Khi nào, Tại sao và Làm thế nào để Thực hiện Chuyển đổi
Bạn phải suy nghĩ sáng suốt trước khi đưa ra quyết định di chuyển một ứng dụng nguyên khối sang một ứng dụng vi dịch vụ tương đương. Bỏ qua thời điểm thích hợp để thực hiện bước di chuyển có thể khiến bạn tụt lại phía sau đối thủ.
Trong những năm gần đây, việc chuyển từ kiến trúc nguyên khối sang kiến trúc vi dịch vụ đã trở thành một xu hướng phổ biến trong phát triển phần mềm. Khi các tổ chức tìm cách cải thiện khả năng mở rộng và tính linh hoạt của các ứng dụng của họ, việc chuyển từ kiến trúc nguyên khối sang kiến trúc vi dịch vụ đã trở thành một lựa chọn ngày càng phổ biến. Nhưng chính xác quá trình chuyển đổi này là gì và tại sao nó có thể là lựa chọn phù hợp cho tổ chức của bạn?
Bài viết này khám phá sự khác biệt giữa kiến trúc nguyên khối, N-tier và microservice. Nó cũng thảo luận về thời điểm và cách chuyển sang kiến trúc microservices.
Hãy đi sâu vào! 😀
Kiến trúc nguyên khối là gì?
Kiến trúc nguyên khối là một mẫu thiết kế phần mềm trong đó toàn bộ ứng dụng được xây dựng dưới dạng một đơn vị độc lập, duy nhất. Trong kiến trúc nguyên khối, tất cả các thành phần của ứng dụng, bao gồm giao diện người dùng, logic nghiệp vụ và lưu trữ dữ liệu, được kết hợp thành một cơ sở mã duy nhất.
Ưu điểm 👍
- Tính đơn giản: Kiến trúc nguyên khối rất dễ hiểu và dễ làm việc.
- Dễ dàng triển khai: Một ứng dụng nguyên khối là một đơn vị duy nhất, giúp dễ dàng triển khai.
- Cải thiện hiệu suất: Giao tiếp giữa các thành phần trong một ứng dụng nguyên khối nhanh hơn, dẫn đến hiệu suất được cải thiện.
- Tiết kiệm chi phí: Một kiến trúc nguyên khối có thể ít tốn kém hơn để phát triển so với các kiến trúc khác.
- Tính quen thuộc: Nhiều nhà phát triển đã quen thuộc với kiến trúc nguyên khối và có thể thích cách tiếp cận này hơn.
Nhược điểm 👎
- Các vấn đề về tính linh hoạt: Thay đổi một thành phần có thể ảnh hưởng đến toàn bộ hệ thống trong kiến trúc nguyên khối.
- Khó mở rộng quy mô: Mở rộng quy mô ứng dụng nguyên khối yêu cầu mở rộng quy mô toàn bộ hệ thống.
- Chi phí bảo trì cao hơn: Việc duy trì kiến trúc nguyên khối có thể tốn kém và mất thời gian khi ứng dụng phát triển và trở nên phức tạp hơn.
- Hạn chế sử dụng lại mã: Có thể không dễ sử dụng lại mã trên các phần ứng dụng khác nhau trong một kiến trúc nguyên khối.
Kiến trúc đa tầng là gì?
Trong kiến trúc đa tầng, chúng tôi chia một hệ thống thành nhiều lớp hoặc tầng. Các lớp này làm việc cùng nhau để thực hiện một chức năng cụ thể. Đầu tiên, mỗi lớp chịu trách nhiệm cho một khía cạnh cụ thể của hệ thống. Sau đó, họ giao tiếp với nhau để hoàn thành một nhiệm vụ.
Nhìn chung, kiến trúc này hoạt động dựa trên việc phân tách các mối quan tâm và sử dụng các lớp cho từng tác vụ cụ thể. Ví dụ: hình ảnh sau đây hiển thị kiến trúc 3 tầng cho một ứng dụng MVC điển hình. Lớp mô hình xử lý các nguồn dữ liệu và Chế độ xem đóng vai trò là lớp trình bày. Bộ điều khiển hoạt động như một trình xử lý giữa mô hình và các lớp xem.
Kiến trúc MVC 3 tầng điển hình
Ưu điểm 👍
- Cải thiện bảo mật: Các tầng ứng dụng khác nhau khiến kẻ tấn công khó truy cập dữ liệu hoặc chức năng nhạy cảm hơn.
- Khả năng mở rộng tốt hơn: Các bậc có thể được thay đổi quy mô một cách độc lập, giúp dễ dàng xử lý việc tăng mức sử dụng hoặc tải trên hệ thống.
- Khả năng bảo trì nâng cao: Việc tách biệt các mối quan tâm trong kiến trúc nhiều tầng giúp đơn giản hóa việc bảo trì và cập nhật các phần ứng dụng khác nhau.
- Tăng cường tính linh hoạt: Kiến trúc mô-đun cho phép linh hoạt hơn trong việc thêm hoặc thay đổi các chức năng. Ngoài ra, việc tích hợp với các hệ thống khác cũng dễ dàng hơn.
- Tái sử dụng mã nâng cao: Thiết kế phân lớp hỗ trợ tính mô đun. Bạn có thể sử dụng cùng một lớp logic nghiệp vụ với các lớp bản trình bày khác nhau.
Nhược điểm 👎
- Tăng độ phức tạp: Sử dụng nhiều tầng có thể tăng thêm độ phức tạp cho hệ thống, khiến nó khó hiểu và khó bảo trì hơn.
- Tăng thời gian phát triển: Xây dựng kiến trúc nhiều tầng có thể mất nhiều thời gian hơn kiến trúc một tầng do có thêm các lớp và giao tiếp giữa chúng.
- Tăng nỗ lực triển khai và cấu hình: Việc triển khai và cấu hình hệ thống nhiều tầng có thể tốn nhiều thời gian và phức tạp hơn so với hệ thống một tầng.
- Tăng yêu cầu về phần cứng và cơ sở hạ tầng: Kiến trúc nhiều tầng có thể yêu cầu nhiều tài nguyên phần cứng và cơ sở hạ tầng hơn để chạy đúng cách.
- Tăng cường nỗ lực thử nghiệm: Thử nghiệm một hệ thống nhiều tầng có thể phức tạp và tốn thời gian hơn do có thêm các tầng và giao tiếp giữa chúng.
Kiến trúc microservice là gì?
Kiến trúc microservices chia ứng dụng thành các dịch vụ nhỏ, độc lập giao tiếp thông qua API.
dịch vụ vi mô
Cách tiếp cận này cho phép tính linh hoạt và khả năng mở rộng cao hơn, vì mỗi dịch vụ có thể được phát triển và triển khai độc lập. Ngoài ra, tăng hoặc giảm quy mô theo nhu cầu trở nên dễ dàng hơn. Do đó, kiến trúc microservices đặc biệt phù hợp với môi trường dựa trên đám mây, nơi tài nguyên có thể được phân bổ và thu hồi nhanh chóng khi cần.
Ưu điểm 👍
- Khả năng mở rộng: Microservices có thể mở rộng quy mô một cách độc lập, cho phép bạn mở rộng quy mô các phần cụ thể của ứng dụng khi cần.
- Khả năng phục hồi: Nếu một vi dịch vụ bị lỗi, các dịch vụ khác có thể tiếp tục hoạt động. Điều này cải thiện khả năng phục hồi tổng thể của ứng dụng.
- Tính mô đun: Bạn có thể phát triển, thử nghiệm và triển khai từng dịch vụ siêu nhỏ một cách độc lập. Do đó, việc sửa đổi hoặc cập nhật các dịch vụ riêng lẻ trở nên dễ quản lý hơn.
- Tính linh hoạt: Với microservices, bạn có thể linh hoạt chọn các công nghệ khác nhau cho các dịch vụ khác nhau. Qua đó, cho phép bạn sử dụng các công cụ tốt nhất cho từng công việc.
- Dễ triển khai: Bạn có thể triển khai microservice một cách độc lập, điều này giúp triển khai các phiên bản ứng dụng mới dễ dàng hơn.
Nhược điểm 👎
- Tăng độ phức tạp: Quản lý nhiều dịch vụ độc lập có thể phức tạp hơn.
- Yêu cầu tài nguyên cao hơn: Chạy nhiều dịch vụ có thể yêu cầu nhiều tài nguyên và cơ sở hạ tầng hơn.
- Tăng chi phí liên lạc: Giao tiếp giữa các dịch vụ yêu cầu API.
- Tăng độ phức tạp của thử nghiệm và triển khai: Thử nghiệm và triển khai nhiều dịch vụ có thể phức tạp.
Monolithic so với Multi-tier so với Microservices
Bảng sau đây tóm tắt tất cả những điểm khác biệt chính: –
Comparison MetricMonolithic ArchitectureMulti-tier ArchitectureMicroservices ArchitectureComplexitySimplestMore ComplexMost ComplexNetwork TrafficMinimalMinimal (as long as tiers are on the same network)MaximumDevelopment TimeLesserMore than monolithicMore than multi-tierReuse of CodeLesserMaximumMinimumDependency on DevOpsNoNoHighDifficulty in Global Testing & DebuggingNoNoYesEase Level in ScalabilityLowMediumHighDeployment TimeLessHighLessEase level in maintenance and updatingLowMediumHighTime to MarketSlowerSlowerFasterFault tolerance cấp độThấpThấpCaoMức độ mô đunThấpTrung bìnhCaoMức độc lập triển khaiThấpThấpCaoSo sánh Kiến trúc nguyên khối, đa tầng và vi dịch vụ
Monolithic to Microservices: Đâu là thời điểm thích hợp để chuyển đổi
Không có câu trả lời chung cho tất cả câu hỏi này, vì việc quyết định di chuyển từ kiến trúc nguyên khối sang kiến trúc vi dịch vụ sẽ phụ thuộc vào nhu cầu và mục tiêu cụ thể của ứng dụng của bạn. Dưới đây là một vài yếu tố cần xem xét khi quyết định có thực hiện quá trình chuyển đổi hay không:
- Kích thước và độ phức tạp của ứng dụng: Kiến trúc microservices có thể giúp phát triển và bảo trì dễ dàng hơn nếu ứng dụng của bạn lớn và phức tạp, với nhiều thành phần được kết nối với nhau. Tuy nhiên, một kiến trúc nguyên khối có thể là đủ nếu ứng dụng của bạn tương đối nhỏ và đơn giản.
- Mức độ mở rộng cần thiết: Nếu ứng dụng của bạn cần mở rộng quy mô nhanh chóng và dễ dàng để đáp ứng nhu cầu thay đổi, kiến trúc microservices có thể là lựa chọn tốt hơn. Vì các dịch vụ siêu nhỏ có thể mở rộng quy mô một cách độc lập nên bạn có thể thay đổi quy mô các phần cụ thể của ứng dụng theo nhu cầu của mình.
- Mức độ linh hoạt cần thiết: Nếu bạn cần có thể sửa đổi hoặc cập nhật các thành phần riêng lẻ trong ứng dụng của mình mà không ảnh hưởng đến toàn bộ ứng dụng, thì kiến trúc microservice có thể là lựa chọn tốt hơn. Điều này là do mỗi microservice có thể được phát triển, thử nghiệm và triển khai độc lập.
- Tài nguyên có sẵn để phát triển và bảo trì: Nếu bạn có một nhóm lớn với các kỹ năng và tài nguyên để phát triển và duy trì kiến trúc microservices, thì đó có thể là một lựa chọn tốt cho ứng dụng của bạn. Tuy nhiên, kiến trúc nguyên khối có thể dễ quản lý hơn nếu nhóm của bạn nhỏ hoặc thiếu các kỹ năng cần thiết.
Monolithic to Microservices: Hành trình thành công
Cuối cùng, quyết định chuyển đổi từ kiến trúc nguyên khối sang kiến trúc vi dịch vụ sẽ phụ thuộc vào nhu cầu và mục tiêu cụ thể của ứng dụng của bạn. Điều cần thiết là phải đánh giá cẩn thận những ưu và nhược điểm của từng kiểu kiến trúc và chọn kiểu đáp ứng tốt nhất nhu cầu ứng dụng của bạn.
Bạn có thể mong đợi các nghiên cứu điển hình thực tế để đánh giá cách các công ty lớn đưa ra quyết định chuyển đổi. Hãy thảo luận về các nghiên cứu điển hình của Amazon và Netflix để biết cách họ xác định thời điểm thích hợp cho việc di chuyển.
nghiên cứu trường hợp amazon
Amazon là gã khổng lồ bán lẻ nổi tiếng ban đầu sử dụng kiến trúc nguyên khối cho trang web của mình. Tuy nhiên, khi cơ sở mã phát triển và số lượng nhà phát triển làm việc trên nền tảng tăng lên, việc gỡ rối các phần phụ thuộc và thực hiện các thay đổi hoặc cập nhật cho nền tảng ngày càng trở nên khó khăn. Điều này dẫn đến sự chậm trễ trong phát triển và thách thức mã hóa, đồng thời gây khó khăn cho công ty trong việc mở rộng quy mô nền tảng để đáp ứng nhu cầu của cơ sở khách hàng đang phát triển nhanh chóng của mình.
Để giải quyết những thách thức này, Amazon đã chia nhỏ các ứng dụng nguyên khối của mình thành các ứng dụng dành riêng cho dịch vụ, nhỏ hơn, chạy độc lập. Điều này liên quan đến việc phân tích mã nguồn và rút ra các đơn vị mã phục vụ một mục đích chức năng duy nhất, gói chúng trong giao diện dịch vụ web và chỉ định quyền sở hữu từng dịch vụ cho một nhóm các nhà phát triển.
Nguồn: Biểu đồ phụ thuộc dịch vụ Amazon thời gian thực
Cách tiếp cận microservices cho phép Amazon thực hiện các thay đổi và cập nhật cho nền tảng của mình một cách dễ dàng. Ngoài ra, nó cho phép mở rộng quy mô theo yêu cầu của các thành phần cụ thể. Bất chấp những thách thức liên quan đến quá trình chuyển đổi, lợi ích của kiến trúc microservices là rất đáng kể. Nền tảng thương mại điện tử của Amazon hiện xử lý hơn 2,5 tỷ lượt tìm kiếm sản phẩm hàng ngày và bao gồm hàng triệu sản phẩm từ hàng trăm nghìn người bán.
Nghiên cứu điển hình về Netflix
Netflix là một công ty rất nổi tiếng và được biết đến hiện nay. Nó có sẵn ở 190 quốc gia và có hơn 223 triệu người dùng trả phí tính đến năm 2022.
Vào năm 2008, Netflix phải đối mặt với sự cố hỏng cơ sở dữ liệu lớn và sự cố này đã tồn tại trong 3 ngày dài. Đây là điểm mà công ty nhận ra các vấn đề về lỗi đơn điểm của thiết kế nguyên khối. Vì vậy, Netflix dần dần chuyển từ kiến trúc nguyên khối sang kiến trúc vi dịch vụ đám mây bằng cách sử dụng các dịch vụ web của Amazon.
Netflix đã mất nhiều năm để di chuyển các ứng dụng hướng tới khách hàng và không hướng tới khách hàng. Tuy nhiên, những lợi ích là rất lớn. Số giờ xem hàng tháng của công ty tăng mạnh gấp 1000 lần từ năm 2008 đến năm 2015 ~ mang lại doanh thu và lợi nhuận cao.
Cách di chuyển ứng dụng của bạn từ kiến trúc nguyên khối sang kiến trúc vi dịch vụ theo cách thủ công
Có nhiều bước bạn có thể thực hiện để di chuyển (thủ công) ứng dụng của mình từ kiến trúc nguyên khối sang kiến trúc vi dịch vụ:
Nhìn chung, việc di chuyển từ kiến trúc nguyên khối sang kiến trúc vi dịch vụ có thể phức tạp và tốn thời gian. Điều cần thiết là lập kế hoạch cẩn thận và thực hiện việc di chuyển để đảm bảo thành công.
Các công cụ tiện dụng để di chuyển nguyên khối sang microservice
Có một số công cụ có thể trợ giúp quá trình phân tách một ứng dụng nguyên khối thành các dịch vụ siêu nhỏ. Ví dụ: Mono2Micro, Công cụ phân tách và Trình phân tách của IBM là những công cụ phổ biến nhất hỗ trợ quá trình phân tách.
Các công cụ này cung cấp một bộ cơ chế tự động hoặc bán tự động để xác định các vi dịch vụ và cấu trúc lại mã. Ngoài ra, họ giúp thiết lập và quản lý cơ sở hạ tầng cần thiết để lưu trữ các dịch vụ siêu nhỏ.
Tự động phân tách để di chuyển Monolithic sang Microservices: Xu hướng tương lai
Sự bùng nổ mới nhất về trí tuệ nhân tạo và máy học đã cách mạng hóa các phương pháp truyền thống để thực hiện nhiệm vụ của chúng ta. Sẽ không tuyệt vời sao nếu máy móc có thể thực hiện các tác vụ phân tách phức tạp từ nguyên khối thành vi dịch vụ?
Mặc dù việc sử dụng AI để giúp phân tách một ứng dụng nguyên khối thành các dịch vụ siêu nhỏ có vẻ dễ dàng. Tuy nhiên, đó là một con đường đầy thách thức. Đó là lý do tại sao bạn chỉ tìm thấy một vài nghiên cứu đầy đủ về nhiệm vụ này.
Abdullah et. al. đã đề xuất một phương pháp học tập không giám sát để tự động phân tách ứng dụng web thành các dịch vụ siêu nhỏ. Sơ đồ khái niệm sau đây cho thấy hoạt động tổng thể của quá trình tự động phân hủy.
Nguồn: Abdullah, M., Iqbal, W., & Erradi, A. (2019). Phương pháp học tập không giám sát để tự động phân tách ứng dụng web thành các dịch vụ siêu nhỏ. Tạp chí Hệ thống và Phần mềm, 151, 243-257.
Quá trình tự động phân hủy tuân theo ba bước đơn giản.
Bước 01: Truy cập nhật ký truy cập URI
Mỗi trang trên một trang web có một mã định danh tài nguyên thống nhất (URI). May mắn thay, các máy chủ web lưu trữ các ứng dụng như vậy duy trì nhật ký truy cập (ví dụ: thời gian phản hồi và kích thước tài liệu) đối với các URI này. Bước đầu tiên là thu thập các nhật ký truy cập này.
Bước 02: Áp dụng thuật toán ML phân cụm
Thuật toán phân cụm là một phương pháp học máy không giám sát, được cung cấp một tập hợp các điểm dữ liệu, tạo ra K cụm có các điểm dữ liệu có tính chất tương tự nhau. Thuật toán phân cụm này, khi được cung cấp dữ liệu nhật ký truy cập lịch sử, sẽ tạo ra các cụm URI có thời gian truy cập và kích thước tài liệu phản hồi tương tự nhau.
Bước 03: Triển khai cụm đến vi dịch vụ
Bạn có thể tạo một dịch vụ siêu nhỏ cho từng cụm URI. Sau đó, bạn có thể triển khai các vi dịch vụ này cho bất kỳ cơ sở hạ tầng đám mây nào.
Lưu ý: Kỹ thuật tự động phân tách này dành riêng cho các ứng dụng web nguyên khối và chỉ được trình bày để cung cấp cho bạn ý tưởng về các xu hướng mới nhất trong thời đại.
Các phương pháp hay nhất để chuyển từ kiến trúc nguyên khối sang kiến trúc vi dịch vụ
Dưới đây là một số phương pháp hay nhất cần tuân theo khi di chuyển từ kiến trúc nguyên khối sang kiến trúc vi dịch vụ:
- Bắt đầu từ quy mô nhỏ: Cách tốt nhất là bắt đầu bằng cách di chuyển một phần nhỏ, độc lập của ứng dụng sang kiến trúc vi dịch vụ. Điều này cho phép bạn học hỏi từ quy trình và thực hiện bất kỳ điều chỉnh cần thiết nào trước khi giải quyết các phần lớn hơn của ứng dụng.
- Xác định các dịch vụ siêu nhỏ phù hợp: Xác định cẩn thận các khả năng kinh doanh của ứng dụng của bạn. Nó cũng yêu cầu xác định xem các khả năng này có thể triển khai được dưới dạng các dịch vụ siêu nhỏ độc lập hay không.
- Thiết kế giao diện rõ ràng: Đảm bảo rằng giao diện giữa các vi dịch vụ được xác định rõ ràng và dễ sử dụng. Điều này sẽ giúp việc phát triển và bảo trì microservice dễ dàng hơn.
- Sử dụng bộ chứa: Bộ chứa có thể giúp triển khai và quản lý vi dịch vụ dễ dàng hơn, cho phép bạn đóng gói vi dịch vụ và các thành phần phụ thuộc của nó lại với nhau trong một đơn vị độc lập, duy nhất.
- Sử dụng cơ sở hạ tầng thân thiện với vi dịch vụ: Để hỗ trợ kiến trúc vi dịch vụ, bạn sẽ cần một cơ sở hạ tầng có thể xử lý lưu lượng truy cập và độ phức tạp gia tăng do vi dịch vụ tạo ra. Điều này có thể liên quan đến việc sử dụng các công nghệ như lưới dịch vụ, cổng API và theo dõi phân tán.
- Kiểm tra kỹ lưỡng: Kiểm tra kỹ lưỡng các vi dịch vụ để đảm bảo rằng chúng đang hoạt động như mong đợi và các giao diện giữa chúng đang hoạt động bình thường.
- Theo dõi và quản lý các vi dịch vụ: Điều quan trọng là phải theo dõi hiệu suất và tình trạng của chúng và thực hiện hành động thích hợp nếu có vấn đề phát sinh. Điều này có thể liên quan đến việc sử dụng các công cụ như phân tích nhật ký, giám sát hiệu suất và theo dõi lỗi.
Nói tóm lại, lập kế hoạch và thực hiện cẩn thận là chìa khóa để di chuyển thành công. Bằng cách làm theo các phương pháp hay nhất này, bạn có thể đảm bảo rằng quá trình di chuyển diễn ra suôn sẻ, hoàn thành đúng mục đích.
Phần kết luận
Kiến trúc microservices là kiến trúc linh hoạt và có khả năng mở rộng nhất cho kỷ nguyên điện toán đám mây hiện đại. Nó cho phép bạn mở rộng quy mô các phần cụ thể của ứng dụng khi cần và sửa đổi hoặc cập nhật các dịch vụ riêng lẻ mà không ảnh hưởng đến toàn bộ ứng dụng. Tuy nhiên, nó cũng có thể phức tạp hơn để phát triển và duy trì.
Cuối cùng, việc lựa chọn phong cách kiến trúc sẽ phụ thuộc vào nhu cầu và mục tiêu cụ thể của ứng dụng của bạn. Các yếu tố cần xem xét bao gồm quy mô và độ phức tạp của ứng dụng, mức độ cần thiết của khả năng mở rộng và tính linh hoạt cũng như các tài nguyên sẵn có để phát triển và bảo trì.
