Microservices đã trở thành xu hướng kiến trúc hàng đầu trong phát triển phần mềm, đặc biệt là trong các hệ thống có yêu cầu cao về tính mở rộng và khả năng bảo trì. Tuy nhiên, liệu microservices có thực sự phù hợp với mọi hệ thống? Hãy cùng tìm hiểu chi tiết về microservices là gì, những ưu điểm và nhược điểm của microservices để quyết định cách ứng dụng phù hợp cho doanh nghiệp của bạn.
Microservices là gì?
Microservices là một kiến trúc phần mềm trong đó ứng dụng được chia thành nhiều dịch vụ nhỏ, độc lập, mỗi dịch vụ đảm nhận một chức năng cụ thể và có thể được phát triển, triển khai và bảo trì riêng biệt. Các dịch vụ này thường giao tiếp với nhau thông qua các giao thức như HTTP, REST, gRPC hoặc các hệ thống messaging (message queue).
Kiến trúc Microservices giúp các nhóm phát triển làm việc độc lập trên từng phần của hệ thống mà không ảnh hưởng đến toàn bộ ứng dụng, từ đó tăng tính linh hoạt, khả năng mở rộng và dễ bảo trì hơn so với kiến trúc monolithic truyền thống, nơi toàn bộ ứng dụng được xây dựng như một khối lớn. Mỗi microservice có thể sử dụng ngôn ngữ lập trình, công nghệ lưu trữ dữ liệu khác nhau tùy theo yêu cầu riêng của nó.
Ví dụ trong một ứng dụng thương mại điện tử, kiến trúc Microservices sẽ chia nhỏ thành các dịch vụ như microservice quản lý sản phẩm, microservice giỏ hàng, microservice thanh toán, microservice quản lý người dùng,… mỗi dịch vụ này hoạt động độc lập và giao tiếp với nhau để tạo thành hệ thống hoàn chỉnh.
Tóm lại, Microservices là cách tiếp cận xây dựng hệ thống phần mềm bằng cách phân tách ứng dụng thành các dịch vụ nhỏ, tự quản lý, có thể triển khai độc lập, giúp tăng tính mô-đun, linh hoạt và khả năng mở rộng cho hệ thống.
Ưu và nhược điểm của Microservices
Microservices là kiến trúc phần mềm chia nhỏ ứng dụng thành các dịch vụ độc lập, mỗi dịch vụ đảm nhận một chức năng riêng biệt. Dưới đây là những ưu và nhược điểm chính của kiến trúc Microservices được tổng hợp từ các nguồn uy tín như Atlassian, Akamai, Raygun, Shopify và Port.io.
Ưu điểm của Microservices
- Tăng khả năng mở rộng linh hoạt: Mỗi microservice hoạt động độc lập, cho phép mở rộng riêng biệt từng thành phần theo nhu cầu mà không ảnh hưởng đến toàn bộ hệ thống. Điều này giúp tối ưu tài nguyên và giảm chi phí vận hành, đặc biệt hiệu quả trong môi trường đám mây.
- Cô lập lỗi, tăng độ tin cậy hệ thống: Khi một dịch vụ gặp sự cố, lỗi chỉ giới hạn trong phạm vi microservice đó mà không làm sập toàn bộ ứng dụng, giúp hệ thống có khả năng phục hồi nhanh và duy trì hoạt động ổn định.
- Tăng năng suất và tốc độ phát triển: Các nhóm nhỏ có thể phát triển, triển khai và bảo trì các dịch vụ riêng biệt một cách độc lập, giảm sự phụ thuộc và ràng buộc giữa các nhóm, từ đó rút ngắn chu kỳ phát triển và đưa sản phẩm ra thị trường nhanh hơn.
- Linh hoạt trong lựa chọn công nghệ: Mỗi microservice có thể sử dụng ngôn ngữ lập trình, framework và công nghệ phù hợp nhất với chức năng của nó, tránh bị ràng buộc bởi một công nghệ duy nhất cho toàn hệ thống.
- Dễ dàng cập nhật và triển khai: Việc cập nhật hoặc sửa lỗi chỉ cần thực hiện trên microservice liên quan mà không cần phải triển khai lại toàn bộ ứng dụng, giảm thiểu rủi ro và gián đoạn dịch vụ.
Nhược điểm của Microservices
- Độ phức tạp cao trong quản lý và vận hành: Kiến trúc phân tán đòi hỏi hệ thống phải có cơ chế quản lý dịch vụ, giám sát, logging, và xử lý lỗi phức tạp hơn nhiều so với kiến trúc monolithic. Việc phối hợp giữa các microservices cũng tạo ra nhiều điểm thất bại tiềm năng.
- Chi phí bảo trì và phát triển tăng: Việc phát triển và duy trì nhiều dịch vụ riêng biệt đòi hỏi tài nguyên lớn hơn, từ đội ngũ kỹ thuật đến công cụ hỗ trợ, dẫn đến chi phí vận hành tăng cao.
- Khó khăn trong đảm bảo tính nhất quán dữ liệu: Mỗi microservice có thể quản lý cơ sở dữ liệu riêng, gây khó khăn trong việc đồng bộ và đảm bảo tính nhất quán dữ liệu trên toàn hệ thống, đặc biệt với các giao dịch phân tán.
- Tăng độ trễ và chi phí truyền thông giữa các dịch vụ: Giao tiếp qua mạng giữa các microservices có thể gây ra độ trễ và ảnh hưởng hiệu suất tổng thể, đồng thời cần xử lý các vấn đề về bảo mật và truyền thông an toàn.
- Yêu cầu kỹ năng và công cụ phức tạp: Để triển khai hiệu quả, đội ngũ phát triển cần có kiến thức sâu về các công nghệ như containerization, orchestration (ví dụ Kubernetes), DevOps, và các công cụ giám sát, tự động hóa.
- Khó khăn trong việc phát hiện và xử lý lỗi: Việc theo dõi và debug trong hệ thống phân tán đòi hỏi các công cụ giám sát và tracing phức tạp để nhanh chóng xác định nguyên nhân lỗi.
Microservices mang lại nhiều lợi ích vượt trội về khả năng mở rộng, linh hoạt công nghệ và tăng tốc phát triển phần mềm, rất phù hợp với các ứng dụng lớn, phức tạp và phát triển nhanh. Tuy nhiên, kiến trúc này cũng đi kèm với thách thức về độ phức tạp quản lý, chi phí vận hành và yêu cầu kỹ thuật cao. Do đó, doanh nghiệp cần cân nhắc kỹ lưỡng về quy mô dự án, đội ngũ kỹ thuật và mục tiêu kinh doanh trước khi áp dụng.
Kiến trúc của Microservices là gì?
Để hiểu hơn kiến trúc của Microservices là gì, hãy tiếp tục khám phá. Kiến trúc Microservices là một phương pháp thiết kế phần mềm, trong đó ứng dụng được chia thành nhiều dịch vụ nhỏ, gọi là Microservices.
Mỗi Microservice chịu trách nhiệm thực hiện một chức năng riêng biệt và có khả năng hoạt động độc lập với các dịch vụ khác. Điều này tương tự như nguyên tắc của hệ thống UNIX, nơi mỗi thành phần xử lý một nhiệm vụ cụ thể: tiếp nhận yêu cầu, thực hiện xử lý và trả về kết quả tương ứng, mà không ảnh hưởng đến các thành phần khác trong hệ thống. Microservices giúp cải thiện tính linh hoạt, dễ mở rộng và bảo trì hệ thống.
Kiến trúc Microservices chú trọng vào tính linh hoạt và khả năng thích ứng của hệ thống. Nó cho phép hệ thống phát triển dần dần, đối phó tốt hơn với những thay đổi và sự cố phát sinh.
Với cơ chế quản lý phi tập trung, mỗi dịch vụ nhỏ trong hệ thống được thiết kế để xử lý các vấn đề cụ thể và phức tạp một cách độc lập, giúp tối ưu hóa việc giải quyết sự cố và duy trì sự ổn định.
Ngoài ra, kiến trúc Microservices còn mang tính tiến hóa, đặc biệt phù hợp với các hệ thống phần mềm linh hoạt, nơi cần khả năng mở rộng và phục vụ nhiều loại thiết bị và nền tảng khác nhau.
Nhờ những ưu điểm trên, nhiều doanh nghiệp ưu tiên sử dụng kiến trúc Microservices để xây dựng hệ thống phần mềm vừa linh hoạt vừa hiệu quả, giúp họ dễ dàng điều chỉnh và mở rộng theo nhu cầu thực tế của thị trường và người dùng.
Phân biệt Microservices với API
Mô hình Microservices và API là hai khái niệm thường bị nhầm lẫn nhưng thực chất có vai trò và bản chất khác nhau trong phát triển phần mềm. Dưới đây là sự khác biệt giữa chúng:
Khái niệm
- Microservices là một kiến trúc phần mềm, trong đó ứng dụng được chia thành các dịch vụ nhỏ, độc lập, mỗi dịch vụ đảm nhận một chức năng nghiệp vụ riêng biệt và có thể tự vận hành, phát triển, triển khai độc lập.
- API (Application Programming Interface) là giao diện lập trình ứng dụng, là phương thức giao tiếp giữa các thành phần phần mềm hoặc giữa các dịch vụ với nhau. API định nghĩa cách thức các phần mềm tương tác, trao đổi dữ liệu và yêu cầu chức năng.
Vai trò và chức năng
- Microservices là “viên gạch” xây dựng nên ứng dụng, mỗi microservice bao gồm API, logic nghiệp vụ, dữ liệu riêng và các thành phần cần thiết để hoạt động độc lập.
- API là “chất kết dính” giúp các microservices hoặc các ứng dụng khác nhau giao tiếp, trao đổi thông tin với nhau thông qua các giao thức như HTTP/HTTPS, REST, SOAP, gRPC.
Mối quan hệ
- Microservices sử dụng API để cung cấp chức năng và giao tiếp với các dịch vụ khác.
- API không chỉ dùng trong kiến trúc microservices mà còn được dùng trong các ứng dụng monolithic hoặc giữa các hệ thống khác nhau.
Tương đồng
- Cả hai đều hỗ trợ phát triển ứng dụng nhanh, linh hoạt, giảm thiểu lỗi và rủi ro.
- Đều được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng đám mây và phân tán.
- Cả microservices và API đều giúp tăng khả năng mở rộng, bảo mật và dễ dàng bảo trì hệ thống.
Tóm lại:
Microservices là kiến trúc phân tách ứng dụng thành các dịch vụ nhỏ, độc lập, mỗi dịch vụ có thể tự vận hành và phát triển, API là giao diện giúp các microservices hoặc các ứng dụng khác giao tiếp với nhau và API là một phần không thể thiếu trong kiến trúc microservices, nhưng API cũng tồn tại độc lập trong nhiều mô hình phần mềm khác.
Hiểu rõ sự khác biệt và mối quan hệ này giúp doanh nghiệp và nhà phát triển lựa chọn và thiết kế hệ thống phần mềm hiệu quả, tối ưu khả năng mở rộng và bảo trì.
Khi nào nên sử dụng kiến trúc Microservices?
Dưới đây là một số trường hợp nên sử dụng kiến trúc microservices:
Phát triển ứng dụng App Native
Khi ứng dụng có nhiều tính năng và chức năng phức tạp, microservices giúp chia nhỏ thành các dịch vụ độc lập, dễ dàng phát triển và bảo trì từng phần riêng lẻ.
Nếu ứng dụng cần được mở rộng quy mô và cập nhật thường xuyên, microservices cho phép mở rộng và cập nhật từng dịch vụ một mà không ảnh hưởng đến toàn bộ ứng dụng. Khi ứng dụng sử dụng nhiều công nghệ và ngôn ngữ khác nhau, microservices cho phép sử dụng công nghệ phù hợp nhất cho từng dịch vụ.
Thiết kế và xây dựng Web API
Khi API cần được mở rộng quy mô và cập nhật thường xuyên, microservices giúp dễ dàng mở rộng và cập nhật từng dịch vụ API một. Nếu API cần được triển khai và quản lý độc lập, microservices cho phép mỗi dịch vụ API được triển khai và quản lý riêng biệt.
Khi API cần tích hợp với nhiều hệ thống khác nhau, microservices giúp dễ dàng tích hợp từng dịch vụ API với các hệ thống tương ứng.
Phát triển và tích hợp với các mô-đun IoT
Khi hệ thống IoT có nhiều thiết bị và cảm biến khác nhau, microservices giúp chia nhỏ thành các dịch vụ độc lập, dễ dàng tích hợp từng loại thiết bị. Nếu hệ thống IoT cần được mở rộng quy mô và cập nhật thường xuyên, microservices cho phép mở rộng và cập nhật từng dịch vụ một mà không ảnh hưởng đến toàn bộ hệ thống.
Khi hệ thống IoT cần xử lý lượng dữ liệu lớn, microservices giúp phân tán xử lý dữ liệu trên nhiều dịch vụ độc lập, cải thiện hiệu suất và khả năng mở rộng.
Mô hình Microservices phù hợp khi ứng dụng có nhiều tính năng phức tạp, cần được mở rộng quy mô và cập nhật thường xuyên, sử dụng nhiều công nghệ khác nhau, hoặc cần xử lý lượng dữ liệu lớn. Tuy nhiên, việc triển khai microservices cũng đòi hỏi sự quản lý và phối hợp tốt giữa các dịch vụ.
Chi phí phát triển Microservices
Để hiểu sâu hơn về chi phí phát triển microservices là gì, chúng ta có thể phân tích các yếu tố chính như sau:
Chi phí vận hành tăng cao
Một trong những chi phí lớn nhất khi phát triển và vận hành microservices là chi phí hạ tầng. Thay vì chỉ cần một ứng dụng duy nhất chạy trên một máy chủ (như trong kiến trúc monolithic), microservices yêu cầu nhiều dịch vụ độc lập, mỗi dịch vụ cần tài nguyên riêng như máy chủ, cơ sở dữ liệu, và bộ nhớ.
Mỗi microservice có thể yêu cầu một môi trường riêng biệt để đảm bảo tính độc lập và khả năng mở rộng. Điều này có thể dẫn đến việc tăng số lượng máy chủ hoặc dịch vụ cloud mà bạn cần quản lý.
Với microservices, bạn phải quản lý không chỉ môi trường sản xuất mà còn các môi trường kiểm thử, phát triển, điều này có thể làm tăng chi phí vận hành.
Yêu cầu kỹ năng DevOps cao
Việc triển khai và duy trì hệ thống microservices đòi hỏi đội ngũ phát triển phải có kỹ năng về DevOps, bởi microservices yêu cầu CI/CD pipelines, quản lý container với các công cụ như Docker và Kubernetes, cũng như khả năng theo dõi và quản lý phiên bản dịch vụ. Kỹ năng DevOps đòi hỏi sự đầu tư về thời gian, công sức và đôi khi là cả chi phí đào tạo.
Để quản lý hệ thống microservices hiệu quả, bạn cần thiết lập các công cụ tự động hóa quá trình triển khai và kiểm tra như Jenkins, CircleCI hoặc GitLab CI. Chi phí sử dụng và triển khai các công cụ này có thể tăng lên tùy vào quy mô hệ thống.
Do microservices đòi hỏi nhiều kiến thức chuyên sâu về DevOps, việc tuyển dụng các kỹ sư DevOps có kinh nghiệm cũng sẽ làm tăng chi phí phát triển và duy trì hệ thống.
Phức tạp trong giao tiếp giữa các dịch vụ
Trong kiến trúc microservices, các dịch vụ phải giao tiếp với nhau thông qua các giao thức như HTTP/REST, gRPC, hoặc message queues. Việc thiết kế và quản lý giao tiếp này phức tạp hơn nhiều so với việc xử lý các chức năng nội bộ trong một hệ thống monolithic.
Khi có sự cố xảy ra trong quá trình giao tiếp giữa các microservices, việc xử lý và khôi phục lại trạng thái hệ thống trở nên khó khăn và tốn nhiều công sức hơn.
API Gateway đóng vai trò trung gian giữa người dùng và các microservices. Việc cấu hình và quản lý một API Gateway cho nhiều dịch vụ yêu cầu đầu tư lớn vào tài nguyên và kỹ thuật.
Chi phí quản lý phiên bản và duy trì dịch vụ
Microservices cho phép bạn triển khai và cập nhật các dịch vụ một cách độc lập, nhưng điều này cũng dẫn đến sự phức tạp trong việc quản lý các phiên bản dịch vụ khác nhau. Với sự tăng trưởng của số lượng microservices, việc duy trì và theo dõi tất cả các phiên bản có thể trở nên khó khăn và tốn kém.
Khi hệ thống lớn hơn và có nhiều microservice hơn, việc đồng bộ các phiên bản và đảm bảo tính tương thích giữa chúng đòi hỏi một quy trình quản lý nghiêm ngặt.
Do microservices phát triển nhanh chóng và thường xuyên cần cập nhật các tính năng, việc quản lý quá trình cập nhật trở nên phức tạp và đòi hỏi nhiều tài nguyên.
Xử lý phức tạp trong hệ thống phân tán
Microservices là một dạng kiến trúc phân tán, do đó việc xử lý, giám sát và quản lý sự cố trong hệ thống đòi hỏi nhiều công cụ và kỹ năng hơn. Bạn cần có các hệ thống monitoring (giám sát) và logging (ghi nhật ký) chuyên dụng để có thể theo dõi tình trạng của từng microservice, phát hiện sự cố nhanh chóng và đưa ra biện pháp xử lý kịp thời.
Các hệ thống microservices cần các công cụ giám sát như Prometheus, Grafana, hoặc ELK Stack để theo dõi hiệu suất, lưu lượng và trạng thái hoạt động của từng dịch vụ. Việc triển khai và quản lý các công cụ này cũng làm tăng chi phí.
Việc khắc phục sự cố trong một hệ thống phân tán như microservices khó khăn hơn so với các hệ thống tập trung. Điều này có thể dẫn đến việc mất thêm thời gian và tài nguyên khi xảy ra lỗi.
6 lưu ý khi thiết kế kiến trúc Microservices
Khi xây dựng kiến trúc Microservices, việc tuân thủ 6 nguyên tắc quan trọng sau sẽ giúp đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả và ổn định:
- Áp dụng Nguyên tắc Trách nhiệm Đơn (Single Responsibility Principle – SRP): Mỗi Microservice nên đảm nhận một nhiệm vụ cụ thể trong phạm vi riêng biệt. Điều này hỗ trợ quá trình phát triển và triển khai diễn ra thuận lợi và dễ quản lý hơn.
- Phân chia Microservice theo chức năng nghiệp vụ: Cần xác định rõ ràng và giới hạn từng Microservice dựa vào các chức năng kinh doanh thực tế. Cách phân chia hợp lý giúp hệ thống đáp ứng đúng các yêu cầu từ phía doanh nghiệp.
- Triển khai và phát triển độc lập từng Microservice: Mỗi Microservice nên được thiết kế để có thể phát triển và triển khai riêng biệt. Điều này tạo điều kiện cho các nhóm phát triển hoạt động độc lập mà không ảnh hưởng đến toàn bộ kiến trúc tổng thể.
- Tập trung vào giải quyết bài toán nghiệp vụ thay vì chia nhỏ hệ thống: Mục tiêu của Microservices là giải quyết các vấn đề cụ thể của nghiệp vụ, chứ không đơn thuần chỉ là chia nhỏ hệ thống thành nhiều dịch vụ nhỏ.
- Điều chỉnh kích thước Microservice một cách hợp lý: Một Microservice nên vừa đủ để xử lý một chức năng cụ thể trong hệ thống. Tránh thiết kế dịch vụ quá lớn hoặc quá nhỏ để đảm bảo tính tối ưu và dễ quản lý.
- Tránh quá tải chức năng và đảm bảo đơn giản trong giao tiếp: Không nên tích hợp quá nhiều chức năng phụ vào một Microservice. Đồng thời, định dạng thông điệp giao tiếp giữa các dịch vụ nên đơn giản, dễ hiểu để tăng tính linh hoạt và khả năng mở rộng của hệ thống.
Việc thực hiện nghiêm túc 6 nguyên tắc trên sẽ góp phần xây dựng một kiến trúc Microservices hiệu quả, dễ quản lý và phù hợp với các yêu cầu kinh doanh ngày càng linh hoạt.
Microservices là một kiến trúc mạnh mẽ và linh hoạt, phù hợp với các ứng dụng lớn yêu cầu khả năng mở rộng và bảo trì dễ dàng. Tuy nhiên, việc triển khai microservices đòi hỏi sự chuẩn bị kỹ lưỡng về công nghệ, kỹ năng và tài nguyên. Nếu bạn đang tìm kiếm một giải pháp cho hệ thống của mình, InterData khuyên rằng bạn hãy cân nhắc những ưu và nhược điểm của microservices là gì trước khi ra quyết định.
