ارکستراسیون API: ترکیب سرویس برای شرکت‌های مدرن

در چشم‌انداز دیجیتال امروزی که به سرعت در حال تحول است، شرکت‌ها به طور فزاینده‌ای از معماری میکروسرویس‌ها برای دستیابی به چابکی، مقیاس‌پذیری و زمان عرضه سریع‌تر به بازار استفاده می‌کنند. با این حال، مدیریت یک اکوسیستم پیچیده از سرویس‌های مستقل، چالش‌های قابل توجهی را به همراه دارد. ارکستراسیون API به عنوان یک راه‌حل حیاتی ظهور می‌کند که ترکیب یکپارچه سرویس‌ها و ساده‌سازی فرآیندهای کسب‌وکار در سیستم‌های مختلف را ممکن می‌سازد.

ارکستراسیون API چیست؟

ارکستراسیون API فرآیند ترکیب چندین سرویس مجزا در یک گردش کار واحد و منسجم است. به جای اینکه کلاینت‌ها مستقیماً با تعداد زیادی میکروسرویس تعامل داشته باشند، با یک ارکستراتور تعامل می‌کنند که اجرای این سرویس‌ها را در یک توالی تعریف‌شده مدیریت می‌کند. این امر تجربه کلاینت را ساده کرده و آن را از پیچیدگی زیربنایی معماری میکروسرویس‌ها جدا می‌کند.

این فرآیند را مانند رهبر یک ارکستر در نظر بگیرید. هر نوازنده (میکروسرویس) نقش خود را ایفا می‌کند، اما رهبر ارکستر (ارکستراتور API) تضمین می‌کند که همه سازها با هماهنگی با هم نواخته شوند تا یک سمفونی زیبا (فرآیند کسب‌وکار) خلق شود.

ترکیب سرویس: قلب ارکستراسیون API

ترکیب سرویس عمل ترکیب چندین سرویس مستقل برای ایجاد یک سرویس بزرگ‌تر و پیچیده‌تر است. این پایه و اساس ارکستراسیون API است. دو رویکرد اصلی برای ترکیب سرویس وجود دارد:

• ارکستراسیون (Orchestration): یک ارکستراتور مرکزی اجرای سرویس‌های جداگانه را در یک توالی از پیش تعریف‌شده مدیریت می‌کند. ارکستراتور مسئول فراخوانی سرویس‌ها، مدیریت خطاها و مدیریت کل گردش کار است. این روش گاهی اوقات کوریوگرافی متمرکز نیز نامیده می‌شود.
• کوریوگرافی (Choreography): هر سرویس مسئول است که بداند چه زمانی باید اجرا شود و چگونه با سرویس‌های دیگر تعامل کند. سرویس‌ها از طریق رویدادها با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند، بدون وجود یک ارکستراتور مرکزی. این روش اغلب به عنوان کوریوگرافی غیرمتمرکز شناخته می‌شود.

ارکستراسیون در مقابل کوریوگرافی: یک مقایسه دقیق

انتخاب بین ارکستراسیون و کوریوگرافی به نیازمندی‌های خاص برنامه شما بستگی دارد. در اینجا یک مقایسه دقیق برای کمک به شما در تصمیم‌گیری صحیح آورده شده است:

ویژگی	ارکستراسیون	کوریوگرافی
کنترل متمرکز	بله، یک ارکستراتور مرکزی گردش کار را مدیریت می‌کند.	خیر، سرویس‌ها مستقیماً از طریق رویدادها با هم ارتباط برقرار می‌کنند.
پیچیدگی	پیچیدگی بالاتر در ارکستراتور.	پیچیدگی بالاتر که در بین سرویس‌ها توزیع شده است.
وابستگی (Coupling)	وابستگی شدیدتر بین ارکستراتور و سرویس‌ها.	وابستگی کمتر بین سرویس‌ها.
مقیاس‌پذیری	اگر به درستی مقیاس‌بندی نشود، ارکستراتور می‌تواند به یک گلوگاه تبدیل شود.	مقیاس‌پذیرتر است زیرا سرویس‌ها مستقل هستند.
قابلیت مشاهده (Visibility)	نظارت و اشکال‌زدایی گردش کار از طریق ارکستراتور آسان است.	نظارت و اشکال‌زدایی رویدادهای توزیع‌شده چالش‌برانگیزتر است.
انعطاف‌پذیری	انعطاف‌پذیری کمتر زیرا گردش کار در ارکستراتور تعریف شده است.	انعطاف‌پذیرتر زیرا می‌توان سرویس‌ها را بدون تأثیر بر دیگران اضافه یا حذف کرد.
موارد استفاده	گردش‌های کاری پیچیده با دنباله‌ای واضح از مراحل، که به کنترل و نظارت قوی نیاز دارند. مثال‌ها شامل پردازش سفارش، درخواست وام و پردازش ادعای بیمه است.	سیستم‌های با وابستگی کم که در آن‌ها سرویس‌ها باید به رویدادها به صورت غیرمتمرکز واکنش نشان دهند. مثال‌ها شامل پردازش داده‌های بی‌درنگ، برنامه‌های IoT و میکروسرویس‌های رویدادمحور است.

مزایای ارکستراسیون API و ترکیب سرویس

پیاده‌سازی ارکستراسیون API و ترکیب سرویس مزایای متعددی را برای شرکت‌های مدرن ارائه می‌دهد:

• تجربه ساده‌تر برای کلاینت: کلاینت‌ها به جای چندین میکروسرویس با یک نقطه پایانی واحد تعامل دارند که فرآیند یکپارچه‌سازی را ساده کرده و تجربه کاربری را بهبود می‌بخشد.
• کاهش پیچیدگی: برنامه‌های کلاینت را از پیچیدگی زیربنایی معماری میکروسرویس‌ها جدا می‌کند و نگهداری و تکامل سیستم را آسان‌تر می‌سازد.
• قابلیت استفاده مجدد بهبودیافته: امکان استفاده مجدد از سرویس‌های موجود در گردش‌های کاری مختلف را فراهم می‌کند که باعث کاهش تلاش برای توسعه و بهبود کارایی می‌شود.
• مقیاس‌پذیری پیشرفته: امکان مقیاس‌بندی مستقل سرویس‌های جداگانه بر اساس نیازهای خاص آن‌ها را فراهم می‌کند، که باعث بهینه‌سازی استفاده از منابع و بهبود عملکرد کلی سیستم می‌شود.
• افزایش چابکی: با اجازه دادن به تیم‌ها برای تمرکز بر روی سرویس‌های جداگانه بدون تأثیر بر سایر بخش‌های سیستم، توسعه و استقرار سریع‌تر ویژگی‌های جدید را تسهیل می‌کند.
• مقاومت بهبودیافته: با اجازه دادن به ارکستراتور برای مدیریت خرابی‌های سرویس و تلاش مجدد عملیات، تحمل خطا را فراهم می‌کند و اطمینان می‌دهد که سیستم کلی در دسترس باقی می‌ماند.
• نظارت و ثبت وقایع متمرکز: یک نقطه دید واحد برای اجرای گردش‌های کاری پیچیده فراهم می‌کند و نظارت بر عملکرد، شناسایی گلوگاه‌ها و عیب‌یابی مشکلات را آسان‌تر می‌سازد.

چالش‌های ارکستراسیون API

در حالی که ارکستراسیون API مزایای قابل توجهی را ارائه می‌دهد، چالش‌های خاصی نیز به همراه دارد که باید به آن‌ها پرداخته شود:

• افزایش پیچیدگی: پیاده‌سازی و مدیریت یک لایه ارکستراسیون API به پیچیدگی معماری کلی سیستم می‌افزاید.
• سربار عملکرد: اگر ارکستراتور به درستی طراحی و بهینه‌سازی نشود، می‌تواند سربار عملکردی ایجاد کند.
• نقطه تکی شکست (Single Point of Failure): اگر ارکستراتور برای دسترسی بالا و تحمل خطا به درستی طراحی نشود، می‌تواند به یک نقطه تکی شکست تبدیل شود.
• تست و اشکال‌زدایی: تست و اشکال‌زدایی گردش‌های کاری پیچیده که شامل چندین سرویس هستند، می‌تواند چالش‌برانگیز باشد.
• حاکمیت و امنیت: تضمین حاکمیت و امنیت مناسب در تمام سرویس‌های درگیر در فرآیند ارکستراسیون حیاتی است.

استراتژی‌های پیاده‌سازی برای ارکستراسیون API

چندین رویکرد برای پیاده‌سازی ارکستراسیون API وجود دارد که هر کدام مزایا و معایب خود را دارند:

۱. موتورهای گردش کار (Workflow Engines)

موتورهای گردش کار بستری برای تعریف و اجرای گردش‌های کاری پیچیده فراهم می‌کنند. آن‌ها ویژگی‌هایی مانند موارد زیر را ارائه می‌دهند:

• طراح گردش کار بصری
• پشتیبانی از الگوهای مختلف گردش کار
• یکپارچه‌سازی با سرویس‌ها و سیستم‌های مختلف
• قابلیت‌های نظارت و ثبت وقایع

نمونه‌هایی از موتورهای گردش کار شامل Camunda، Activiti و jBPM هستند. این‌ها برای فرآیندهای پیچیده و حالت‌مند با تراکنش‌های طولانی‌مدت که به تعامل انسانی یا تصمیم‌گیری پیچیده نیاز دارند، مناسب هستند.

مثال: می‌توان از Camunda برای ارکستراسیون فرآیند انجام سفارش استفاده کرد. گردش کار ممکن است شامل مراحلی مانند موارد زیر باشد:

1. دریافت سفارش
2. اعتبارسنجی پرداخت
3. بررسی موجودی انبار
4. ارسال سفارش
5. ارسال ایمیل تأیید

۲. توابع بدون سرور (Serverless Functions)

توابع بدون سرور (مانند AWS Lambda، Azure Functions، Google Cloud Functions) می‌توانند برای پیاده‌سازی منطق ارکستراسیون API استفاده شوند. توابع بدون سرور رویدادمحور هستند و می‌توانند توسط درخواست‌های API، پیام‌ها یا رویدادهای دیگر فعال شوند. آن‌ها مزایایی مانند موارد زیر را ارائه می‌دهند:

• مقیاس‌پذیری
• مقرون به صرفه بودن
• استقرار ساده شده

توابع بدون سرور برای گردش‌های کاری بدون حالت که به حداقل سربار نیاز دارند، بسیار مناسب هستند. آن‌ها انتخاب خوبی برای پیاده‌سازی سناریوهای ساده ارکستراسیون API هستند.

مثال: یک تابع AWS Lambda می‌تواند برای ارکستراسیون یک خط لوله پردازش داده استفاده شود. این تابع ممکن است شامل مراحلی مانند موارد زیر باشد:

1. دریافت داده از یک نقطه پایانی API
2. تبدیل داده
3. ذخیره داده در یک پایگاه داده
4. اطلاع‌رسانی به مشترکین

۳. دروازه‌های API (API Gateways)

دروازه‌های API می‌توانند برای شامل شدن قابلیت‌های ارکستراسیون API گسترش یابند. دروازه‌های API یک نقطه ورودی مرکزی برای تمام درخواست‌های API فراهم می‌کنند و می‌توانند وظایفی مانند موارد زیر را مدیریت کنند:

• احراز هویت و مجوزدهی
• محدود کردن نرخ درخواست (Rate limiting)
• مسیریابی درخواست
• تبدیل درخواست
• تجمیع پاسخ

برخی از دروازه‌های API ویژگی‌های ارکستراسیون داخلی را ارائه می‌دهند که به شما امکان می‌دهد گردش‌های کاری را مستقیماً در پیکربندی دروازه تعریف کنید. این رویکرد می‌تواند برای سناریوهای ساده ارکستراسیون که در آن منطق گردش کار نسبتاً ساده است، مناسب باشد.

مثال: یک دروازه API می‌تواند برای ارکستراسیون فرآیند احراز هویت کاربر پیکربندی شود. گردش کار ممکن است شامل مراحلی مانند موارد زیر باشد:

1. دریافت درخواست ورود
2. احراز هویت کاربر در برابر یک ارائه‌دهنده هویت
3. بازیابی پروفایل کاربر
4. بازگرداندن توکن دسترسی

۴. سرویس‌های ارکستراسیون سفارشی

در برخی موارد، ممکن است برای برآوردن نیازمندی‌های خاص، نیاز به ساخت یک سرویس ارکستراسیون سفارشی داشته باشید. این رویکرد بیشترین انعطاف‌پذیری را به شما می‌دهد اما بیشترین تلاش را نیز می‌طلبد. یک سرویس ارکستراسیون سفارشی می‌تواند با استفاده از فناوری‌های مختلفی پیاده‌سازی شود، مانند:

• زبان‌های برنامه‌نویسی (مانند Java، Python، Go)
• سیستم‌های پیام‌رسانی (مانند Kafka، RabbitMQ)
• پایگاه‌های داده (مانند PostgreSQL، MongoDB)

یک سرویس ارکستراسیون سفارشی برای سناریوهای پیچیده ارکستراسیون که به کنترل دقیق بر منطق گردش کار نیاز دارند، مناسب است.

مثال: یک سرویس ارکستراسیون سفارشی می‌تواند برای پیاده‌سازی یک سیستم پیچیده پردازش تراکنش‌های مالی استفاده شود. گردش کار ممکن است شامل مراحلی مانند موارد زیر باشد:

1. دریافت درخواست تراکنش
2. اعتبارسنجی جزئیات تراکنش
3. بررسی موجودی حساب
4. بدهکار کردن حساب
5. بستانکار کردن حساب گیرنده
6. ثبت تراکنش

الگوهای یکپارچه‌سازی رایج در ارکستراسیون API

چندین الگوی یکپارچه‌سازی به طور رایج در ارکستراسیون API برای پرداختن به چالش‌های خاص استفاده می‌شوند:

۱. الگوی ساگا (Saga Pattern)

الگوی ساگا یک الگوی طراحی است که برای مدیریت تراکنش‌های طولانی‌مدت که چندین سرویس را در بر می‌گیرند، استفاده می‌شود. این الگو با شکستن تراکنش به یک سری تراکنش‌های محلی که هر کدام توسط یک سرویس واحد اجرا می‌شوند، سازگاری داده‌ها را در یک محیط توزیع‌شده تضمین می‌کند. اگر یکی از تراکنش‌های محلی با شکست مواجه شود، الگوی ساگا مکانیزمی برای جبران تراکنش‌های تکمیل‌شده فراهم می‌کند و اطمینان می‌دهد که تراکنش کلی در نهایت بازگردانده (rollback) می‌شود.

دو نوع اصلی از الگوی ساگا وجود دارد:

• ساگای مبتنی بر کوریوگرافی: هر سرویس به رویدادها گوش می‌دهد و بر اساس رویداد یک تراکنش محلی انجام می‌دهد. هنگامی که یک تراکنش محلی کامل می‌شود، سرویس یک رویداد منتشر می‌کند تا تراکنش بعدی در ساگا را فعال کند.
• ساگای مبتنی بر ارکستراسیون: یک ارکستراتور مرکزی اجرای ساگا را مدیریت می‌کند. ارکستراتور هر سرویس را به ترتیب خاصی فراخوانی می‌کند و هرگونه خرابی را که رخ دهد، مدیریت می‌کند.

۲. الگوی مدارشکن (Circuit Breaker Pattern)

الگوی مدارشکن یک الگوی طراحی است که برای جلوگیری از خرابی‌های آبشاری در یک سیستم توزیع‌شده استفاده می‌شود. این الگو با نظارت بر سلامت یک سرویس کار می‌کند و در صورت عدم دسترسی به سرویس، به طور خودکار مدارشکن را باز می‌کند. هنگامی که مدارشکن باز است، درخواست‌ها به سرویس به طور خودکار با شکست مواجه می‌شوند و از هدر رفتن منابع کلاینت برای تلاش برای اتصال به یک سرویس خراب جلوگیری می‌کند. پس از یک دوره زمانی مشخص، مدارشکن به طور خودکار با اجازه دادن به عبور چند درخواست، سعی در بستن مدار خواهد کرد. اگر سرویس سالم باشد، مدارشکن بسته می‌شود و ترافیک عادی از سر گرفته می‌شود.

۳. الگوی تجمیع‌کننده (Aggregator Pattern)

الگوی تجمیع‌کننده یک الگوی طراحی است که برای ترکیب داده‌ها از چندین سرویس در یک پاسخ واحد استفاده می‌شود. تجمیع‌کننده درخواست‌ها را از کلاینت‌ها دریافت می‌کند، چندین سرویس را برای بازیابی داده‌ها فراخوانی می‌کند و سپس داده‌ها را در یک پاسخ واحد تجمیع می‌کند که به کلاینت بازگردانده می‌شود. این الگو زمانی مفید است که کلاینت‌ها نیاز به دسترسی به داده‌هایی دارند که در چندین سرویس پراکنده شده‌اند.

۴. الگوی پروکسی (Proxy Pattern)

الگوی پروکسی یک الگوی طراحی است که برای ارائه یک رابط ساده به یک سرویس پیچیده استفاده می‌شود. پروکسی به عنوان یک واسطه بین کلاینت و سرویس عمل می‌کند، پیچیدگی سرویس زیربنایی را پنهان می‌کند و یک رابط کاربرپسندتر ارائه می‌دهد. این الگو می‌تواند برای افزودن قابلیت‌های اضافی به سرویس، مانند کشینگ، ثبت وقایع یا امنیت استفاده شود.

بهترین شیوه‌ها برای ارکستراسیون API

برای اطمینان از پیاده‌سازی موفق ارکستراسیون API، بهترین شیوه‌های زیر را در نظر بگیرید:

• تعریف اهداف تجاری واضح: اهداف تجاری را که می‌خواهید با ارکستراسیون API به دست آورید، به وضوح تعریف کنید. این به شما کمک می‌کند تا دامنه پروژه را تعیین کرده و سرویس‌هایی را که باید ارکستراسیون شوند، شناسایی کنید.
• انتخاب رویکرد مناسب ارکستراسیون: رویکرد ارکستراسیونی را انتخاب کنید که به بهترین وجه با نیازمندی‌های خاص شما مطابقت دارد. پیچیدگی گردش‌های کاری، سطح کنترلی که نیاز دارید، و نیازمندی‌های مقیاس‌پذیری و عملکرد را در نظر بگیرید.
• طراحی برای تحمل خطا: لایه ارکستراسیون خود را به گونه‌ای طراحی کنید که تحمل خطا داشته باشد. مکانیزم‌هایی برای مدیریت خرابی‌های سرویس و تلاش مجدد عملیات پیاده‌سازی کنید.
• پیاده‌سازی نظارت و ثبت وقایع: نظارت و ثبت وقایع جامع را برای ردیابی اجرای گردش‌های کاری و شناسایی مشکلات بالقوه پیاده‌سازی کنید.
• امن‌سازی APIهای خود: APIهای خود را با مکانیزم‌های مناسب احراز هویت و مجوزدهی امن کنید. از داده‌های حساس محافظت کرده و از دسترسی غیرمجاز جلوگیری کنید.
• استفاده از ابزارهای مدیریت API: از ابزارهای مدیریت API برای مدیریت APIهای خود، نظارت بر عملکرد و اجرای سیاست‌های امنیتی استفاده کنید.
• اتوماتیک‌سازی استقرار: استقرار لایه ارکستراسیون خود را اتوماتیک کنید تا از ثبات اطمینان حاصل کرده و خطر خطاها را کاهش دهید.
• پذیرش اصول DevOps: اصول DevOps را برای تقویت همکاری بین تیم‌های توسعه و عملیات و تضمین استقرار و عملکرد روان لایه ارکستراسیون خود اتخاذ کنید.

مثال‌های واقعی از ارکستراسیون API

ارکستراسیون API در صنایع مختلف برای ساده‌سازی فرآیندهای کسب‌وکار و بهبود تجربه مشتری استفاده می‌شود. در اینجا چند مثال آورده شده است:

• تجارت الکترونیک: ارکستراسیون پردازش سفارش، اعتبارسنجی پرداخت، مدیریت موجودی و حمل و نقل برای ارائه یک تجربه خرید یکپارچه. به عنوان مثال، یک پلتفرم تجارت الکترونیک جهانی ممکن است از ارکستراسیون API برای اتصال ویترین فروشگاه خود با درگاه‌های پرداخت مختلف در کشورهای گوناگون استفاده کند و تبدیل ارز و مقررات مالیاتی خاص هر منطقه را مدیریت کند.
• بانکداری: اتوماسیون درخواست‌های وام، پردازش کارت اعتباری و مدیریت حساب برای بهبود کارایی و کاهش هزینه‌ها. یک بانک که در چندین کشور فعالیت می‌کند می‌تواند از ارکستراسیون API برای تطابق با مقررات بانکی محلی در هنگام ایجاد حساب یا انتقال وجه استفاده کند.
• مراقبت‌های بهداشتی: یکپارچه‌سازی سوابق بیمار، زمان‌بندی قرار ملاقات و صورت‌حساب پزشکی برای ارائه یک نمای جامع از اطلاعات بیمار. یک ارائه‌دهنده خدمات بهداشتی می‌تواند API‌ها را برای به اشتراک‌گذاری امن داده‌های بیمار با متخصصان مختلف درگیر در مراقبت از بیمار، ضمن رعایت مقررات حریم خصوصی داده‌ها مانند HIPAA در ایالات متحده یا GDPR در اروپا، ارکستراسیون کند.
• سفر: ترکیب رزرو پرواز، رزرو هتل و اجاره خودرو برای ایجاد برنامه‌های سفر شخصی‌سازی شده. یک آژانس مسافرتی جهانی ممکن است از ارکستراسیون API برای تجمیع گزینه‌های پرواز و هتل از ارائه‌دهندگان مختلف استفاده کند و نتایج را به زبان و ارز مورد نظر کاربر نمایش دهد.

آینده ارکستراسیون API

ارکستراسیون API با پذیرش میکروسرویس‌ها و معماری‌های بومی ابری توسط شرکت‌ها، اهمیت فزاینده‌ای پیدا می‌کند. آینده ارکستراسیون API احتمالاً شامل موارد زیر خواهد بود:

• ارکستراسیون مبتنی بر هوش مصنوعی: استفاده از هوش مصنوعی برای بهینه‌سازی پویا گردش‌های کاری و انطباق با شرایط متغیر.
• ارکستراسیون رویدادمحور: پذیرش معماری‌های رویدادمحور برای امکان‌پذیر ساختن ارکستراسیون پاسخگوتر و مقیاس‌پذیرتر.
• ارکستراسیون کم‌کد/بدون‌کد (Low-Code/No-Code): ارائه پلتفرم‌های کم‌کد/بدون‌کد برای توانمندسازی توسعه‌دهندگان شهروند برای ساخت و مدیریت ارکستراسیون‌های API.
• یکپارچه‌سازی با Service Mesh: یکپارچه‌سازی یکپارچه با فناوری‌های Service Mesh برای بهبود قابلیت مشاهده و کنترل بر میکروسرویس‌ها.

نتیجه‌گیری

ارکستراسیون API و ترکیب سرویس برای ساخت برنامه‌های کاربردی مقاوم، مقیاس‌پذیر و چابک در شرکت‌های مدرن ضروری هستند. با درک مزایا، چالش‌ها و استراتژی‌های پیاده‌سازی، می‌توانید از ارکستراسیون API برای آزاد کردن پتانسیل کامل معماری میکروسرویس‌های خود و پیشبرد نوآوری در کسب‌وکار استفاده کنید. همانطور که چشم‌انداز دیجیتال به تکامل خود ادامه می‌دهد، ارکستراسیون API نقش حیاتی‌تری در امکان‌پذیر ساختن یکپارچه‌سازی یکپارچه و ارائه تجربیات استثنایی برای مشتری ایفا خواهد کرد.