Kiến trúc Microservices được phát triển và phổ biến bởi các công ty công nghệ lớn như Amazon và Netflix trong thập niên 2000. Những công ty này cần một hệ thống có khả năng mở rộng linh hoạt và đáp ứng lượng người dùng khổng lồ, và kiến trúc Microservices là câu trả lời cho vấn đề đó.

Sam Newman, một chuyên gia hàng đầu về phần mềm, đã đóng góp rất nhiều vào việc định hình và phổ biến kiến trúc này qua các tài liệu và sách nổi tiếng như Building Microservices.

1. Monolithic là gì?

1.1 Định nghĩa

Monolithic là một kiến trúc phần mềm trong đó toàn bộ ứng dụng được tích hợp vào một khối mã duy nhất, bao gồm tất cả các thành phần từ giao diện người dùng, logic nghiệp vụ, đến các thao tác cơ sở dữ liệu.

Tất cả các chức năng của ứng dụng được đóng gói trong một đơn vị triển khai duy nhất. Ban đầu, kiến trúc này thường dễ triển khai và quản lý nhưng khi ứng dụng phát triển lớn hơn, nó trở nên phức tạp và khó bảo trì.

1.2 Ưu và nhược điểm của Monolithic

1.2.1 Ưu điểm

• Dễ triển khai: Ứng dụng được đóng gói và triển khai như một tệp duy nhất, nên việc triển khai rất đơn giản. Phù hợp cho các ứng dụng nhỏ vì giúp tiết kiệm thời gian và công sức.
• Dễ quản lý và tái sử dụng code: Tất cả code nằm trong một chỗ, giúp việc tái sử dụng dễ dàng.
• Dễ kiểm thử và giám sát: Việc giám sát và kiểm thử toàn bộ ứng dụng rất dễ vì tất cả đều nằm chung một khối.

1.2.2 Nhược điểm

• Khó bảo trì và mở rộng: Khi ứng dụng phát triển lớn hơn, việc thay đổi một phần nhỏ có thể ảnh hưởng đến toàn bộ hệ thống.
• Xung đột khi nhiều người phát triển: Khi nhiều người làm việc trên cùng một hệ thống, dễ xảy ra xung đột trong việc phát triển và triển khai.
• Khó mở rộng quy mô: Toàn bộ hệ thống phải mở rộng cùng lúc, dẫn đến việc tốn kém tài nguyên. Ví dụ: Nếu phần giỏ hàng của ứng dụng gặp vấn đề về tải, bạn phải mở rộng cả hệ thống dù chỉ có phần giỏ hàng cần thêm tài nguyên.
• Rủi ro cao khi cập nhật: Một thay đổi nhỏ cũng có thể gây lỗi cho các phần khác trong hệ thống.

2. Microservices là gì?

Microservices là một kiến trúc phần mềm trong đó ứng dụng được chia thành nhiều dịch vụ nhỏ, độc lập, mỗi dịch vụ đảm nhận một chức năng cụ thể và có thể được phát triển, triển khai và bảo trì riêng biệt. Các dịch vụ này thường giao tiếp với nhau thông qua các giao thức như HTTP, REST hoặc các messaging system.

Kiến trúc microservice giúp các nhóm phát triển có thể làm việc độc lập trên các phần của hệ thống mà không ảnh hưởng đến toàn bộ ứng dụng. Điều này cũng giúp việc mở rộng và duy trì dễ dàng hơn so với kiến trúc monolithic, nơi tất cả các chức năng đều nằm trong một khối mã lớn.

Hãy tưởng tượng bạn đang xây dựng một ứng dụng thương mại điện tử. Thay vì xây dựng toàn bộ hệ thống trong một khối mã lớn như kiến trúc monolithic, bạn sẽ chia ứng dụng thành các microservice nhỏ hơn, mỗi dịch vụ phụ trách một chức năng riêng biệt.

• Microservice quản lý sản phẩm: Quản lý danh sách sản phẩm, bao gồm thêm, chỉnh sửa, xóa sản phẩm.
• Microservice giỏ hàng: Xử lý các chức năng liên quan đến giỏ hàng như thêm sản phẩm, xóa sản phẩm, tính tổng số tiền.
• Microservice thanh toán: Xử lý quy trình thanh toán khi khách hàng mua hàng.
• Microservice quản lý người dùng: Quản lý thông tin tài khoản, đăng nhập, đăng ký của người dùng.

3. So sánh Microservices và Monolithic

Không phải lúc nào Microservices cũng là lựa chọn tốt nhất. Dù Microservices mang lại nhiều lợi ích như tính linh hoạt và khả năng mở rộng cao, nhưng nó cũng phức tạp hơn rất nhiều trong việc quản lý, triển khai và giám sát. Nó đòi hỏi một mức độ chuyên môn cao từ đội ngũ phát triển và cần sự đầu tư lớn vào các công cụ như Docker, Kubernetes, CI/CD, và các hệ thống giám sát phân tán.

Monolithic vẫn là một lựa chọn tốt cho các ứng dụng nhỏ hoặc trong giai đoạn khởi đầu. Nó giúp phát triển nhanh và đơn giản hơn nhiều. Tuy nhiên, khi ứng trở nên ngày càng phức tạp, Microservices mới thực sự là sự lựa chọn tối ưu.

Tiêu chí	Microservices	Monolithic
Cấu trúc	Ứng dụng được chia thành nhiều dịch vụ nhỏ, mỗi dịch vụ độc lập và có chức năng cụ thể.	Ứng dụng là một khối code lớn duy nhất, trong đó mọi chức năng đều được triển khai cùng một lúc.
Triển khai	Mỗi microservice có thể được triển khai, mở rộng, và cập nhật riêng lẻ mà không ảnh hưởng đến các dịch vụ khác.	Toàn bộ hệ thống phải được triển khai lại mỗi khi có thay đổi nhỏ, gây ra rủi ro ảnh hưởng đến phần khác của hệ thống.
Quản lý lỗi	Một dịch vụ bị lỗi sẽ chỉ ảnh hưởng đến dịch vụ đó.	Nếu một phần hệ thống bị lỗi, có thể ảnh hưởng đến toàn bộ ứng dụng vì tất cả đều phụ thuộc lẫn nhau.
Tính mở rộng (Scalability)	Có thể mở rộng từng microservice độc lập dựa trên nhu cầu cụ thể, tối ưu việc sử dụng tài nguyên.	Phải mở rộng toàn bộ hệ thống dù chỉ một phần cần thêm tài nguyên, dễ dẫn đến lãng phí tài nguyên.
Tính độc lập công nghệ	Mỗi microservice có thể sử dụng công nghệ khác nhau (ngôn ngữ lập trình, cơ sở dữ liệu), linh hoạt theo yêu cầu từng nhóm.	Toàn bộ hệ thống phải sử dụng chung một bộ công nghệ, thiếu linh hoạt trong việc lựa chọn công nghệ.
Phát triển và bảo trì	Nhiều nhóm phát triển độc lập trên từng dịch vụ, giảm thiểu xung đột và tăng năng suất làm việc.	Các nhóm phải phối hợp chặt chẽ khi phát triển để tránh xung đột code.
Kiểm thử (Testing)	Cần kiểm thử từng microservice và việc tích hợp giữa các dịch vụ, yêu cầu phức tạp hơn so với monolithic.	Kiểm thử đơn giản hơn do toàn bộ hệ thống nằm chung trong một mã nguồn, nhưng phải kiểm thử toàn bộ khi có thay đổi.
Phụ thuộc giữa các nhóm	Giảm bớt sự phụ thuộc giữa các nhóm vì mỗi nhóm có thể phát triển dịch vụ của riêng mình mà không ảnh hưởng đến người khác.	Các nhóm phụ thuộc vào nhau nhiều, cần phối hợp chặt chẽ khi phát triển hoặc cập nhật hệ thống.
Chi phí bảo trì	Dễ bảo trì trong thời gian dài do các dịch vụ có thể được cập nhật riêng lẻ, nhưng phức tạp hơn về công cụ giám sát.	Bảo trì đơn giản hơn khi quy mô nhỏ, nhưng khó mở rộng và phức tạp dần theo thời gian vì tất cả nằm trong một hệ thống.
Khả năng kiểm soát lỗi	Sử dụng các chiến lược kiểm soát lỗi như Circuit Breaker để giảm thiểu tác động của các dịch vụ bị lỗi.	Kiểm soát lỗi khó hơn vì một lỗi nhỏ có thể làm sập toàn bộ hệ thống.
Tối ưu hiệu suất	Hiệu suất cao vì có thể tối ưu riêng từng dịch vụ dựa trên nhu cầu của chúng.	Khó tối ưu hóa hiệu suất toàn hệ thống vì tất cả các thành phần chia sẻ tài nguyên và phải mở rộng toàn hệ thống.
Tính phức tạp	Quản lý phức tạp hơn, yêu cầu sử dụng các công cụ như Docker, Kubernetes, và hệ thống giám sát phân tán.	Quản lý đơn giản hơn trong giai đoạn đầu, nhưng phức tạp dần khi hệ thống phát triển lớn.
Tính linh hoạt	Linh hoạt trong việc thêm hoặc loại bỏ các dịch vụ mà không ảnh hưởng đến toàn bộ hệ thống.	Mọi thay đổi đều ảnh hưởng đến toàn bộ hệ thống, gây ra thiếu linh hoạt trong bảo trì và phát triển.
Tính nhất quán dữ liệu	Dữ liệu giữa các dịch vụ cần đồng bộ thông qua các giao thức như API hoặc hệ thống nhắn tin (messaging system).	Nhất quán dễ đảm bảo hơn vì tất cả dữ liệu đều nằm trong cùng một hệ thống.
Độ tin cậy	Hệ thống tin cậy hơn vì một dịch vụ lỗi không gây ảnh hưởng lớn đến toàn bộ hệ thống.	Toàn bộ hệ thống có thể sập nếu gặp lỗi lớn, độ tin cậy thấp hơn so với microservices.
Chi phí phát triển ban đầu	Cao hơn vì cần thiết kế và quản lý nhiều dịch vụ riêng biệt, đòi hỏi các công cụ phức tạp, nhân sự chuyên môn cao.	Chi phí phát triển ban đầu thấp hơn vì hệ thống đơn giản, không cần phân chia nhiều dịch vụ.
Thời gian phát triển	Mất thời gian hơn trong giai đoạn đầu vì phải thiết kế các dịch vụ độc lập.	Phát triển nhanh hơn ở giai đoạn đầu, nhưng khó khăn khi mở rộng và bảo trì sau này.
Sự phụ thuộc lẫn nhau	Ít sự phụ thuộc giữa các dịch vụ, các nhóm có thể làm việc độc lập.	Có nhiều sự phụ thuộc giữa các phần của hệ thống, dễ gây xung đột trong phát triển.

4. Kết luận

Kiến trúc Microservices đã mang đến một cuộc cách mạng trong cách phát triển và triển khai các ứng dụng phần mềm hiện đại. Bằng cách chia nhỏ hệ thống thành các dịch vụ độc lập, Microservices giúp các doanh nghiệp dễ dàng mở rộng, tối ưu hóa hiệu suất và giảm thiểu sự phức tạp trong quá trình bảo trì.

Mặc dù kiến trúc này mang lại nhiều lợi ích, nhưng nó cũng đi kèm với những thách thức riêng, như độ phức tạp trong quản lý và yêu cầu cao về chuyên môn kỹ thuật.

Các bài viết liên quan:

• Microservices: Những sai lầm và chiến lược chuyển đổi từ Monolith
• gRPC là gì? Vũ khí tối thượng tăng tải Microservices
• CRUD là gì? Vì sao Developer cần phải thành thạo CRUD?
• API Gateway là gì? Các chức năng chính của API Gateway