Ngày nay, các doanh nghiệp thường xây dựng ứng dụng phần mềm dễ bảo trì và triển khai và có khả năng xử lý nhiều nhiệm vụ. Bài viết này của CIT Group sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về kiến trúc Microservice hiện đang được sử dụng trong phát triển phần mềm.
Kiến trúc Microservice là gì?
Kiến trúc microservice là một phương pháp thiết kế phần mềm trong đó ứng dụng được chia thành nhiều dịch vụ nhỏ độc lập và giao tiếp với nhau thông qua API. Mỗi dịch vụ thực hiện một chức năng cụ thể.
Các hệ thống phức tạp, yêu cầu sự linh hoạt và khả năng mở rộng cao, thường sử dụng kiến trúc microservice. Tuy nhiên, các vấn đề như quản lý độ phức tạp và giao tiếp giữa các dịch vụ là một phần của nó.
Mô hình kiến trúc Microservice
Theo kiến trúc trên, một ứng dụng được chia thành một nhóm các microservice. Mỗi kiến trúc microservice là một dịch vụ có khả năng hoạt động và hoạt động độc lập. Chúng không giống nhau về mã nguồn, hoạt động và dữ liệu.
Mỗi kiến trúc microservice có nơi chứa dữ liệu và chỉ nó có thể truy cập vùng dữ liệu này. Do tính độc lập của chúng, các microservice giao tiếp với nhau thông qua một thành phần trung gian được gọi là API gateway. Có thể thấy rằng API gateway đóng một vai trò quan trọng trong mô hình kiến trúc microservice. Mọi yêu cầu và phản hồi được gửi đến nó.
Các đặc trưng của mô hình Microservice
Tính độc lập
Các kiến trúc microservice hoạt động tách biệt trong hệ thống, do đó việc xây dựng một microservice cũng tách biệt với việc xây dựng các microservice khác. Để tạo điều kiện thuận lợi cho việc phát triển và duy trì các microservice, người phát triển thường phải viết các script được tạo riêng cho mỗi microservice.
Mỗi kiến trúc microservice có thể được thay thế và mở rộng dễ dàng do sự khác biệt này. Hơn nữa, nó hỗ trợ phát triển các microservice linh động hơn. Các microservice có thể được tạo ra bởi các nhóm khác nhau, sử dụng các ngôn ngữ khác nhau và tiến độ phát triển dự án nhanh hơn vì mỗi nhóm có thể chủ động quản lý phần việc của mình.
Tính chuyên biệt
Mỗi kiến trúc microservice là một dịch vụ riêng biệt có thể hoạt động độc lập và thường đại diện cho một tính năng mà các công ty muốn cung cấp cho người dùng. Do đó, người thiết kế hệ thống microservice phải hiểu rõ về hoạt động kinh doanh của công ty. Các đầu vào đầu ra và chức năng của mỗi microservice phải được định nghĩa rõ ràng.
Phòng chống lỗi
Kiến trúc microservice được phát triển để áp dụng cho các hệ thống vô cùng lớn. Nó sử dụng phương pháp chia để trị, một phương pháp giúp áp dụng các công cụ và kỹ thuật giám sát, phòng chống lỗi phần mềm và lỗi hệ thống.
Khi một thành phần trong hệ thống bị lỗi, nó có thể dễ dàng được thay thế bằng các thành phần dự phòng. Trong quá trình thay thế thành phần bị lỗi, các thành phần khác trong hệ thống vẫn hoạt động bình thường, do đó hoạt động của toàn bộ hệ thống sẽ không bị ảnh hưởng hoặc
Kích thước nhỏ gọn (Small Size)
Dịch vụ nhỏ: Mỗi dịch vụ tập trung vào một chức năng kinh doanh cụ thể để dễ dàng hiểu và quản lý.
Dễ thay đổi: Thay đổi một dịch vụ nhỏ sẽ khó hơn là thay đổi toàn bộ ứng dụng.
Ngôn ngữ và công nghệ khác nhau (Heterogeneous Technologies):
Tự do lựa chọn: Phù hợp với từng yêu cầu cụ thể, các dịch vụ có thể được tạo bằng nhiều công cụ, ngôn ngữ lập trình và framework khác nhau.
Đa dạng công nghệ: Điều này giúp các doanh nghiệp tận dụng các công nghệ mới nhất và phù hợp nhất cho từng dịch vụ của họ.
Dữ liệu phân tán (Decentralized Data Management):
Dữ liệu riêng: Mỗi dịch vụ có thể có cơ sở dữ liệu riêng để quản lý dữ liệu liên quan đến các nhiệm vụ của họ.
Truy vấn dữ liệu: Các dịch vụ có thể tương tác với nhau thông qua API để truy vấn dữ liệu khi cần thiết.
Quản lý dịch vụ tự động (Automated Service Management):
Triển khai tự động: Triển khai, quản lý và giám sát các dịch vụ bằng cách sử dụng các công cụ tự động hóa.
Cân bằng tải: Điều này tự động chia tải lượng làm việc giữa các instance của dịch vụ.
Fail-fast:
Phát hiện lỗi sớm: Khi một dịch vụ gặp lỗi, nó sẽ được phát hiện nhanh chóng và được cách ly, ảnh hưởng đến các dịch vụ khác một cách hạn chế.
Khả năng phục hồi: Các dịch vụ có thể được sửa chữa hoặc khởi động lại nhanh chóng.
Các ưu và nhược điểm của mô hình kiến trúc Microservice
Ưu điểm
- Cho phép lập trình viên linh hoạt hơn trong việc phát triển và triển khai các microservice bằng nhiều ngôn ngữ, công cụ và nền tảng. Tuy nhiên, không nên sử dụng nhiều ngôn ngữ trong một hệ thống.
- Một nhóm nhỏ có thể phát triển một microservice. Do đó, việc quản lý sẽ trở nên đơn giản hơn.
- Tự động tích hợp và tự động triển khai (CI-CD) có thể được thực hiện dễ dàng với các công cụ như Jenkins, Hudson
- Mỗi kiến trúc microservice có kích thước nhỏ, giúp các lập trình viên dễ dàng đọc và hiểu source code. Do đó, các thành viên mới vào đội sẽ nhanh chóng hòa nhập và đóng góp cho đội.
- Các microservice khởi động nhanh tăng tốc độ kiểm thử.
- Mở rộng và tích hợp với các dịch vụ của bên thứ ba dễ dàng.
- Cô lập lỗi tốt hơn cho phép các microservice khác hoạt động bình thường ngay cả khi một kiến trúc microservice bị lỗi và ngừng hoạt động. Một lỗi nhỏ trong mô hình nguyên khối có thể khiến cả hệ thống ngừng hoạt động.
- Khi cần thay đổi một thành phần, chỉ cần sửa đổi, cập nhật và triển khai lại thành phần đó, không cần phải triển khai lại toàn bộ hệ thống.
Nhược điểm
- Bản chất của hệ thống phân tán là nguyên nhân gây ra nhược điểm của kiến trúc microservice.
- Hệ thống microservice phức tạp hơn nhiều so với hệ thống nguyên khối.
- Khi kiến trúc nguyên khối được sử dụng để thực hiện phần giao tiếp giữa các microservice, các lập trình viên phải tốn nhiều thời gian hơn để thực hiện phần này.
- Các kiến trúc microservice thường được xây dựng trong docker container và giao tiếp với nhau thông qua các API REST. Do giới hạn tốc độ truyền tải của các giao thức và tốc độ mạng, việc này làm giảm đáng kể hiệu năng của toàn bộ chương trình ứng dụng. Ngoài ra, khi các kết nối bị lỗi, việc giao tiếp giữa các microservice có thể bị lỗi.
- Tính toán kích cỡ của một kiến trúc microservice là cần thiết. Một microservice có thể trở thành một ứng dụng theo kiến trúc nguyên khối nếu nó quá lớn. Nếu một microservice quá nhỏ, độ phức tạp của hệ thống sẽ tăng lên, khiến nó khó hiểu hơn. Khi điều này xảy ra, việc quản lý giám sát và triển khai hệ thống sẽ trở nên khó khăn hơn.
- Khi số lượng ứng dụng và microservice tăng lên, các lập trình viên thường sử dụng các công cụ mã nguồn mở hoặc của bên thứ 3. Nhưng việc tích hợp các công cụ này làm cho hệ thống khó kiểm soát và có thể dính mã độc làm cho hệ thống kém an toàn.
Thiết kế phần mềm theo kiến trúc Microservice
Mỗi microservice nên có một database riêng biệt
Vì vậy, microservice có tính đóng gói cao được đảm bảo. Tuy nhiên, việc phân chia nơi chứa dữ liệu cho mỗi microservice không phải là vấn đề đơn giản; thực tế là nó là thách thức lớn nhất khi nói đến việc thiết kế ứng dụng phần mềm dựa trên kiến trúc microservice. Do đó, thiết kế sử dụng database chung cho nhiều microservice là lựa chọn phổ biến.
Một hạn chế của phương pháp này là khi mô hình database cần thay đổi cho một microservice (1), nó sẽ ảnh hưởng và gây lỗi cho các microservice khác sử dụng database này chung. Để sửa lỗi, toàn bộ microservice còn lại phải được thay đổi và cập nhật để chúng có thể hoạt động theo quy trình mới.
Giữ source code của microservice ở mức hợp lý
Như đã nói, ưu và nhược điểm của microservice Microservices không nên có source code quá nhỏ hoặc quá lớn. Tuy nhiên, vì không có một con số định lượng, nên việc quyết định kích thước của một microservice thường phụ thuộc vào kinh nghiệm và cảm tính.
Tạo build script cho mỗi microservice
Để đóng gói microservice vào bên trong một hình ảnh Docker, bản sưu tập có thể là một file Bash hoặc một hình ảnh Docker.
Triển khai mỗi microservice bên trong một app (docker container)
Việc triển khai mỗi microservice trong một docker container mang lại nhiều lợi ích cho việc triển khai và mở rộng ứng dụng, cũng như cho phép phân chia tài nguyên phần cứng cho mỗi microservice. Hiện có rất nhiều công cụ hỗ trợ việc liên tục triển khai và tích hợp hệ thống microservice.
Các công cụ này tăng hiệu quả làm việc cho các lập trình viên và giảm thời gian phôi phối sản phẩm phần mềm. Ngoài ra, chúng đòi hỏi mỗi microservice phải được đóng gói trong một hình ảnh Docker và được triển khai trên các ứng dụng.
Stateless server
Khi một yêu cầu được gửi đến server thì một phiên làm việc (session) được mở ra, kèm theo đó là các thông tin của phiên. Stateless server là server không lưu thông tin của phiên. Mà thông tin về phiên được lưu ở một nơi khác, như caching server chẳng hạn.
Điều này rất quan trọng vì mỗi microservice thường được đóng gói thành hình ảnh Docker. Khi chúng ta muốn cập nhật một microservice, chúng ta phải cập nhật hình ảnh Docker.
Khi chạy hình ảnh Docker mới – tức là xóa bỏ container cũ và tạo container mới dựa trên hình ảnh mới – tất cả thông tin phiên hoạt động trong container cũ sẽ bị mất, và thông tin phiên thường bao gồm thông tin mà client Nếu thùng không có chức năng, thông tin của phiên sẽ không được lưu trữ.
6 quy tắc cần tuân thủ khi thiết kế kiến trúc Microservices
Khi thiết kế kiến trúc microservices, có sáu nguyên tắc quan trọng cần tuân theo để xây dựng một kiến trúc tốt:
- Nguyên tắc một trách nhiệm (SRP): Mỗi microservice nên chỉ chịu trách nhiệm cho một phạm vi và các nhiệm vụ nhất định. Điều này làm cho việc phát triển và triển khai trở nên dễ dàng hơn.
- Các microservice nên được xác định và giới hạn dựa trên các chức năng nghiệp vụ thực tế. Để đáp ứng các yêu cầu kinh doanh cụ thể, các dịch vụ nên được phân chia một cách logic và hợp lý.
- Đảm bảo rằng mỗi Microservice có khả năng phát triển và triển khai một cách độc lập. Điều này cho phép nhóm làm việc độc lập trên các dịch vụ khác nhau mà không ảnh hưởng đến toàn bộ hệ thống.
- Mục tiêu của thiết kế kiến trúc Microservices là đáp ứng một mục tiêu cụ thể, ngoài việc tạo ra các dịch vụ nhỏ hơn. Việc giải quyết các vấn đề kinh doanh và đáp ứng nhu cầu chức năng nên là mục tiêu chính của kiến trúc microservices.
- Microservice có khả năng đáp ứng nhu cầu của một chức năng trong hệ thống. Microservice phải phù hợp với chức năng cụ thể của nó, không quá lớn hoặc quá nhỏ.
- Tránh microservice có quá nhiều hỗ trợ và chức năng. Đồng thời, đảm bảo định dạng thông báo và thông tin giữa các Microservice dễ hiểu và linh hoạt để tăng khả năng quản lý hệ thống và tính linh hoạt.
Do đó, việc xây dựng một kiến trúc Microservice tốt có thể được thực hiện bằng cách tuân thủ sáu nguyên tắc trên. Những nguyên tắc này cho phép quản lý dễ dàng, tăng tính linh hoạt và đáp ứng một cách hiệu quả các yêu cầu của doanh nghiệp.
