Ngành công nghiệp phần mềm đã trải qua sự chuyển đổi nhanh chóng trong thập kỷ qua khi các doanh nghiệp ngày càng áp dụng các phương pháp phát triển phần mềm hiện đại để đổi mới nhanh chóng và duy trì tính cạnh tranh. Một trong những thay đổi mô hình quan trọng nhất của kiến trúc phần mềm là chuyển từ hệ thống nguyên khối sang vi dịch vụ. Trong khi kiến trúc nguyên khối liên kết các thành phần của ứng dụng lại với nhau thành một đơn vị duy nhất thì kiến trúc microservices chia ứng dụng thành các dịch vụ nhỏ hơn, độc lập, mỗi dịch vụ phục vụ một chức năng kinh doanh cụ thể.
Cách tiếp cận mô-đun do microservice cung cấp giúp tăng tính linh hoạt, khả năng mở rộng và khả năng bảo trì trong quy trình phát triển phần mềm . Nhưng việc di chuyển từ hệ thống nguyên khối cũ sang microservice không hề đơn giản. Nó đòi hỏi phải vượt qua nhiều thách thức, từ việc hiểu và lập mô hình miền cho đến việc phân tách nguyên khối, quản lý dữ liệu, truyền thông và quản lý cơ sở hạ tầng. Bài viết này sẽ thảo luận về những thách thức hàng đầu mà các doanh nghiệp gặp phải khi chuyển đổi từ kiến trúc nguyên khối sang kiến trúc vi dịch vụ và đưa ra lời khuyên hữu ích để vượt qua những trở ngại này một cách hiệu quả.
Thử thách 1: Tìm hiểu và lập mô hình miền
Sự hiểu biết đúng đắn về lĩnh vực kinh doanh và các thành phần khác nhau của nó là rất quan trọng để triển khai thành công kiến trúc microservice. Mỗi microservice phải tương ứng với một miền phụ của doanh nghiệp cụ thể và tuân thủ các ranh giới được xác định rõ ràng. Thật không may, nhiều tổ chức không nhận ra tầm quan trọng của việc lập mô hình miền một cách chính xác, dẫn đến ranh giới dịch vụ kém có thể tác động tiêu cực đến việc di chuyển. Để giải quyết thách thức này, các tổ chức nên áp dụng các nguyên tắc Thiết kế hướng miền (DDD) để mô hình hóa miền ứng dụng một cách hiệu quả.
DDD tập trung vào các khía cạnh chính của miền, chẳng hạn như các thực thể, đối tượng giá trị và tổng hợp, để xác định các mẫu thiết kế chiến lược và chiến thuật để phát triển phần mềm. Bằng cách hiểu và lập mô hình miền một cách hiệu quả, bạn có thể tạo bản thiết kế chi tiết rõ ràng hơn cho kiến trúc vi dịch vụ và thiết lập ranh giới dịch vụ hợp lý.
Trong quá trình di chuyển, việc đầu tư thời gian và công sức vào các hội thảo để lấy ý kiến đóng góp từ các chuyên gia, nhà phát triển và các bên liên quan trong miền có thể là vô giá. Những hội thảo này có thể giúp tạo ra một ngôn ngữ phổ biến, xác định các bối cảnh bị giới hạn và xác định các tên miền phụ khác nhau có liên quan với nhau như thế nào. Ngoài ra, sự hiểu biết thấu đáo về miền và sự cộng tác chặt chẽ giữa các thành viên trong nhóm sẽ mở đường cho kiến trúc vi dịch vụ được xác định rõ ràng.
Thử thách 2: Phân hủy khối đá nguyên khối
Việc phân tách là rất quan trọng để chuyển từ ứng dụng nguyên khối sang kiến trúc dựa trên vi dịch vụ. Nó đề cập đến việc chia nhỏ ứng dụng nguyên khối thành các dịch vụ độc lập, nhỏ hơn, có thể quản lý được, tập trung vào các chức năng kinh doanh cụ thể. Tuy nhiên, việc phân tách một khối nguyên khối đặt ra những thách thức, chẳng hạn như xác định kích thước và phạm vi phù hợp của từng vi dịch vụ.
Một cách tiếp cận để giải quyết thách thức này là áp dụng Nguyên tắc trách nhiệm duy nhất (SRP) khi xác định ranh giới dịch vụ. SRP tuyên bố rằng một lớp hoặc mô-đun chỉ nên có một lý do để thay đổi. Áp dụng nguyên tắc này cho microservice có nghĩa là mỗi dịch vụ phải chịu trách nhiệm về một chức năng kinh doanh duy nhất và phải tách biệt khỏi những thay đổi trong các dịch vụ khác. Việc tuân theo SRP giúp đảm bảo rằng các dịch vụ vi mô vẫn được liên kết lỏng lẻo và có tính gắn kết cao, cải thiện khả năng bảo trì của hệ thống.
Một khía cạnh quan trọng khác cần xem xét trong quá trình phân rã là khả năng giao tiếp giữa các vi dịch vụ mới được hình thành. Bạn nên thiết lập một mẫu rõ ràng cho giao tiếp giữa các dịch vụ, chẳng hạn như sử dụng API RESTful, hàng đợi tin nhắn hoặc gRPC. Tránh sự kết hợp chặt chẽ giữa các dịch vụ và cung cấp giao diện dựa trên hợp đồng để đảm bảo giao tiếp thông suốt giữa các vi dịch vụ.
Việc xác định các chức năng chung và thư viện dùng chung mà nhiều dịch vụ có thể yêu cầu là điều cần thiết. Việc thiết lập thư viện dùng chung có thể giúp ngăn chặn việc sao chép mã và duy trì tính nhất quán giữa các dịch vụ. Nhưng hãy thận trọng để không tạo ra sự phụ thuộc không cần thiết giữa các dịch vụ, vì điều này có thể cản trở lợi thế về tính chất tách rời của microservice.
Phân tách khối nguyên khối là một bước phức tạp nhưng quan trọng trong việc chuyển sang kiến trúc vi dịch vụ. Lập kế hoạch cẩn thận, xem xét ranh giới dịch vụ và tổ chức liên lạc giữa các dịch vụ đảm bảo quá trình chuyển đổi suôn sẻ hơn.
Thử thách 3: Giải quyết các vấn đề về quản lý dữ liệu
Một trong những khía cạnh thách thức nhất của việc chuyển đổi từ kiến trúc nguyên khối sang kiến trúc vi dịch vụ là giải quyết hiệu quả các vấn đề quản lý dữ liệu. Trong kiến trúc nguyên khối, toàn bộ ứng dụng thường chia sẻ một cơ sở dữ liệu duy nhất cho tất cả các thành phần của nó. Nhưng kiến trúc microservice thúc đẩy việc quản lý dữ liệu phi tập trung và mỗi microservice phải có bộ lưu trữ dữ liệu độc lập.
Điều này đặt ra một loạt thách thức bao gồm:
Phân vùng dữ liệu
Việc chia nhỏ dữ liệu của ứng dụng nguyên khối thành các phần nhỏ hơn, có thể quản lý được, phù hợp với các dịch vụ vi mô độc lập, đòi hỏi phải phân tích chuyên sâu, hiểu rõ ranh giới miền và đưa ra các quyết định thiết kế cẩn thận để duy trì tính nhất quán và toàn vẹn của dữ liệu.
Tính nhất quán của dữ liệu
Việc đảm bảo tính nhất quán cuối cùng trên các kho dữ liệu của các vi dịch vụ khác nhau có thể trở nên phức tạp, đặc biệt là khi xử lý các giao dịch phân tán. Các nhà phát triển phải triển khai các chiến lược như kiến trúc hướng sự kiện hoặc mẫu Saga để duy trì tính nhất quán đồng thời tránh sự liên kết chặt chẽ giữa các dịch vụ.
Giao dịch phân tán
Trong kiến trúc microservice, trách nhiệm xử lý các giao dịch được trải rộng trên các dịch vụ khác nhau. Việc quản lý các giao dịch phân tán trở nên phức tạp hơn so với các hệ thống nguyên khối, trong đó các thuộc tính ACID có thể được thực thi dễ dàng trong một cơ sở dữ liệu duy nhất. Do đó, các nhà phát triển nên áp dụng các mẫu như mẫu Saga hoặc giao thức cam kết hai pha để điều phối các giao dịch trên nhiều dịch vụ.
Để vượt qua những thách thức quản lý dữ liệu này, doanh nghiệp nên đầu tư vào kỹ thuật thiết kế cơ sở dữ liệu và mô hình hóa dữ liệu, đồng thời sử dụng các công cụ giúp đơn giản hóa việc quản lý dữ liệu trong kiến trúc vi dịch vụ. Ví dụ: nền tảng no-code của AppMaster giúp các nhà phát triển quản lý dữ liệu và tạo logic nghiệp vụ dễ dàng hơn với trình thiết kế BP trực quan của nó, cho phép phân vùng dữ liệu tốt hơn và nhất quán hơn.
Thử thách 4: Đảm bảo truyền thông và hội nhập
Đảm bảo giao tiếp và tích hợp hiệu quả giữa các vi dịch vụ là một trở ngại khác cần vượt qua khi di chuyển từ kiến trúc nguyên khối. Trong một hệ thống nguyên khối, các thành phần giao tiếp nội bộ thông qua các lệnh gọi hàm hoặc phương thức. Ngược lại, các microservice giao tiếp với nhau thông qua API và giao thức mạng. Về microservice, các nhà phát triển cần giải quyết các mối lo ngại như độ trễ, bảo mật và độ tin cậy đi kèm với giao tiếp mạng.
Các chiến lược để đảm bảo giao tiếp và tích hợp trơn tru trong kiến trúc microservice bao gồm:
- Thiết kế và tài liệu API : Các API được ghi chép đầy đủ rất quan trọng để các vi dịch vụ tương tác hiệu quả. Các nhà phát triển nên dành thời gian đáng kể để thiết kế và ghi lại các API cũng như sử dụng các phương pháp lập phiên bản và kiểm tra API rõ ràng.
- Điều phối và biên đạo dịch vụ : Các dịch vụ nên được điều phối hoặc biên đạo để giảm sự phụ thuộc và độ phức tạp trong giao tiếp, thúc đẩy sự liên kết lỏng lẻo giữa các dịch vụ vi mô. Việc phối hợp có thể đạt được thông qua một thành phần trung tâm như xe buýt dịch vụ, trong khi việc phối hợp bao gồm các dịch vụ phối hợp độc lập với nhau thông qua các sự kiện hoặc tin nhắn.
- Giao tiếp không đồng bộ : Việc áp dụng các mẫu giao tiếp không đồng bộ, như hàng đợi tin nhắn hoặc kiến trúc theo sự kiện, có thể giúp nâng cao khả năng phục hồi, khả năng mở rộng và khả năng phản hồi của các vi dịch vụ của bạn. Bằng cách này, các dịch vụ có thể tiếp tục hoạt động ngay cả khi một thành phần không có sẵn, giảm thiểu tác động lên hệ thống.
Các công cụ như nền tảng không mã của AppMaster có thể giúp giảm bớt các thách thức về giao tiếp và tích hợp, đồng thời cung cấp khả năng tạo tài liệu API tự động, các nhà thiết kế BP cho logic nghiệp vụ và thử nghiệm nhanh chóng, giúp quá trình chuyển đổi sang các dịch vụ vi mô mượt mà và hiệu quả hơn.
Thử thách 5: Quản lý triển khai và cơ sở hạ tầng
Việc triển khai và quản lý cơ sở hạ tầng cho kiến trúc vi dịch vụ cũng có thể đặt ra những thách thức đáng kể. Không giống như các ứng dụng nguyên khối, microservice yêu cầu mỗi dịch vụ phải được triển khai và chạy độc lập, gây ra sự phức tạp trong quản lý cơ sở hạ tầng, phân bổ tài nguyên và lập phiên bản.
Một số vấn đề phổ biến về triển khai và quản lý cơ sở hạ tầng bao gồm:
- Mở rộng quy mô và phân bổ tài nguyên : Với nhiều dịch vụ độc lập, cần phải phân bổ tài nguyên và quản lý quy mô của từng dịch vụ một cách hiệu quả. Điều này liên quan đến việc giám sát hiệu suất và việc sử dụng tài nguyên của từng dịch vụ cũng như điều chỉnh linh hoạt các tài nguyên dựa trên nhu cầu.
- Lập phiên bản và khả năng tương thích ngược : Vì các vi dịch vụ được phát triển và triển khai độc lập nên việc đảm bảo khả năng tương thích ngược và xử lý việc lập phiên bản trên tất cả các dịch vụ trở nên quan trọng. Các nhà phát triển cần xác định các chính sách tương thích API và phiên bản rõ ràng, đồng thời truyền đạt những chính sách này trong toàn nhóm phát triển.
- Giám sát, ghi nhật ký và theo dõi : Do tính chất phân tán của vi dịch vụ, điều quan trọng là phải có cơ chế giám sát, ghi nhật ký và theo dõi thống nhất để khắc phục sự cố và tối ưu hóa hiệu suất. Các công cụ ghi nhật ký và quan sát tập trung có thể giúp duy trì cái nhìn toàn diện về toàn bộ hệ thống.
Để giải quyết những thách thức này, các doanh nghiệp nên đầu tư vào các công cụ container hóa như Docker và Kubernetes để đóng gói và điều phối các dịch vụ vi mô, đồng thời triển khai các giải pháp giám sát và ghi nhật ký để cải thiện khả năng quan sát. Sử dụng AppMaster cũng có thể đơn giản hóa quy trình triển khai và quản lý cơ sở hạ tầng vì nó tạo mã nguồn, biên dịch ứng dụng và triển khai chúng theo cách hợp lý.
Phần kết luận
Việc di chuyển từ kiến trúc nguyên khối sang kiến trúc microservices có thể mang lại nhiều lợi ích về tính linh hoạt, khả năng mở rộng, khả năng bảo trì và tính linh hoạt. Tuy nhiên, điều quan trọng là phải nhận thức được những thách thức của quá trình chuyển đổi này và lập kế hoạch chiến lược để vượt qua chúng. Các doanh nghiệp có thể áp dụng thành công kiến trúc microservice và tận dụng các lợi thế của nó bằng cách tập trung vào việc hiểu và mô hình hóa miền, phân tách nguyên khối, giải quyết các vấn đề quản lý dữ liệu, đảm bảo giao tiếp và tích hợp hiệu quả cũng như quản lý việc triển khai và cơ sở hạ tầng.
Việc kết hợp một nền tảng no-code như AppMaster có thể hỗ trợ thêm cho quá trình chuyển đổi này bằng cách cung cấp một môi trường phát triển tích hợp, toàn diện giúp đơn giản hóa quy trình phát triển ứng dụng. Bằng cách sử dụng nền tảng như AppMaster, các tổ chức có thể tạo mã nguồn cho ứng dụng của mình, chạy thử nghiệm, đóng gói ứng dụng vào vùng chứa và triển khai mọi thứ lên đám mây hiệu quả hơn. Điều này giúp ích cho quá trình di chuyển, tăng tốc độ phát triển ứng dụng và giảm nợ kỹ thuật tiềm ẩn.
Việc chuyển từ kiến trúc nguyên khối sang kiến trúc microservices là một quá trình phức tạp nhưng bổ ích. Bằng cách chuẩn bị kỹ lưỡng cho quá trình chuyển đổi cũng như sử dụng các công cụ và chiến lược cần thiết, doanh nghiệp có thể tối đa hóa lợi ích của vi dịch vụ, hợp lý hóa quá trình phát triển phần mềm và luôn dẫn đầu trong thị trường cạnh tranh ngày nay.
