Đặc điểm và cách thiết kế theo Microservices Architecture

Nhắc đến kiến trúc phần mềm, chắc hẳn microservices architecture là một thuật ngữ không còn xa lạ bởi nó có nhiều đặc điểm và lợi ích vượt trội hơn so với monolith. Tuy nhiên thiết kế phần mềm theo kiến trúc microservices trong thực tiễn như thế nào để hiệu quả? Tham khảo bài viết dưới đây để hiểu rõ hơn về những nguyên lý này.  

Microservices Architecture là gì?

Microservices architecture là một phương pháp kiến trúc đám mây được sử dụng để xây dựng ứng dụng hoàn chỉnh với các service có thể triển khai và chạy một cách độc lập. 

Mô hình Microservices architecture

Mỗi một dịch vụ nhỏ trong kiến trúc microservices (microservices architecture) có một nơi lưu trữ dữ liệu riêng biệt và chỉ nó được phép truy cập vào khu vực này. Vì vậy khi giao tiếp với nhau, chúng cần thành phần trung gian (được gọi là API gateway) để kết nối. Nói cách khác, API gateway chịu trách nhiệm là điểm đến và đi của mọi yêu cầu và phản hồi. 

Đặc điểm của Microservices Architecture

Khi xây dựng mô hình nguyên khối monolith, các nhà phát triển cần nhiều công sức và thời gian để quản lý phần mềm với codebase lớn. Khi cần thêm hoặc cải thiện tính năng, nó sẽ trở thành một thách thức lớn cho các nhà phát triển do sự phức tạp của codebase. Điều này có thể tạo nên rào cản trong quá trình thử nghiệm và ảnh hưởng đến cách các ý tưởng mới được triển khai.

Đặc điểm nổi bật của microservicers architecture

Trước những vấn đề và rủi ro từ monolith, các services gốc sẽ được chia ra thành nhiều services nhỏ tạo nên kiến trúc microservices với những đặc điểm nổi bật:

Tính độc lập 

Trong cấu trúc microservices, các ứng dụng và dịch vụ là các thành phần độc lập. Các thành phần này được xây dựng và chạy theo từng quy trình riêng biệt. Vì vậy, nhà phát triển cần viết các built script khác nhau cho mỗi microservices để tiện duy trì, thay đổi hoặc cải tiến chức năng cụ thể.

Với đặc tính tách biệt, microservices có thể được phát triển bởi các nhóm khác nhau, dùng các ngôn ngữ khác nhau trong cùng một lúc mà không bị phụ thuộc. Điều này giúp tiến độ phát triển dự án được đẩy nhanh và có thể dễ dàng phát hiện ra các vấn đề để xử lý một cách kịp thời.

Khả năng chống lỗi

Microservice architecture được tạo ra nhằm phục vụ cho các hệ thống có quy mô từ lớn đến rất lớn. Nó sử dụng phương pháp chia nhỏ hệ thống thành các thành phần độc lập. Điều này giúp việc sử dụng các công cụ và kỹ thuật quản lý, giám sát và phòng chống lỗi hệ thống một cách hiệu quả.

Khi một thành phần trong hệ thống gặp sự cố, nó có thể dễ dàng được thay thế bằng các services dự phòng. Trong quá trình thay thế, các thành phần khác vẫn hoạt động bình thường. Vì vậy, hoạt động của toàn bộ hệ thống không hoặc ít bị gián đoạn. Điều này giúp hệ thống duy trì tính khả dụng và đáng tin cậy, đồng thời giảm thiểu các tác động tiêu cực đến người dùng.

Tính chuyên biệt 

Mỗi microservices đóng vai trò là một dịch vụ chuyên biệt, có khả năng hoạt động độc lập. Thông thường, mỗi microservices đại diện cho một tính năng cụ thể mà doanh nghiệp muốn cung cấp đến khách hàng. Vì vậy, khi thiết kế hệ thống microservices, các developer cần có hiểu biết sâu về hoạt động kinh doanh của công ty đó. 

Vì vậy, để đảm bảo tính rõ ràng và đồng nhất của toàn bộ hệ thống, nhà phát triển cần xác định được chi tiết chức năng và đầu vào, ra của microservices.

Thiết kế phần mềm theo Microservices Architecture

Mỗi microservices nên sử dụng một database độc lập

Một trong những điều quan trọng cũng là thách thức lớn để đảm bảo tính đóng gói của sản phẩm là lưu trữ từng microservices. Để giải quyết vấn đề này, nhiều nhà phát triển đã lựa chọn sử dụng chung một cơ sở dữ liệu cho nhiều microservices.

Tuy nhiên, khi cần thay đổi schema của database cho một microservices, nó sẽ ảnh hưởng và gây lỗi đến nhiều microservices khác sử dụng chung cơ sở dữ liệu đó. Để khắc phục điều này, các nhà phát triển cần phải chỉnh sửa và cập nhật toàn bộ các microservices còn lại để chúng có thể hoạt động với schema mới.

Sơ đồ sử dụng database cho mỗi microservices.

Ở hướng tiếp cận khác, thay vì truy cập trực tiếp vào cơ sở dữ liệu, microservices 2 có thể truy cập thông qua microsevices 1. Bằng cách này, microservices 2 sẽ không bị ảnh hưởng khi thay đổi schema của database.

Tuy nhiên, hạn chế của cách tiếp cận này là microservice 2 phụ thuộc vào microservice 1, do đó khi microservice 1 gặp lỗi, microservice 2 cũng sẽ bị ảnh hưởng.Việc lựa chọn cách tiếp cận nào phụ thuộc rất nhiều vào tình hình thực tế của dự án. Cần cân nhắc kỹ lưỡng các ưu điểm và hạn chế của mỗi phương án để đưa ra lựa chọn cuối cùng.

Kích thước source code của mỗi microservices ở mức hợp lý

Mặc dù không có một con số chính xác để định lượng kích thước của một microservices nhưng việc đảm bảo kích thước không quá nhỏ hoặc quá lớn đóng vai trò quan trọng để đạt được tính linh hoạt và quản lý hiệu quả.

Nếu kích thước source code của một microservices quá nhỏ, có thể dẫn đến sự mất tính độc lập và chức năng chuyên biệt của nó. Điều này khiến sự phụ thuộc giữa các microservices có thể tăng lên và việc thay đổi hoặc mở rộng tính năng cũng gặp nhiều khó khăn. Tuy nhiên, nếu kích thước source code quá lớn, nó có thể gây ra xung đột code và các nhà phát triển sẽ gặp khó khăn trong việc hiểu, bảo trì và phát triển.

Vì vậy, các nhà phát triển cần xem xét các yếu tố như độ phức tạp của tính năng, quy mô của hệ thống và khả năng mở rộng trong tương lai để đưa ra quyết định về kích thước source code lý tưởng. Điều này tạo điều kiện thuận lợi cho quản lý, phát triển và duy trì hệ thống microservices một cách hiệu quả.

Build script cho mỗi microservices

Build script có thể hiểu là một tập lệnh, thường là một tệp tin bash hoặc Dockerfile, được sử dụng để tự động hóa quá trình đóng gói microservices vào một docker image. Nó cho phép các nhà phát triển giải quyết nhiều công việc lặp lại một cách nhanh chóng nhưng vẫn đảm bảo tính nhất quán và độ tin cậy khi xây dựng microservices.

Một build script thông thường sẽ bao gồm các bước sau:

• Xác định các phụ thuộc cần thiết cho microservices, bao gồm thư viện và công cụ hỗ trợ.

• Tiến hành biên dịch và xây dựng mã nguồn của microservices thành một artifact có thể chạy được.

• Tạo môi trường chạy cho microservices, bao gồm cấu hình môi trường và tài nguyên cần thiết.

• Đóng gói microservices vào Docker Image để dễ dàng triển khai và chạy trên các môi trường khác nhau.

Sử dụng build script giúp tăng năng suất và giảm khả năng xảy ra lỗi do quá trình thủ công. Hơn nữa, việc sử dụng Docker Image để đóng gói microservices giúp đảm bảo tính di động và khả năng tái sử dụng của nó trên các môi trường khác nhau.

Triển khai microservices trong Docker Container

Việc sử dụng docker container cho từng microservices giúp chia nhỏ và cô lập các thành phần trong ứng dụng. Điều này đảm bảo mỗi microservices có thể hoạt động độc lập, giảm thiểu sự phụ thuộc và ảnh hưởng tiêu cực đến toàn bộ hệ thống khi một microservices gặp sự cố.

Ngoài ra, việc đóng gói microservices trong docker container giúp phân chia tài nguyên phần cứng. Bằng cách chạy mỗi microservices trên một container riêng, các nhà phát triển có thể tùy chỉnh và quản lý tài nguyên một cách phù hợp. Điều này giúp tối ưu hiệu suất và giảm thiểu các xung đột, cạnh tranh tài nguyên giữa các microservices.

Hiện nay, có rất nhiều công cụ hỗ trợ tích hợp liên tục (Continuous Integration – CI) và chuyển giao liên tục (Continuous Deployment – CD) giúp tự động hóa các quy trình phát triển, kiểm thử và triển khai trên hệ thống microservices. Tuy nhiên, để sử dụng các công cụ này, mỗi microservices cần được đóng gói vào một docker image và triển khai trên nền tảng ứng dụng.

Đóng gói microservices trong docker container

Việc sử dụng microservices architecture đòi hỏi sự cân nhắc kỹ lưỡng và mức độ phù hợp của từng dự án cụ thể. Nếu doanh nghiệp cần tính linh hoạt cao, khả năng mở rộng dễ dàng và độc lập giữa các thành phần, microservices có thể là lựa chọn phù hợp. 

Tuy nhiên, hãy lưu ý rằng việc triển khai và quản lý microservices cũng đòi hỏi kiến thức và kỹ năng chuyên môn cao. Hãy xem xét các yếu tố trên và đánh giá tổng thể trước khi quyết định sử dụng hoặc liên hệ Sunteco (đơn vị cung cấp dịch vụ điện toán đám mây hỗ trợ toàn diện cho Microservices, Container và Phát triển ứng dụng) để được tư vấn chi tiết.