquitectura monolítica a una de microservicios. Este enfoque permitió a Amazon escalar de manera independiente diferentes componentes de su plataforma, como gestión de inventario, procesamiento de pagos y recomendaciones de productos. Además, facilitó la implementación de nuevas funcionalidades.

Caso 3: Spotify

Spotify, la exitosa plataforma de streaming musical, adoptó una arquitectura de microservicios para mejorar su agilidad en el desarrollo y despliegue de nuevas características. Al hacer esto, cada equipo de desarrollo pudo enfocarse en componentes específicos, como gestión de playlists, recomendaciones personalizadas y streaming de audio. Esta estructura permitió a Spotify escalar de manera eficiente y responder rápidamente a las necesidades de sus usuarios.

Caso 4: Uber

En sus inicios, Uber operaba con una arquitectura monolítica que soportaba funciones básicas como la conexión entre conductores y pasajeros, facturación y pagos. A medida que la empresa se expandió a nivel global y añadió nuevas funcionalidades, esta arquitectura se volvió insuficiente. La transición a una arquitectura de microservicios permitió a Uber manejar de manera más eficientemente características como cálculo de tarifas en tiempo real, asignación de conductores y gestión de mapas, mejorando la escalabilidad y la capacidad de adaptación a diferentes mercados.

Conclusiones

La migración de arquitecturas monolíticas a microservicios brinda grandes beneficios operacionales y logísticos, especialmente en grandes empresas que buscan agilidad, escalabilidad y flexibilidad en sus sistemas. Todo esto debido a que este enfoque permite realizar cambios y mejoras sin afectar el código base ni comprometer la estabilidad del sistema.

Sin embargo, para aprovechar al máximo esta transición, es fundamental cumplir con ciertos requisitos clave:

• Evaluación de la infraestructura actual: Antes de la migración, es esencial analizar el estado de los sistemas existentes para identificar dependencias, cuellos de botella y posibles desafíos.
• Definición de una estrategia de migración adecuada: Adoptar un enfoque gradual en lugar de una migración completa desde cero minimiza riesgos y permite una transición más controlada y eficiente.
• Selección de tecnologías adecuadas: Implementar herramientas de monitoreo, orquestación y comunicación optimizadas garantiza un mantenimiento a largo plazo, reduciendo problemas de latencia y asegurando un intercambio eficiente de información a través de la red.

En Chakray, abordamos cada uno de estos aspectos con un enfoque estructurado, asegurando que la migración se adapte a los objetivos y necesidades específicas de cada negocio. Nuestro equipo de expertos evalúa el entorno empresarial y diseña una estrategia personalizada para lograr una transición exitosa.

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