Microservices là một kiểu kiến trúc phần mềm, trong đó một ứng dụng được cấu trúc thành tập hợp các dịch vụ nhỏ, độc lập. Kiến trúc này giải quyết các hạn chế của ứng dụng nguyên khối truyền thống, mang lại sự linh hoạt và khả năng mở rộng vượt trội. Trong bài viết này mình sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về Microservices, từ định nghĩa, ưu nhược điểm, cho đến những nguyên tắc thiết kế quan trọng và khi nào nên áp dụng mô hình này.
Những điểm chính
- Khái niệm Microservices: Biết được Microservices là một kiểu kiến trúc phần mềm, chia ứng dụng thành các dịch vụ nhỏ, độc lập, mỗi dịch vụ đảm nhiệm một chức năng riêng.
- Khái niệm Monolith Application: Biết được Monolith Application là kiểu kiến trúc phần mèm mà toàn bộ ứng dụng được xây dựng và triển khai như một thực thể duy nhất, các thành phần liên kết chặt chẽ.
- So sánh Microservices và Monolithic: Biết được điểm giống và khác nhau giữa 2 kiểu kiến trúc này.
- Khái niệm kiến trúc Microservices: Hiểu được kiến trúc Microservices được xác định bởi một tập hợp các đặc điểm chung.
- Ưu nhược điểm của Microservices: Ưu điểm chính là khả năng mở rộng tốt hơn, dễ bảo trì, linh hoạt công nghệ và tăng khả năng chịu lỗi. Nhược điểm là độ phức tạp trong quản lý, tăng chi phí vận hành ban đầu và thách thức về giao tiếp giữa các dịch vụ.
- Khi nào nên sử dụng: Phù hợp khi phát triển ứng dụng Native, App/Web/Mobile lớn, xây dựng Web API, cần tích hợp với hệ thống bên ngoài/IoT, hoặc khi hệ thống monolithic gặp khó khăn.
- Nguyên tắc thiết kế: Nắm rõ được cần tuân thủ các nguyên tắc như Single Responsibility, phân chia dịch vụ dựa trên logic nghiệp vụ, đảm bảo khả năng phát triển độc lập, và giữ interface giao tiếp đơn giản, rõ ràng.
- Giới thiệu Vietnix: Biết được Vietnix cung cấp dịch vụ Enterprise Cloud giúp tăng tốc triển khai Microservices.
- Câu hỏi thường gặp: Được giải đáp các thắc mắc liên quan đến Microservices.
Microservices là gì?
Microservices là một kiểu kiến trúc phần mềm, trong đó một ứng dụng được cấu trúc thành tập hợp các dịch vụ nhỏ, độc lập với nhau, còn gọi là microservice. Mỗi dịch vụ đảm nhiệm một chức năng riêng, có thể phát triển, triển khai, mở rộng và cập nhật một cách độc lập mà không ảnh hưởng đến các dịch vụ khác trong hệ thống. Các dịch vụ này thường giao tiếp thông qua mạng (thông qua API hoặc message queue), có thể sử dụng các ngôn ngữ lập trình và cơ sở dữ liệu riêng biệt cho từng dịch vụ và thường được đóng gói, triển khai phân tán trên nhiều server hoặc container.
Kiến trúc này giúp hệ thống dễ mở rộng quy mô, dễ bảo trì, linh hoạt thử nghiệm công nghệ mới và tăng khả năng chịu lỗi vì một dịch vụ gặp sự cố không làm ảnh hưởng đến toàn bộ ứng dụng. Tuy nhiên, microservices cũng làm tăng độ phức tạp trong việc quản lý, triển khai và yêu cầu tổ chức vận hành chuyên nghiệp.
Mô hình này được phổ biến bởi các công ty công nghệ hàng đầu như Amazon, Netflix, eBay, Paypal,… vào những năm 2000. Nguyên nhân chính là họ cần một giải pháp kiến trúc linh hoạt, có khả năng mở rộng để phục vụ lượng người dùng khổng lồ mà kiến trúc nguyên khối không còn đáp ứng được. Kiến trúc này cũng đặc biệt hữu ích cho các đội nhóm phát triển theo mô hình Agile và DevOps.
Việc triển khai và vận hành hiệu quả một kiến trúc phân tán như Microservices đòi hỏi một nền tảng hạ tầng linh hoạt và mạnh mẽ, có khả năng đáp ứng nhu cầu tự động hóa và mở rộng độc lập của từng dịch vụ. Trong bối cảnh đó, các giải pháp Nền tảng dưới dạng Dịch vụ (IaaS) thế hệ mới như Enterprise Cloud của Vietnix cung cấp một môi trường lý tưởng, cho phép các đội ngũ DevOps tự động hóa hoàn toàn vòng đời ứng dụng thông qua việc quản lý tài nguyên bằng API tiêu chuẩn và tích hợp liền mạch với quy trình CI/CD.
Nền tảng này tận dụng hiệu năng đỉnh cao từ CPU AMD EPYC và ổ cứng NVMe Enterprise, đồng thời cho phép khởi tạo máy chủ gần như tức thì, đảm bảo các dịch vụ vi mô có đủ tài nguyên để hoạt động ổn định và có thể mở rộng nhanh chóng khi cần thiết.
Monolith Application là gì?
Monolith Application (Kiến trúc phần mềm nguyên khối) là kiểu kiến trúc phần mềm trong đó toàn bộ ứng dụng được xây dựng, phát triển và triển khai như một thực thể duy nhất. Tất cả các thành phần chức năng của ứng dụng, bao gồm giao diện người dùng, logic nghiệp vụ và truy cập cơ sở dữ liệu đều được đóng gói, liên kết chặt chẽ trong một mã nguồn hoặc một đơn vị triển khai duy nhất.
Các module trong hệ thống monolithic thường phụ thuộc mạnh mẽ vào nhau, mọi sự thay đổi, bảo trì hay cập nhật đều cần thực hiện trên toàn hệ thống, dẫn đến việc một thay đổi nhỏ ở một chức năng có thể ảnh hưởng tới toàn bộ ứng dụng. Monolith phù hợp với những ứng dụng nhỏ, dễ xây dựng và triển khai ban đầu vì đơn giản hóa việc vận hành. Tuy nhiên, khi ứng dụng phát triển lớn hơn, kiến trúc này có thể gây ra khó khăn về bảo trì, mở rộng và cập nhật nhanh. Việc mở rộng hệ thống phải thực hiện trên toàn bộ ứng dụng thay vì từng thành phần riêng lẻ.
So sánh Microservices và Monolithic
Microservices và Monolithic là hai kiến trúc phát triển phần mềm phổ biến và mỗi kiến trúc lại có những ưu nhược điểm riêng phù hợp với từng trường hợp sử dụng khác nhau. Microservices mang lại lợi thế về tính linh hoạt và khả năng mở rộng cao nhờ cấu trúc các dịch vụ nhỏ độc lập. Tuy nhiên, việc quản lý và triển khai hệ thống Microservices phức tạp hơn nhiều, đòi hỏi đội ngũ kỹ thuật có chuyên môn cao và cần sử dụng các công cụ như Docker, Kubernetes, CI/CD, cùng các hệ thống giám sát phân tán để đảm bảo hoạt động trơn tru.
Ngược lại, kiến trúc Monolithic thích hợp cho các ứng dụng nhỏ hoặc dự án giai đoạn khởi đầu nhờ đơn giản trong phát triển và deploy nhanh, nhưng khi hệ thống lớn và phức tạp, Monolithic có thể gặp khó khăn trong việc mở rộng và bảo trì.
Dưới đây là bảng so sánh chi tiết các tiêu chí quan trọng giữa Microservices và Monolithic giúp bạn lựa chọn phù hợp với quy mô và nhu cầu của dự án:
| Tiêu chí | Microservices | Monolithic |
| Cấu trúc | Ứng dụng chia thành nhiều dịch vụ nhỏ, chức năng riêng biệt. | Ứng dụng là một khối code lớn, triển khai đồng thời mọi chức năng. |
| Triển khai | Mỗi dịch vụ có thể triển khai và cập nhật riêng lẻ. | Cần triển khai lại toàn bộ ứng dụng khi có thay đổi. |
| Quản lý lỗi | Lỗi chỉ ảnh hưởng dịch vụ đó, hệ thống còn hoạt động. | Lỗi ở bất kỳ phần nào có thể làm sập toàn hệ thống. |
| Tính mở rộng | Mở rộng từng dịch vụ độc lập, tiết kiệm tài nguyên. | Mở rộng toàn bộ hệ thống giống nhau, có thể gây lãng phí. |
| Công nghệ độc lập | Mỗi dịch vụ dùng công nghệ khác nhau tùy nhu cầu. | Toàn bộ dùng chung một bộ công nghệ. |
| Phát triển và bảo trì | Nhiều nhóm phát triển độc lập, năng suất cao. | Nhóm phải phối hợp chặt, dễ xung đột. |
| Kiểm thử | Phức tạp vì kiểm thử từng dịch vụ và tích hợp. | Kiểm thử dễ hơn, nhưng phải kiểm thử toàn bộ khi thay đổi. |
| Phụ thuộc giữa nhóm | Giảm phụ thuộc, nhóm làm việc độc lập. | Nhiều phụ thuộc, nhóm phải phối hợp liên tục. |
| Chi phí bảo trì | Dễ bảo trì dịch vụ riêng, đòi hỏi công cụ giám sát. | Đơn giản khi nhỏ, khó mở rộng khi lớn. |
| Kiểm soát lỗi | Dùng chiến lược như Circuit Breaker để giảm rủi ro. | Lỗi nhỏ có thể ảnh hưởng toàn bộ hệ thống. |
| Hiệu suất | Tối ưu riêng từng dịch vụ theo nhu cầu. | Khó tối ưu tổng thể, do tài nguyên chia sẻ. |
| Độ phức tạp | Quản lý phức tạp, đòi hỏi DevOps và giám sát chuyên sâu. | Đơn giản lúc đầu, tăng dần khi mở rộng. |
| Tính linh hoạt | Linh hoạt thêm hoặc loại bỏ dịch vụ độc lập. | Thay đổi ảnh hưởng toàn hệ thống, kém linh hoạt. |
| Nhất quán dữ liệu | Đồng bộ qua API hoặc hệ thống nhắn tin. | Dữ liệu nằm chung trong hệ thống, dễ đảm bảo nhất quán. |
| Độ tin cậy | Lỗi dịch vụ không làm sập toàn hệ thống. | Độ tin cậy thấp, cả hệ thống có thể sập khi lỗi lớn. |
| Chi phí phát triển ban đầu | Cao do thiết kế và quản lý nhiều dịch vụ và công cụ. | Thấp do hệ thống đơn giản hơn. |
| Thời gian phát triển | Chậm hơn ban đầu vì phải thiết kế từng dịch vụ riêng. | Nhanh hơn ban đầu, khó mở rộng và bảo trì sau đó. |
| Sự phụ thuộc | Ít phụ thuộc, nhóm làm việc độc lập. | Nhiều phụ thuộc, dễ gây xung đột. |
Kiến trúc Microservices là gì?
Không có một định nghĩa chính thức và duy nhất cho kiến trúc Microservices. Thay vào đó, kiến trúc Microservices được xác định bởi một tập hợp các đặc điểm chung mà hầu hết các hệ thống theo kiến trúc này đều có:
- Phân tách thành các dịch vụ (Componentization via Services): Ứng dụng được chia thành nhiều thành phần dịch vụ nhỏ, độc lập, mỗi dịch vụ đảm nhận một chức năng nghiệp vụ riêng.
- Tổ chức xoay quanh năng lực nghiệp vụ (Organized around Business Capabilities): Mỗi dịch vụ được xây dựng để phục vụ một mục tiêu nghiệp vụ cụ thể, thay vì các lớp kỹ thuật (ví dụ: lớp giao diện, lớp logic, lớp dữ liệu).
- Quản trị phi tập trung (Decentralized Governance): Mỗi đội phát triển có quyền tự chủ trong việc lựa chọn công nghệ (ngôn ngữ, cơ sở dữ liệu) phù hợp nhất cho dịch vụ của mình.
- Thiết kế để chịu lỗi (Design for Failure): Hệ thống được thiết kế để có khả năng phục hồi cao. Sự cố của một dịch vụ sẽ không làm toàn bộ ứng dụng ngừng hoạt động.
- Thiết kế có khả năng tiến hóa (Evolutionary Design): Kiến trúc cho phép các dịch vụ được cập nhật, thay thế hoặc mở rộng một cách độc lập, giúp hệ thống dễ dàng thích ứng và phát triển theo yêu cầu kinh doanh.
- Giao tiếp thông minh, cơ chế đơn giản (Smart endpoints and dumb pipes): Mỗi dịch vụ chứa logic xử lý riêng (smart endpoint) và chúng giao tiếp với nhau qua các kênh đơn giản, phổ biến như API REST qua HTTP (dumb pipes).
Ưu và nhược điểm của Microservices
Dễ mở rộng quy mô: Mỗi dịch vụ có thể được phát triển, triển khai và nâng cấp độc lập, giúp việc scale up hoặc scale down theo nhu cầu trở nên linh hoạt và nhanh chóng mà không ảnh hưởng đến toàn hệ thống.
Khả năng chịu lỗi cao: Khi một dịch vụ gặp sự cố, các dịch vụ khác vẫn hoạt động bình thường, giảm thiểu nguy cơ sập toàn bộ ứng dụng.
Dễ hiểu và quản lý codebase: Mỗi microservice được thiết kế để đảm nhận một chức năng riêng biệt, làm cho mã nguồn và logic nghiệp vụ trở nên đơn giản, dễ bảo trì hơn so với kiến trúc monolithic.
Cho phép thử nghiệm và sử dụng công nghệ đa dạng: Các microservice có thể được phát triển bằng các ngôn ngữ lập trình khác nhau, sử dụng cơ sở dữ liệu riêng biệt, hỗ trợ thử nghiệm nhanh và áp dụng công nghệ mới.
Triển khai độc lập: Các microservice có thể được cập nhật hoặc thay thế mà không cần ảnh hưởng đến các phần còn lại của hệ thống, giúp đẩy nhanh quá trình phát triển và triển khai.
Hỗ trợ tự động hóa quy trình: Thích hợp để áp dụng các công cụ tự động hóa trong quá trình build, deploy và giám sát các dịch vụ.
Giao tiếp phức tạp giữa các dịch vụ: Việc phân tách thành nhiều dịch vụ nhỏ tạo ra sự phụ thuộc qua các giao thức mạng, làm tăng độ trễ và rủi ro xảy ra lỗi kết nối, cũng như khó khăn trong đồng bộ dữ liệu.
Tăng yêu cầu tài nguyên: Nhiều dịch vụ chạy độc lập yêu cầu phân bổ tài nguyên nhiều hơn so với hệ thống đơn khối, đồng thời tăng lượng cơ sở dữ liệu và hệ thống log cần quản lý.
Khó khăn trong test và debug toàn cục: Việc kiểm thử và gỡ lỗi phải thực hiện đồng thời trên nhiều dịch vụ riêng biệt, càng làm tăng sự phức tạp và thời gian phát triển.
Phức tạp trong quản lý hệ thống: Khi số lượng dịch vụ tăng lên, việc triển khai, theo dõi và bảo trì hệ thống đòi hỏi công cụ chuyên biệt và đội ngũ vận hành có kinh nghiệm.
Không phù hợp với ứng dụng nhỏ: Kiến trúc microservices có thể gây thêm tải và độ phức tạp không cần thiết đối với các dự án nhỏ hoặc đơn giản.
Nên sử dụng kiến trúc Microservices khi nào là hợp lý?
Bạn nên lựa chọn kiến trúc Microservices trong những trường hợp sau đây để tận dụng tối đa ưu điểm của mô hình này:
- Phát triển ứng dụng Native, App/Web/Mobile lớn hoặc cần mở rộng liên tục: Khi ứng dụng có quy mô lớn, bao gồm nhiều team phát triển đồng thời, nhiều chức năng và dự kiến phát triển nhanh hoặc mở rộng thêm nhiều tính năng trong tương lai. Mỗi nhóm có thể tập trung vào một microservice riêng biệt, tăng tốc độ phát triển, kiểm thử, nâng cấp mà không ảnh hưởng các phần khác của hệ thống.
- Xây dựng và thiết kế Web API: Khi bạn cần xây dựng API phục vụ cho nhiều ứng dụng khác nhau (app mobile, web, IoT…), Microservices sẽ giúp các nhóm xử lý riêng biệt, tăng tính bảo mật, hiệu suất và dễ dàng tích hợp hoặc thay thế các module.
- Tích hợp với các hệ thống bên ngoài hoặc module IoT: Khi hệ thống của bạn cần kết nối, đồng bộ với các phần mềm/phần cứng khác, hoặc cần hỗ trợ nhiều ngôn ngữ lập trình, nhiều nền tảng chạy song song. Kiến trúc Microservices cho phép từng service có thể dùng công nghệ, database riêng, linh hoạt tích hợp mà không cần viết lại toàn bộ hệ thống.
- Yêu cầu cập nhật, bảo trì, thử nghiệm và ra mắt sản phẩm liên tục: Microservices thích hợp cho tổ chức luôn phải cập nhật công nghệ mới, triển khai nhanh, thử nghiệm nhiều công nghệ mà không làm gián đoạn hoạt động.
- Hệ thống đang gặp khó khăn với monolithic: Khi ứng dụng monolithic bắt đầu trở nên cồng kềnh, khó mở rộng, sửa một lỗi nhỏ cũng dễ ảnh hưởng toàn bộ hệ thống, việc tách ra thành Microservices sẽ giúp giải tỏa áp lực phát triển, vận hành và hỗ trợ scaling tốt hơn về lâu dài.
Nguyên tắc cần tuân thủ khi thiết kế Microservices
Để kiến trúc Microservices vận hành ổn định, dễ mở rộng và hợp lý, cần đảm bảo các quy tắc cốt lõi sau đây:
- Nguyên tắc Single Responsibility (SRP): Mỗi microservice nên được thiết kế để đảm nhiệm một phạm vi chức năng cụ thể và duy nhất, tránh dàn trải quá nhiều nhiệm vụ trong một service.
- Phân chia dịch vụ dựa trên logic nghiệp vụ thực tế: Xác định rõ domain, giới hạn chức năng từng microservice dựa trên yêu cầu kinh doanh thực tế, tránh chia nhỏ tùy ý hoặc gộp nhiều chức năng không liên quan.
- Đảm bảo khả năng phát triển và triển khai độc lập: Thiết kế từng microservice để có thể vận hành, cập nhật, bảo trì mà không làm ảnh hưởng đến các service còn lại, giúp tăng tốc độ phát hành và xử lý sự cố nhanh.
- Thiết kế hướng nghiệp vụ, tránh tạo dịch vụ nhỏ chỉ để phục vụ kiến trúc: Microservice phải phục vụ business thực tế, giúp giải quyết các vấn đề cụ thể thay vì chia nhỏ mô hình chỉ để phù hợp với công nghệ.
- Xác định kích thước hợp lý cho mỗi microservice: Tối ưu hóa kích thước chức năng, tránh thiết kế service quá nhỏ gây dàn trải hoặc quá lớn khiến bảo trì khó khăn, cân bằng giữa chức năng, khả năng mở rộng và quản lý.
- Giữ interface giao tiếp đơn giản, rõ ràng: Các API hoặc thông điệp giữa các microservice cần được chuẩn hóa, dễ hiểu, có version rõ ràng để các nhóm phát triển phối hợp ổn định, tránh rủi ro khi thay đổi kiểu dữ liệu hoặc giao diện.
Tăng tốc triển khai Microservices với nền tảng Enterprise Cloud từ Vietnix
Vận hành kiến trúc Microservices đòi hỏi một nền tảng hạ tầng mạnh mẽ, linh hoạt và tự động hóa cao. Nền tảng Enterprise Cloud của Vietnix được thiết kế chuyên biệt để đáp ứng những yêu cầu khắt khe này, giúp doanh nghiệp tối ưu hóa quy trình phát triển và triển khai ứng dụng, đảm bảo thành công trong kỷ nguyên số.
Các điểm mạnh vượt trội:
- Hiệu năng đỉnh cao cho từng Microservice: Sức mạnh từ CPU AMD EPYC và ổ cứng NVMe Enterprise đảm bảo mỗi dịch vụ hoạt động với tốc độ và hiệu suất tối ưu, xử lý mượt mà mọi tác vụ.
- Tự động hóa & linh hoạt cho DevOps: Hỗ trợ quản lý toàn diện qua API và tích hợp CI/CD, cho phép khởi tạo máy chủ chỉ trong 30 giây, đẩy nhanh vòng đời phát triển sản phẩm.
- Vận hành ổn định và bảo mật toàn diện: Hạ tầng được thiết kế để đảm bảo tính sẵn sàng cao 24/7 và bảo vệ dữ liệu đa lớp, giúp hoạt động kinh doanh của doanh nghiệp không bị gián đoạn.
- Chi phí minh bạch và hỗ trợ chuyên nghiệp: Cam kết không có chi phí ẩn, cùng đội ngũ chuyên gia kỹ thuật sẵn sàng hỗ trợ 24/7, giúp doanh nghiệp an tâm phát triển.
Thông tin liên hệ:
- Website: https://vietnix.vn/
- Hotline: 1800 1093
- Email: sales@vietnix.com.vn
- Địa chỉ: 265 Hồng Lạc, Phường Bảy Hiền, Thành Phố Hồ Chí Minh
Câu hỏi thường gặp
Microservice Spring Boot là gì?
Đây không phải là một khái niệm riêng biệt mà là việc sử dụng framework Spring Boot (của Java) để xây dựng các ứng dụng microservice. Spring Boot cực kỳ phổ biến vì nó giúp tạo ra các dịch vụ độc lập, sẵn sàng cho môi trường production một cách nhanh chóng và dễ dàng.
Tôi có nên học Microservices không?
Mô hình này giải quyết các vấn đề dựa trên tổ chức, giúp dễ dàng gỡ lỗi và kiểm tra các ứng dụng. Với sự trợ giúp của nó, quá trình phân phối, kiểm tra liên tục và khả năng cung cấp các ứng dụng không có lỗi được cải thiện đáng kể. Như vậy, thuật ngữ này mang lại những tính năng hữu ích và bạn có thể hoàn toàn bắt đầu học ngay hôm nay.
Microservices có làm tăng chi phí vận hành không?
Ban đầu, chi phí triển khai và quản lý có thể cao hơn do độ phức tạp. Tuy nhiên, về lâu dài, Microservices có thể giúp tối ưu chi phí vận hành nhờ khả năng mở rộng linh hoạt (chỉ tăng tài nguyên cho dịch vụ cần thiết) và giảm thời gian bảo trì.
Khi nào thì một ứng dụng Monolithic nên chuyển sang Microservices?
Nên cân nhắc chuyển đổi khi ứng dụng Monolithic trở nên quá lớn, khó bảo trì, thời gian triển khai các tính năng mới kéo dài, hoặc khi bạn cần mở rộng các phần cụ thể của ứng dụng một cách độc lập.
Cần chuẩn bị gì cho một đồ án Microservice?
Để bắt đầu một đồ án Microservice, bạn cần:
– Phân rã nghiệp vụ: Chia nhỏ ứng dụng thành các chức năng nghiệp vụ (domain) riêng biệt.
– Thiết kế giao tiếp: Quyết định cách các service sẽ “nói chuyện” với nhau (ví dụ: qua REST API hoặc Message Queue).
– Chọn công nghệ: Lựa chọn ngôn ngữ/framework phù hợp cho từng service.
– Lên kế hoạch cho các thành phần chung: Thiết lập API Gateway, Service Discovery (cơ chế tìm kiếm dịch vụ), và Centralized Configuration (quản lý cấu hình tập trung).
– Sử dụng Containerization: Dùng Docker để đóng gói và quản lý các dịch vụ.
Tóm lại, Microservices là một kiểu kiến trúc phần mềm mạnh mẽ, giúp doanh nghiệp vượt qua những hạn chế của ứng dụng nguyên khối truyền thống, mang lại sự linh hoạt, khả năng mở rộng và chịu lỗi vượt trội. Mặc dù việc triển khai Microservices đi kèm với độ phức tạp cao, nhưng nếu được thiết kế theo đúng nguyên tắc và triển khai trên một nền tảng hạ tầng phù hợp, đây là một khoản đầu tư xứng đáng.
