Nghiên Cứu Phát Triển Phần Mềm Dựa Trên Microservices Tại Đại Học Quốc Gia Hà Nội

Trong phát triển phần mềm, dịch vụ là một thành phần ứng dụng có khả năng thực hiện một hoặc nhiều chức năng trong hệ thống mà không cần giao diện cho người dùng. Các ứng dụng chạy trên các môi trường khác nhau đều có thể sử dụng dịch vụ để thực hiện một hoặc một vài chức năng trong hệ thống của mình. Dịch vụ phải có khả năng tái sử dụng, thích ứng với các môi trường khác nhau và có thể tự động phát hiện trên toàn hệ thống, đám mây. Mỗi dịch vụ sẽ thực hiện xử lý các yêu cầu từ phía máy trạm và gửi lại các câu trả lời theo một chuẩn đã quy ước, đồng thời các dịch vụ cũng có thể kết nối đến nhau để cùng thực hiện một vài chức năng của hệ thống hoặc để tổ hợp thành một dịch vụ khác.

Kiến trúc Monolithic cho phép xây dựng hệ thống thành một khối duy nhất, bao gồm giao diện người dùng, xử lý nghiệp vụ và phần truy cập dữ liệu. Hệ thống được xây dựng trên Monolithic hoàn toàn khép kín, độc lập với các hệ thống khác và chỉ được xây dựng trên một nền tảng duy nhất, do đó hệ thống được xây dựng trên monolithic rất dễ xây dựng, dễ quản lý. Tuy nhiên, nếu có bất kỳ thay đổi nào trong một thành phần, toàn bộ hệ thống phải được điều chỉnh, tái kiểm thử và triển khai lại. Điều này khiến việc xây dựng và phát triển hệ thống trên monolithic là rất tốn kém và không linh hoạt. Đặc biệt là với các hệ thống lớn việc xây dựng phát triển hệ thống bằng kiểu kiến trúc monolithic sẽ trở nên rất phức tạp.

Hệ thống microservices bao gồm nhiều dịch vụ nhỏ, hoạt động độc lập và giao tiếp với nhau qua mạng. Điều này tạo ra sự phức tạp trong việc quản lý, giám sát và gỡ lỗi. Cần có các công cụ và quy trình phù hợp để theo dõi trạng thái của từng dịch vụ, phát hiện và xử lý các sự cố một cách nhanh chóng. Việc quản lý cấu hình, triển khai và nâng cấp các dịch vụ cũng đòi hỏi sự tự động hóa cao.

Mỗi dịch vụ trong kiến trúc microservices là một điểm tấn công tiềm năng. Cần có các biện pháp bảo mật mạnh mẽ để bảo vệ dữ liệu và ngăn chặn các cuộc tấn công từ bên ngoài. Ngoài ra, việc đảm bảo hiệu năng của hệ thống cũng là một thách thức. Các dịch vụ phải được thiết kế để có thể xử lý lượng lớn yêu cầu một cách nhanh chóng và hiệu quả. Cần có các cơ chế cân bằng tải, bộ nhớ đệm và tối ưu hóa hiệu năng để đáp ứng yêu cầu của người dùng.

Để triển khai thành công kiến trúc microservices, đội ngũ phát triển cần có kiến thức và kinh nghiệm về các công nghệ liên quan, như Docker, Kubernetes, API Gateway, Service Mesh, DevOps, CI/CD, Agile. Họ cũng cần có khả năng thiết kế các dịch vụ có khả năng chịu lỗi, tự phục hồi và dễ dàng mở rộng. Ngoài ra, việc phối hợp và giao tiếp giữa các thành viên trong đội ngũ cũng rất quan trọng.

Thiết kế dịch vụ hướng theo miền (DDD) là một phương pháp thiết kế phần mềm tập trung vào việc hiểu và mô hình hóa miền nghiệp vụ. Trong kiến trúc microservices, DDD giúp xác định các ranh giới ngữ cảnh (bounded context) và thiết kế các dịch vụ phù hợp với từng ranh giới. Điều này giúp giảm sự phụ thuộc giữa các dịch vụ và tăng tính độc lập của chúng.

API Gateway là một thành phần quan trọng trong kiến trúc microservices. Nó đóng vai trò là điểm vào duy nhất cho tất cả các yêu cầu từ bên ngoài. API Gateway có thể thực hiện các chức năng như định tuyến yêu cầu, chuyển đổi giao thức, xác thực và ủy quyền. Điều này giúp giảm tải cho các dịch vụ và tăng tính bảo mật của hệ thống.

CI/CD (Continuous Integration/Continuous Delivery) là một quy trình tự động hóa các bước xây dựng, kiểm thử và triển khai phần mềm. DevOps là một phương pháp phát triển phần mềm kết hợp giữa phát triển (Development) và vận hành (Operations). Kết hợp CI/CD và DevOps giúp tăng tốc độ phát triển, giảm thiểu rủi ro và cải thiện chất lượng phần mềm.

Ứng dụng S0ML được chia thành nhiều phần mềm microservices nhỏ, mỗi dịch vụ thực hiện một chức năng duy nhất. Ví dụ, có một dịch vụ để quản lý người dùng, một dịch vụ để quản lý câu chuyện, một dịch vụ để quản lý hình ảnh và một dịch vụ để quản lý bình luận. Các dịch vụ này giao tiếp với nhau qua API.

Kiến trúc hệ thống của ứng dụng S0ML bao gồm các phần mềm microservices, API Gateway, Service Registry và Database. API Gateway đóng vai trò là điểm vào duy nhất cho tất cả các yêu cầu từ bên ngoài. Service Registry lưu trữ thông tin về vị trí của các dịch vụ. Database lưu trữ dữ liệu của ứng dụng.

Khả năng mở rộng cao, tính linh hoạt, khả năng chịu lỗi tốt, dễ dàng bảo trì và nâng cấp, sử dụng công nghệ phù hợp cho từng dịch vụ.

Sự phức tạp trong quản lý, yêu cầu về kỹ năng cao, chi phí đầu tư ban đầu lớn, khó khăn trong việc kiểm thử và gỡ lỗi.

Phát triển các công cụ và quy trình tự động hóa để quản lý và giám sát hệ thống microservices. Nghiên cứu các phương pháp phát hiện và xử lý sự cố một cách nhanh chóng và hiệu quả.

Nghiên cứu khả năng tích hợp Serverless và Big Data vào kiến trúc microservices. Tìm hiểu các lợi ích và thách thức khi sử dụng các công nghệ này.