Kiến trúc Cloud Native: Tương lai của lĩnh vực phát triển ứng dụng

Cloud native đã sẵn sàng để trở thành tương lai của lĩnh vực phát triển phần mềm. Theo dự đoán, đến năm 2025, 80% ứng dụng doanh nghiệp sẽ được đám mây hóa (cloud-based) hoặc đang trong lộ trình chuyển đổi sang ứng dụng cloud native.

Nhưng trước khi bắt đầu quá trình chuyển đổi này, bạn phải đảm bảo hiểu rõ kiến trúc bên dưới những ứng dụng cloud native như vậy.

Kiến trúc Cloud Native là gì?

Ứng dụng cloud native bao gồm những dịch vụ chia nhỏ (microservice) được đóng gói vào những container (như docker container) chạy trên hạ tầng điện toán đám mây. Những ứng dụng này được phát triển, kiểm thử và triển khai trên cloud. Do đó chúng được vận hành trên hạ tầng private, public, hybrid hoặc multi-cloud.

Một ứng dụng cloud native có thiết kế theo kiến trúc microservice – tập hợp những service riêng lẻ nhưng phối hợp hoạt động cùng nhau. Mỗi service đảm nhận một chức năng và là một thành phần động lập. Một hệ thống điều phối thùng chứa (container-orchestration system) sẽ quản lý, tái sử dụng, phục hồi và mở rộng những mô hình chức năng này (như kubernetes). Với hệ thống như vậy, một ứng dụng cloud native có khả năng thêm, xóa hoặc mở rộng quy mô tài nguyên theo chiều ngang khi cần thiết.

Phát triển và vận hành một ứng dụng theo kiến trúc cloud native đồng nghĩa nó có khả năng tương thích với nhiều nền tảng và nhà cung cấp dịch vụ điện toán đám mây khác nhau. Ví dụ: doanh nghiệp sẽ linh hoạt và chủ động hơn trong việc chuyển đổi giữa những nhà cung cấp dịch vụ cloud khác nhau như: AWS, Azure, Google Cloud Platform hoặc kết hợp chúng mà không mất nhiều thời gian và công sức sửa đổi cấu trúc ứng dụng.

Một hệ thống như vậy cung cấp cho các nhà phát triển một nền tảng đảm bảo tích hợp liên tục và phân phối liên tục (CI/CD). Họ vẫn làm việc để cải thiện trải nghiệm người dùng và thêm những tính năng mới mà vẫn đảm bảo tính sẵn sàng của ứng dụng.

Các kiểu thiết kế Cloud Native

Basic (căn bản)

Thiết kế cloud native căn bản sẽ sao lưu hệ thống định kỳ trên cloud. Bạn kết nối đến một ứng dụng bằng DNS (tên miền). DNS của tên miền trỏ (mapping) tới một bộ cân bằng tải (load balancer), từ đó chuyển truy cập đến ứng dụng bên trong. Dữ liệu được lưu trữ trên hệ thống cơ sở dữ liệu (master và slave database) kết nối với ứng dụng.

Multi-cloud (đa đám mây)

Một thành phần của ứng dụng có thể chạy trên nhiều nền tảng cloud. Bạn vẫn truy cập nó bằng DNS. Kiểu thiết kế này không yêu cầu nhân bản hệ thống (duplicate systems), dữ liệu được lưu trên nền tảng của bạn trong khi các thành phần hoạt động trong nhiều môi trường cloud.

Hybrid (hệ thống lai)

Ứng dụng vẫn được truy cập thông qua DNS. DNS của tên miền trỏ (mapping) tới một bộ cân bằng tải (load balancer), từ đó chuyển truy cập đến ứng dụng bên trong. Trong khi ứng dụng giao tiếp với cơ sở dữ liệu chính (master database) thì bản sao của nó sẽ được lưu trữ trên một nền tảng cloud khác hoặc private cloud  của bạn (on-prem).

5 nguyên tắc của kiến trúc Cloud Native

Khi thiết kế và vận hành ứng dụng theo kiến trúc cloud native nên tuân thủ theo những nguyên tắc nhất đinh sau để đảm bảo tối ưu hóa hiệu suất và triển khai nhanh chóng.

Self-Reliant Containers

Kiến trúc cloud native bao gồm nhiều container chứa mọi thứ cần thiết cho một microservice – thư viện, thành phần phụ thuộc (dependencies) và một lightweight runtime. Tất cả chúng được đóng gói vào bên trong một container độc lập, các nhà phát triển có thể dễ dàng di chuyển nó từ môi trường này sang môi trường khác.

Bản thân mỗi container cũng có hạ tầng cố định được cấu hình cho một môi trường cụ thể.

Docker là container runtime được dùng phổ biến nhất hiện nay. Trong khi Kubernetes là hệ thống dùng để triển khai, quản lý và mở rộng quy mô các ứng dụng đã container hóa.

Các dịch vụ được thiết kế cần có tính tương tác cao.

Các dịch vụ cloud native cần giao tiếp với những dịch vụ khác và ứng dụng bên thứ ba. Một ứng dụng cloud native sử dụng các API để thiết lập giao tiếp giữa các dịch vụ với nhau và với ứng dụng bên ngoài khác.

Đối với giao tiếp nội bộ, microservice cung cấp thêm một lớp hạ tầng chuyên dụng để xử lý tất cả các giao tiếp nội bộ. Lớp này còn được gọi và lưới dịch vụ (service mesh). Vai trò chính yếu của nó là kết nối, bảo mật và giám sát các các service trong kiến trúc cloud native. Có nhiều loại service mesh mã nguồn mở, trong đó Istio là lựa chọn phổ biến nhất.

Các thành phần cần stateless và có tính mở rộng.

Kiến trúc cloud native yêu cầu ứng dụng phải có các thành phần và trạng thái độc lập với nhau. Tức là dữ liệu trạng thái xử lý được lưu bên ngoài service, vì vậy bất kỳ phiên bản nào của service đều có thể xử lý yêu cầu nhất định. Khi thiết kết một ứng dụng cloud native phân tán, có càng nhiều thành phần stateless càng tốt.

Nếu không duy trì tính liên tục của dữ liệu hoặc các phiên (session), hệ thống có thể dễ dàng mở rộng, bảo trì, khôi phục và cân bằng tải. Tùy thuộc vào workload, ứng dụng cloud native sẽ mở rộng theo chiều ngang và xóa bỏ các phiên bản khi cần thiết. Ngoài ra, bản chất của stateless cho phép nhà phát triển sửa chữa trực tiếp phiên bản hiện hành với downtime tối thiểu bằng cách quay vòng trên các service thay thế.

Quy trình tự động và CI/CD pipeline

Một trong những ưu điểm chính của hệ thống cloud native là khả năng tự động hóa hạ tầng. Thông qua CI/CD pipeline để sửa chữa, mở rộng và triển khai nhanh hơn. Do đó quy trình xây dựng, kiểm thử và triển khai phải được tự động hóa. Ngoài ra, khôi phục, mở rộng, thu hồi quy mô, giám sát đều có thể được tự động hóa.

Kiến trúc đàn hồi (resilient architecture)

Điểm chính trong phát triển ứng dụng là thiết kế sao cho nó có tính linh hoạt cao. Nó liên quan trực tiếp đến việc xây dựng hệ thống với tính sẵn sàng cao và một kế hoạch khắc phục sự cố hiệu quả. Vì thất bại trong triển khai là điều không thể tránh khỏi, do đó cách tốt nhất để đối phó với những vấn đề phát sinh là lập kế hoạch trước.

Kiến trúc cloud native với microservice là trung tâm cung cấp một hệ thống đảm bảo khả năng khôi phục cao. Với cơ chế tự động khôi phục và các thành phần có thể mở rộng không phụ thuộc trạng thái để cho nhiều phiên bản có thể đảm nhận việc xử lý tác vụ khi cần thiết. Qua đó giảm thiểu downtime xuống mức thấp nhất có thể.

Nguồnphoenixnap blog

Giới thiệu Hiệp Phạm 113 bài viết
Hiệp hiện đang là thành viên nhóm tác giả của HIEPSHARING.COM. Thích tìm hiểu, nghiên cứu Ethical Hacking, SysAdmin, DevOps và những công nghệ mới. Phương châm sống của mình: "Chỉ cần bản thân không bỏ cuộc, chậm chút cũng không sao."

Hãy bình luận đầu tiên

Để lại một phản hồi

Thư điện tử của bạn sẽ không được hiện thị công khai.


*