Bạn đang tìm kiếm giải pháp tối ưu chi phí, tăng tốc độ triển khai ứng dụng và giảm gánh nặng quản lý hạ tầng? Serverless, hay điện toán phi máy chủ, chính là câu trả lời. Mô hình Serverless giúp bạn tập trung vào việc viết code mà không cần bận tâm đến việc quản lý máy chủ, mang lại sự linh hoạt và hiệu quả đáng kể. Bài viết này của InterData sẽ đi sâu vào giải đáp Serverless là gì, từ cách thức hoạt động, lợi ích, hạn chế đến ứng dụng thực tế của phi máy chủ.
Serverless là gì?
Serverless (phi máy chủ) là một mô hình thực thi điện toán đám mây, nơi nhà cung cấp dịch vụ đám mây tự động quản lý toàn bộ cơ sở hạ tầng bao gồm việc cấp phát, duy trì và mở rộng máy chủ, để bạn chỉ cần tập trung vào logic kinh doanh.
Khái niệm “phi máy chủ” không có nghĩa là không có máy chủ nào tồn tại. Thay vào đó, nó ám chỉ việc bạn, với tư cách là nhà phát triển hoặc quản lý, không cần phải trực tiếp quản lý, cấu hình hay bảo trì chúng.
Serverless Computing thường được chia thành hai mô hình dịch vụ chính là FaaS và BaaS:
- FaaS (Function as a Service): Đây là phần cốt lõi của Serverless, cho phép bạn triển khai các hàm (functions) hoặc đoạn code nhỏ được kích hoạt bởi các sự kiện. AWS Lambda, Azure Functions, Google Cloud Functions là những ví dụ điển hình.
- BaaS (Backend as a Service): Cung cấp các dịch vụ backend được quản lý hoàn toàn như cơ sở dữ liệu, xác thực người dùng, lưu trữ tệp tin mà không cần quản lý máy chủ. Ví dụ bao gồm Firebase, Auth0.
Các thành phần chính của Serverless
Kiến trúc Serverless bao gồm 5 thành phần chính:
- Dịch vụ xác thực (Authentication Service): Dịch vụ này dùng để xác thực người dùng từ xa hoặc kết nối người dùng với ứng dụng và các dịch vụ.
- Cơ sở dữ liệu sản phẩm (Product Database): Mọi dữ liệu đều được chuyển đến một hệ thống kho quản lý. Trong kho quản lý, dữ liệu sẽ được phân chia thành từng phần để tránh tình trạng quá tải.
- Máy khách (Client): Các logic như phiên làm việc của người dùng (user session) sẽ được xử lý ở phía máy khách.
- Chức năng tìm kiếm (Search Function): Các doanh nghiệp có thể sử dụng API Gateway. Các yêu cầu từ máy khách sẽ được gửi qua HTTP để tìm kiếm dữ liệu từ kho và sau đó phản hồi kết quả về máy khách.
- Chức năng đặt hàng (Purchase Function): Các logic sẽ được chia thành các khối riêng biệt để xử lý.
Serverless hoạt động như thế nào?
Serverless hoạt động dựa trên cơ chế kích hoạt theo sự kiện (event-driven). Điều này có nghĩa là code của bạn chỉ chạy khi có một sự kiện cụ thể xảy ra. Khi không có sự kiện nào, hàm của bạn sẽ ở trạng thái “ngủ đông” và không tiêu tốn tài nguyên.
Khi một sự kiện được kích hoạt, nhà cung cấp đám mây sẽ tự động cấp phát tài nguyên, chạy hàm của bạn, và sau đó giải phóng tài nguyên khi hàm hoàn thành. Bạn chỉ trả tiền cho khoảng thời gian hàm thực sự chạy.
Ví dụ, hãy tưởng tượng bạn có một ứng dụng web. Thay vì có một máy chủ chạy liên tục để xử lý tất cả các yêu cầu, với Serverless, mỗi yêu cầu (ví dụ: người dùng nhấp vào nút “Đăng ký”) sẽ kích hoạt một hàm cụ thể. Hàm này sẽ xử lý yêu cầu đó và sau đó “tắt đi” cho đến khi có yêu cầu tiếp theo. Điều này giúp tối ưu hóa chi phí và tài nguyên.
Lợi ích của Serverless
Serverless mang lại nhiều lợi ích đáng kể, giúp các doanh nghiệp và nhà phát triển tối ưu hóa hoạt động. Đây là những lý do tại sao Serverless trở thành một lựa chọn hấp dẫn.
Giảm chi phí vận hành
Với Serverless Computing, bạn chỉ trả tiền cho lượng tài nguyên mà code của bạn thực sự sử dụng. Không có chi phí cho máy chủ nhàn rỗi hay chi phí dự phòng. Điều này đặc biệt hữu ích cho các ứng dụng có lưu lượng truy cập biến động, giúp tiết kiệm đáng kể so với việc duy trì máy chủ 24/7.
Một nghiên cứu của Cloud Native Computing Foundation (CNCF) năm 2021 chỉ ra rằng các tổ chức sử dụng Serverless đã giảm trung bình 30% chi phí vận hành đám mây.
Khả năng mở rộng (Scalability) linh hoạt
Hệ thống Serverless có khả năng tự động mở rộng (scale up) hoặc thu hẹp (scale down) theo nhu cầu. Khi có hàng ngàn yêu cầu đồng thời, nhà cung cấp đám mây sẽ tự động khởi tạo nhiều instance của hàm của bạn để xử lý. Khi lưu lượng truy cập giảm, các instance thừa sẽ được giải phóng.
Bạn không cần lo lắng về việc cấu hình hay quản lý khả năng mở rộng. Điều này đảm bảo ứng dụng của bạn luôn đáp ứng được nhu cầu người dùng, bất kể lưu lượng truy cập tăng đột biến.
Tăng tốc độ triển khai
Với Serverless, bạn không cần mất thời gian cấp phát, cấu hình hay quản lý máy chủ. Nhà phát triển có thể tập trung hoàn toàn vào việc viết code logic nghiệp vụ. Điều này giúp đẩy nhanh đáng kể chu trình phát triển và triển khai sản phẩm.
Các đội ngũ có thể nhanh chóng thử nghiệm ý tưởng mới và đưa các tính năng ra thị trường sớm hơn. Theo báo cáo của Datadog, các công ty sử dụng Serverless có thời gian triển khai code nhanh hơn 15% so với các kiến trúc truyền thống.
Giảm gánh nặng quản lý hạ tầng
Một trong những lợi ích lớn nhất của Serverless là việc nhà cung cấp dịch vụ đám mây chịu trách nhiệm hoàn toàn về cơ sở hạ tầng. Điều này bao gồm việc vá lỗi bảo mật, cập nhật phần mềm, quản lý hệ điều hành và cân bằng tải.
Đội ngũ IT của bạn có thể chuyển trọng tâm từ các tác vụ vận hành sang phát triển các tính năng mới và cải thiện trải nghiệm người dùng. Điều này giải phóng nguồn lực quý giá cho các hoạt động mang lại giá trị cao hơn.
Hạn chế của Serverless
Mặc dù Serverless mang lại nhiều lợi ích, nhưng cũng có những thách thức và hạn chế cần được cân nhắc kỹ lưỡng trước khi áp dụng. Cùng tìm hiểu những hạn chế của mô hình Serverless là gì nhé!
Cold Start
Cold Start (khởi động lạnh) là hiện tượng độ trễ xảy ra khi một hàm Serverless được gọi lần đầu tiên hoặc sau một khoảng thời gian không hoạt động. Khi đó, nhà cung cấp đám mây cần khởi tạo một môi trường mới để chạy hàm.
Thời gian khởi động lạnh có thể kéo dài từ vài trăm mili giây đến vài giây, tùy thuộc vào ngôn ngữ lập trình và tài nguyên của hàm. Điều này có thể ảnh hưởng đến trải nghiệm người dùng đối với các ứng dụng yêu cầu phản hồi tức thì.
Vendor Lock-in
Việc sử dụng Serverless Computing thường đồng nghĩa với việc bạn phụ thuộc vào một nhà cung cấp dịch vụ đám mây cụ thể (ví dụ: AWS Lambda, Azure Functions). Mỗi nền tảng có các API và cấu hình riêng biệt.
Điều này có thể gây khó khăn nếu bạn muốn di chuyển ứng dụng sang một nhà cung cấp khác trong tương lai. Việc chuyển đổi có thể tốn kém thời gian và nguồn lực đáng kể.
Giới hạn về tài nguyên và thời gian chạy
Các hàm Serverless thường có giới hạn về tài nguyên (CPU, bộ nhớ) và thời gian thực thi tối đa. Ví dụ, một hàm AWS Lambda có thể chạy tối đa 15 phút.
Điều này có nghĩa là Serverless không phù hợp cho các tác vụ xử lý dữ liệu lớn, phức tạp hoặc các ứng dụng cần chạy liên tục trong thời gian dài. Bạn cần thiết kế các hàm nhỏ, tập trung vào một nhiệm vụ cụ thể.
Debugging và Monitoring phức tạp
Khi ứng dụng được phân chia thành nhiều hàm Serverless nhỏ, việc gỡ lỗi (debugging) và giám sát (monitoring) có thể trở nên phức tạp hơn. Theo dõi luồng dữ liệu qua nhiều hàm và dịch vụ khác nhau đòi hỏi các công cụ chuyên biệt.
Việc tái tạo lỗi trong môi trường phát triển cũng có thể khó khăn do tính chất phân tán và theo sự kiện của Serverless. Các công cụ giám sát hiệu năng ứng dụng (APM) chuyên biệt cho Serverless là cần thiết để khắc phục vấn đề này.
So sánh Serverless với Server, Containers
Để hiểu rõ hơn về vị trí của Serverless, hãy cùng InterData so sánh nó với các mô hình điện toán và kiến trúc phần mềm phổ biến khác.
Serverless vs. Server
Trong mô hình máy chủ truyền thống (on-premise hoặc IaaS), bạn phải tự quản lý mọi thứ từ phần cứng, hệ điều hành đến phần mềm ứng dụng. Bạn chịu trách nhiệm về việc cấp phát, bảo trì, vá lỗi bảo mật và mở rộng máy chủ.
Ngược lại, Serverless loại bỏ hoàn toàn gánh nặng quản lý hạ tầng cho bạn. Bạn chỉ cần tải code lên và nhà cung cấp sẽ lo phần còn lại. Điều này giúp giảm chi phí vận hành và tăng tốc độ phát triển đáng kể.
Tuy nhiên, máy chủ truyền thống cung cấp quyền kiểm soát hoàn toàn và không gặp vấn đề “cold start” hay giới hạn thời gian chạy.
Serverless vs. Containers (Docker/Kubernetes)
Containers (ví dụ: Docker) đóng gói ứng dụng và tất cả các phụ thuộc của nó vào một gói độc lập, đảm bảo ứng dụng chạy nhất quán ở mọi môi trường. Kubernetes là một hệ thống điều phối các container, giúp triển khai và quản lý chúng ở quy mô lớn.
Cả Serverless và Containers đều mang lại khả năng mở rộng và hiệu quả. Tuy nhiên, với Containers, bạn vẫn cần quản lý môi trường chạy container và cơ sở hạ tầng Kubernetes. Với Serverless, mọi thứ đều được quản lý tự động.
Serverless thích hợp cho các tác vụ ngắn, rời rạc, theo sự kiện. Containers phù hợp hơn cho các ứng dụng chạy liên tục, phức tạp và yêu cầu kiểm soát chặt chẽ môi trường.
Serverless vs. Microservices
Microservices là một kiến trúc phần mềm trong đó một ứng dụng lớn được chia thành nhiều dịch vụ nhỏ, độc lập, có thể triển khai và mở rộng riêng biệt. Serverless có thể là một công nghệ lý tưởng để triển khai kiến trúc microservices.
Mỗi microservice có thể được triển khai dưới dạng một hoặc nhiều hàm Serverless. Điều này giúp tận dụng lợi ích của cả hai: tính độc lập của microservices và khả năng quản lý tự động của Serverless.
Tuy nhiên, Serverless không phải là một yêu cầu bắt buộc để có kiến trúc microservices, bạn có thể triển khai microservices trên máy chủ ảo hoặc container.
Các nhà cung cấp dịch vụ Serverless uy tín
Thị trường Serverless hiện đang được dẫn dắt bởi các nhà cung cấp dịch vụ đám mây lớn, mỗi nhà cung cấp đều có các dịch vụ Serverless riêng.
AWS Lambda
AWS Lambda của Amazon Web Services là dịch vụ Function-as-a-Service (FaaS) tiên phong và phổ biến nhất. Lambda cho phép bạn chạy code mà không cần cấp phát hoặc quản lý máy chủ. Nó hỗ trợ nhiều ngôn ngữ lập trình và có thể được tích hợp với hàng trăm dịch vụ AWS khác.
Lambda được sử dụng rộng rãi để xây dựng các API, xử lý sự kiện dữ liệu, hoặc chạy các tác vụ backend theo lịch trình.
Azure Functions
Azure Functions của Microsoft Azure là đối thủ cạnh tranh trực tiếp với AWS Lambda. Nó cho phép bạn xây dựng các ứng dụng không máy chủ dựa trên các sự kiện, hỗ trợ nhiều ngôn ngữ lập trình như C#, JavaScript, Python.
Azure Functions được tích hợp chặt chẽ với hệ sinh thái Azure, bao gồm Azure Storage, Azure Cosmos DB, và Azure Event Grid, giúp xây dựng các giải pháp toàn diện.
Google Cloud Functions
Google Cloud Functions là dịch vụ FaaS của Google Cloud Platform. Nó cho phép bạn viết và triển khai các hàm được kích hoạt bởi các sự kiện từ môi trường Google Cloud hoặc các hệ thống bên ngoài.
Google Cloud Functions hỗ trợ Node.js, Python, Go, Java, .NET Core và Ruby, cung cấp sự linh hoạt cho các nhà phát triển.
Ứng dụng thực tế của Serverless
Serverless đang được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực và mang lại hiệu quả cao. Dưới đây, InterData sẽ gợi ý một số trường hợp sử dụng phổ biến để bạn có thể hiểu rõ Serverless Computing là gì.
Xây dựng API và Backend
Serverless là lựa chọn lý tưởng để xây dựng các API RESTful hoặc GraphQL API nhẹ. Mỗi endpoint API có thể ánh xạ tới một hàm Serverless. Khi có yêu cầu HTTP đến, hàm tương ứng sẽ được kích hoạt để xử lý và trả về phản hồi.
Ví dụ, một ứng dụng di động có thể sử dụng các hàm Serverless để xử lý việc đăng nhập, đăng ký người dùng, hoặc lấy dữ liệu từ cơ sở dữ liệu.
Xử lý dữ liệu thời gian thực
Serverless rất phù hợp cho các tác vụ xử lý dữ liệu theo thời gian thực (real-time data processing). Ví dụ, khi một tệp mới được tải lên Amazon S3, một hàm Serverless có thể tự động được kích hoạt để nén tệp, thay đổi kích thước hình ảnh hoặc phân tích nội dung.
Điều này đặc biệt hữu ích trong các ứng dụng IoT, xử lý luồng dữ liệu từ cảm biến hoặc các hệ thống phân tích nhật ký (logging).
Chatbots và Trợ lý ảo
Backend cho các ứng dụng chatbot và trợ lý ảo thường yêu cầu khả năng mở rộng linh hoạt để xử lý lượng lớn yêu cầu đột biến. Serverless cung cấp một giải pháp hiệu quả cho việc này. Mỗi tin nhắn hoặc lệnh từ người dùng có thể kích hoạt một hàm Serverless để xử lý logic và trả lời.
Việc này giúp giảm chi phí và đơn giản hóa việc quản lý cơ sở hạ tầng cho các bot.
Tự động hóa công việc Backend
Serverless có thể được sử dụng để tự động hóa nhiều tác vụ backend định kỳ hoặc theo sự kiện. Ví dụ, bạn có thể thiết lập một hàm Serverless để chạy mỗi đêm để sao lưu cơ sở dữ liệu, gửi email báo cáo hàng ngày, hoặc xử lý các hàng đợi tin nhắn.
Điều này giúp giảm sự can thiệp thủ công và đảm bảo các quy trình tự động được thực hiện đáng tin cậy.
Khi nào nên và không nên sử dụng Serverless?
Việc lựa chọn Serverless cần dựa trên các yêu cầu cụ thể của dự án.
Trường hợp nên sử dụng Serverless
- Ứng dụng có lưu lượng truy cập biến động: Serverless là lựa chọn tối ưu cho các ứng dụng có mức tải không ổn định, giúp tiết kiệm chi phí.
- Các tác vụ nhỏ, rời rạc, theo sự kiện: Ví dụ: xử lý hình ảnh, gửi thông báo, webhook, API gateway.
- Prototype và MVP (Minimum Viable Product): Serverless giúp triển khai nhanh chóng để thử nghiệm ý tưởng.
- Tự động hóa tác vụ: Các tác vụ định kỳ, xử lý tập tin, ETL (Extract, Transform, Load).
Trường hợp không nên sử dụng Serverless
- Ứng dụng yêu cầu phản hồi cực thấp (Latency-sensitive): Hiện tượng cold start có thể ảnh hưởng đến trải nghiệm người dùng.
- Ứng dụng chạy liên tục, tiêu tốn nhiều tài nguyên: Các tác vụ xử lý dữ liệu lớn, kéo dài hoặc các ứng dụng có yêu cầu tính toán chuyên sâu có thể gặp giới hạn về thời gian chạy và chi phí nếu dùng Serverless.
- Yêu cầu kiểm soát hoàn toàn hạ tầng: Nếu bạn cần kiểm soát chi tiết môi trường máy chủ hoặc các tác vụ cấp thấp, Serverless có thể không phù hợp.
- Dự án phức tạp với nhiều phụ thuộc: Việc quản lý trạng thái và phối hợp giữa nhiều hàm Serverless có thể trở nên phức tạp.
Tương lai của Serverless
Serverless đang tiếp tục phát triển nhanh chóng và trở thành một phần không thể thiếu của điện toán đám mây hiện đại. Các nhà cung cấp liên tục cải thiện hiệu suất, giảm thiểu cold start và mở rộng khả năng tích hợp. Xu hướng phát triển bao gồm:
- Tăng cường khả năng kết nối và phối hợp: Các công cụ và dịch vụ giúp quản lý luồng công việc giữa nhiều hàm Serverless sẽ ngày càng được cải thiện.
- Serverless cho các workload phức tạp hơn: Mặc dù hiện tại phù hợp nhất với các tác vụ nhỏ, nhưng Serverless đang được mở rộng để hỗ trợ các workload phức tạp hơn, bao gồm cả máy học và AI.
- Tích hợp sâu hơn với Containers: Sự kết hợp giữa Serverless và Container, như Fargate của AWS, sẽ mang lại sự linh hoạt tối đa.
Serverless là một mô hình điện toán đám mây mạnh mẽ, giúp tối ưu hóa chi phí, tăng tốc độ triển khai và giảm gánh nặng quản lý hạ tầng. Mặc dù có những thách thức như cold start hay vendor lock-in, nhưng với sự phát triển không ngừng, Serverless chắc chắn sẽ tiếp tục định hình cách chúng ta xây dựng và triển khai ứng dụng trong tương lai.
Câu hỏi thường gặp về Serverless (FAQ)
InterData hiểu rằng bạn có thể có nhiều thắc mắc khi bắt đầu tìm hiểu về Serverless. Dưới đây là giải đáp cho một số câu hỏi độc đáo mà nhiều người dùng thường đặt ra:
Serverless có làm tăng độ phức tạp trong quản lý mã nguồn không?
Mặc dù các hàm Serverless nhỏ gọn, nhưng việc quản lý số lượng lớn hàm và phối hợp chúng có thể làm tăng độ phức tạp. Việc sử dụng các công cụ như Serverless Framework hoặc AWS SAM giúp đơn giản hóa việc triển khai và quản lý mã nguồn.
Làm thế nào để đảm bảo bảo mật cho các hàm Serverless?
Bảo mật Serverless đòi hỏi một cách tiếp cận khác biệt so với các kiến trúc truyền thống. Bạn cần tập trung vào việc quản lý quyền truy cập (IAM), xác thực đầu vào, mã hóa dữ liệu và giám sát lỗ hổng. Các nhà cung cấp dịch vụ đám mây cung cấp nhiều công cụ để hỗ trợ việc này.
Serverless có phù hợp với các ứng dụng di sản (Legacy Applications) không?
Thường thì Serverless không phải là lựa chọn lý tưởng để di chuyển nguyên vẹn các ứng dụng di sản. Serverless phù hợp hơn cho việc phát triển các tính năng mới hoặc tái cấu trúc từng phần nhỏ của ứng dụng di sản thành các dịch vụ phi máy chủ.
Chi phí Serverless có thực sự luôn thấp hơn các mô hình khác?
Chi phí Serverless thường thấp hơn đáng kể cho các ứng dụng có tải trọng biến động hoặc ít sử dụng. Tuy nhiên, nếu ứng dụng của bạn có lưu lượng truy cập cao và ổn định liên tục, chi phí Serverless có thể cao hơn so với việc thuê máy chủ ảo (VPS) hoặc container được tối ưu hóa. Việc tính toán chi phí cần dựa trên trường hợp sử dụng cụ thể.
Việc hiểu rõ về Serverless là gì và áp dụng nó một cách hợp lý sẽ mang lại lợi thế cạnh tranh đáng kể cho doanh nghiệp của bạn. Hãy cân nhắc các yêu cầu cụ thể của dự án để đưa ra quyết định phù hợp nhất.
