Asynchronní komunikace v mikroservisní architektuře pomocí Apache Kafky

Abstract

Mikroservisní architektuřa je mezi vývojáři popularní díky své škálovatelnosti, robustnosti a agilitě. Tato architektura však přináší kritickou potřebu efektivní komunikace mezi mikroslužbami. Tato práce se zaměřuje na analýzu asynchronní komunikace v mikroservisní architektuře pomocí Apache Kafka. Studie začíná analýzou architektury mikroslužeb, včetně její topologie, výhod a nevýhod a příkladů praktického využití v rozsáhlých systémech. Představuje různé komunikační strategie a poskytuje přehled jejich vlivu na výkonnost systému. Poté studie porovnává asynchronní a synchronní komunikaci v mikroslužbách, přičemž zdůrazňuje, kdy je třeba každou z nich použít, jejich výhody a omezení a jejich dopad na škálovatelnost, výkon a efektivitu. Zkoumá různé optimalizace asynchronní komunikace analýzou asynchronních architektur a message brokerů se zaměřením na architekturu a mechanismy Kafky. Nahromaděné teoretické znalosti posilují implementovaný prototyp, který využívá Apache Kafka pro interní komunikaci mikroslužeb. Studie a prototyp pomohly vyhodnotit vliv Kafky na odolnost proti chybám, škálovatelnost, propustnost, agilitu a trvanlivost dat, což jsou zásadní faktory při vývoji systémů.

Microservice architecture is a popular choice among developers due to its scalability, robustness, and agility. However, this architecture brings the critical need for efficient communication between microservices. This thesis focuses on analyzing asynchronous communication in microservice architecture using Apache Kafka. The study begins by analyzing microservice architecture, including its topology, pros and cons, and examples of practical applications in large-scale systems. It introduces different communication strategies, providing an overview of their impact on system performance. Then, the study compares asynchronous and synchronous communication in microservices, highlighting when to use each, their advantages and limitations, and their impact on scalability, performance, and efficiency. It explores different optimizations for asynchronous communications by analyzing asynchronous architectures and message brokers, focusing on Kafka's architecture and mechanisms. Accumulated theory knowledge strengthens the implemented prototype, which utilizes Apache Kafka for microservice internal communication. The study and prototype helped to evaluate Kafka's impact on fault tolerance, scalability, throughput, agility, and data durability, which are essential factors in developing systems.