Kiến trúc Monolith và Microservices: Lựa chọn nào phù hợp cho dự án của bạn?

Trong bối cảnh phát triển phần mềm nhanh chóng hiện nay, việc lựa chọn đúng kiến trúc là rất quan trọng. Các nhà phát triển thường phải cân nhắc giữa hai lựa chọn chính: Monolith và Microservices. Mỗi loại đều có ưu điểm và nhược điểm riêng, khiến cho việc lựa chọn trở nên then chốt đối với sự thành công của dự án.

Bài viết này sẽ giải thích về kiến trúc Monolith và Microservices. Đồng thời so sánh điểm tương đồng và khác biệt của chúng, và hướng dẫn bạn chọn lựa kiến trúc phù hợp nhất cho dự án của bạn.

Monolith là gì?

Kiến trúc Monolith là một phương pháp tiếp cận thống nhất trong phát triển phần mềm, trong đó tất cả các thành phần của ứng dụng được tích hợp vào một cơ sở mã duy nhất. Các thành phần này thường bao gồm giao diện người dùng, logic nghiệp vụ và các tầng truy cập dữ liệu, tất cả đều được kết nối chặt chẽ với nhau.

Việc bắt đầu với một Monolith có thể tương đối đơn giản. Các nhà phát triển thường làm việc với một bộ công nghệ duy nhất, giúp việc quản lý và xây dựng dễ dàng hơn. Vì toàn bộ ứng dụng tồn tại như một đơn vị, việc triển khai các bản cập nhật thường liên quan đến việc phát hành toàn bộ cơ sở mã. Điều này có thể đẩy nhanh quá trình phát triển ban đầu vì ít bộ phận riêng lẻ cần được quan tâm.

Tuy nhiên, khi ứng dụng phát triển, việc quản lý Monolith trở nên khó khăn hơn. Bất kỳ thay đổi nào cũng có thể yêu cầu kiểm tra rộng rãi trên toàn bộ hệ thống, làm chậm quá trình triển khai và phức tạp hóa việc phát triển. Việc gỡ lỗi cũng trở nên khó khăn hơn khi cơ sở mã phát triển.

Microservices là gì?

Kiến trúc Microservices chia một ứng dụng thành các dịch vụ nhỏ hơn và độc lập. Mỗi dịch vụ chịu trách nhiệm cho một chức năng cụ thể và giao tiếp với các dịch vụ khác thông qua API. Thiết kế dạng module này cho phép các nhà phát triển sử dụng các công nghệ và ngôn ngữ lập trình khác nhau cho mỗi dịch vụ.

Kiến trúc Microservices đòi hỏi phải có kế hoạch cẩn thận. Mỗi dịch vụ phải hoạt động độc lập, nghĩa là cần phải tạo API để giao tiếp. Lưu trữ dữ liệu phải được quản lý riêng biệt và các giao thức cụ thể cho sự tương tác giữa các dịch vụ phải được thiết lập.

Mặc dù Microservices tăng tính linh hoạt và khả năng mở rộng, nhưng chúng cũng tạo ra thêm sự phức tạp. Việc quản lý nhiều dịch vụ khó khăn hơn, đặc biệt là trong quá trình gỡ lỗi và triển khai. Tuy nhiên, Microservices mang lại sự linh hoạt được nâng cao và cho phép phát triển liên tục.

So sánh Monolith và Microservices: Điểm tương đồng và khác biệt

1. Phương pháp phát triển

Kiến trúc Monolith được xây dựng như một cơ sở mã duy nhất và gắn kết. Sự đơn giản này có thể hợp lý hóa quy trình phát triển ban đầu, vì các nhóm tập trung vào một ứng dụng thống nhất. Tuy nhiên, theo thời gian, việc quản lý một cơ sở mã Monolith ngày càng phát triển trở nên phức tạp hơn. Những thay đổi nhỏ trong một phần của hệ thống có thể yêu cầu kiểm tra toàn bộ ứng dụng. Điều này làm chậm quá trình phát triển và tăng nguy cơ lỗi.

Mặt khác, Microservices chia các ứng dụng thành các dịch vụ nhỏ hơn, được quản lý độc lập. Tính module này thúc đẩy quá trình phát triển nhanh hơn vì các nhóm có thể phát triển, kiểm tra và triển khai các dịch vụ một cách độc lập. Tuy nhiên, sự đánh đổi là việc quản lý nhiều dịch vụ đòi hỏi sự phối hợp và giao tiếp hiệu quả để đảm bảo tích hợp đúng cách.

2. Quy trình triển khai

Trong một hệ thống Monolith, việc triển khai thường liên quan đến việc phát hành toàn bộ cơ sở mã cùng một lúc. Điều này hoạt động tốt đối với các ứng dụng nhỏ hơn nhưng trở nên cồng kềnh đối với các hệ thống lớn hơn. Ngay cả những thay đổi nhỏ cũng yêu cầu kiểm tra lại và triển khai lại toàn bộ ứng dụng, làm tăng thời gian chết và rủi ro triển khai.

Ngược lại, Microservices cho phép triển khai các dịch vụ độc lập. Phương pháp này giảm thời gian chết và cho phép phản hồi nhanh hơn với phản hồi của người dùng. Tuy nhiên, nó tạo ra sự phức tạp hơn trong quy trình triển khai, yêu cầu các công cụ điều phối mạnh mẽ để quản lý hiệu quả các tương tác giữa các dịch vụ khác nhau.

3. Khả năng mở rộng

Các ứng dụng Monolith thường gặp phải những thách thức trong việc mở rộng. Để mở rộng một thành phần, toàn bộ hệ thống có thể cần được nhân rộng, điều này có thể dẫn đến việc sử dụng tài nguyên không hiệu quả. Điều này dẫn đến chi phí vận hành cao hơn và khó khăn trong việc thích ứng với nhu cầu biến động.

Tuy nhiên, Microservices lại vượt trội về khả năng mở rộng. Mỗi dịch vụ có thể được mở rộng độc lập dựa trên khối lượng công việc của nó. Nếu một dịch vụ phải đối mặt với lưu lượng truy cập lớn, nó có thể được mở rộng mà không ảnh hưởng đến các dịch vụ khác. Việc mở rộng mục tiêu này giúp cải thiện việc sử dụng tài nguyên, giảm chi phí và nâng cao hiệu suất tổng thể.

4. Hiệu suất

Các hệ thống Monolith có thể mang lại hiệu suất cao ngay từ đầu do giảm chi phí giao tiếp. Vì các thành phần tương tác trực tiếp trong cùng một hệ thống, độ trễ được giảm thiểu. Tuy nhiên, khi hệ thống phát triển, hiệu suất có thể giảm do sự kết hợp chặt chẽ và các phụ thuộc phức tạp.

Microservices cung cấp tính linh hoạt trong việc tối ưu hóa hiệu suất cho mỗi dịch vụ. Tuy nhiên, giao tiếp giữa các dịch vụ qua mạng gây ra độ trễ, có thể làm chậm hệ thống. Việc quản lý các lệnh gọi API một cách hiệu quả là rất quan trọng để duy trì hiệu suất. Các giao thức giao tiếp và công cụ giám sát hiệu quả giúp giảm thiểu các vấn đề về hiệu suất.

5. Gỡ lỗi và giám sát

Việc gỡ lỗi trong kiến trúc Monolith có thể đơn giản hơn ban đầu, vì tất cả các thành phần đều tồn tại trong một cơ sở mã duy nhất. Thiết lập tập trung này cho phép các nhà phát triển theo dõi các vấn đề dễ dàng hơn. Tuy nhiên, khi cơ sở mã mở rộng, việc gỡ lỗi trở nên khó khăn hơn do các thành phần được kết hợp chặt chẽ.

Trong Microservices, việc gỡ lỗi phức tạp hơn vì các vấn đề có thể phát sinh trên nhiều dịch vụ độc lập. Các nhà phát triển phải theo dõi các vấn đề trên các dịch vụ khác nhau, yêu cầu các công cụ giám sát phức tạp. Việc ghi nhật ký hiệu quả và theo dõi phân tán là điều cần thiết để hiểu các tương tác giữa các dịch vụ và xác định nguyên nhân gốc rễ của vấn đề.

6. Cân nhắc về chi phí

Hệ thống Monolith thường tiết kiệm chi phí hơn trong giai đoạn đầu phát triển. Chúng yêu cầu ít đầu tư ban đầu vào cơ sở hạ tầng và ít công cụ chuyên dụng hơn. Tuy nhiên, khi hệ thống phát triển, chi phí bảo trì tăng lên do khó khăn trong việc quản lý một cơ sở mã lớn và mở rộng toàn bộ hệ thống.

Microservices, mặc dù ban đầu đắt hơn, nhưng lại tiết kiệm chi phí về lâu dài bằng cách tối ưu hóa việc phân bổ tài nguyên. Việc mở rộng độc lập làm giảm chi phí vận hành theo thời gian, khiến nó trở thành một lựa chọn tiết kiệm chi phí hơn khi ứng dụng phát triển.

Ưu điểm và nhược điểm của Monolith

1. Ưu điểm:

• Đơn giản: Kiến trúc Monolith dễ phát triển và quản lý hơn trong giai đoạn đầu. Với mọi thứ trong một cơ sở mã, việc đào tạo các nhà phát triển mới nhanh hơn.
• Hiệu suất ban đầu cao: Hệ thống Monolith hoạt động tốt lúc ban đầu vì các thành phần giao tiếp trong bộ nhớ, giảm chi phí giao tiếp.
• Triển khai hợp lý: Việc triển khai rất đơn giản, vì toàn bộ ứng dụng được phát hành cùng một lúc. Điều này làm giảm độ phức tạp của quy trình triển khai.
• Tiết kiệm chi phí: Chi phí phát triển ban đầu thấp hơn vì ít cần cơ sở hạ tầng tiên tiến và ít độ phức tạp trong vận hành hơn.

2. Nhược điểm:

• Vấn đề về khả năng mở rộng: Monolith trở nên khó mở rộng hơn khi ứng dụng phát triển, dẫn đến việc sử dụng tài nguyên không hiệu quả và chi phí cao hơn.
• Chu kỳ phát triển chậm hơn: Việc quản lý một cơ sở mã ngày càng phát triển làm chậm quá trình phát triển. Ngay cả những thay đổi nhỏ cũng yêu cầu kiểm tra và kiểm tra lại toàn bộ hệ thống.
• Kết hợp chặt chẽ: Những thay đổi trong một thành phần có thể vô tình ảnh hưởng đến các thành phần khác, làm tăng nguy cơ gây ra lỗi.
• Lựa chọn công nghệ hạn chế: Hệ thống Monolith thường bị ràng buộc với một bộ công nghệ duy nhất, khiến việc áp dụng các công cụ mới trở nên khó khăn hơn.

Ưu điểm và Nhược điểm của Microservices

1. Ưu điểm:

• Mở rộng độc lập: Microservices cho phép mở rộng độc lập từng dịch vụ, tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên và giảm chi phí.
• Tính linh hoạt về công nghệ: Các nhóm có thể sử dụng các công nghệ khác nhau cho các dịch vụ khác nhau, khuyến khích sự đổi mới và hiệu suất tốt hơn.
• Phát triển nhanh hơn: Các dịch vụ độc lập cho phép phát triển song song, tăng tốc việc phát hành các tính năng mới.
• Cô lập lỗi: Lỗi trong một dịch vụ không ảnh hưởng đến toàn bộ hệ thống, cải thiện độ tin cậy và khả năng phục hồi.

2. Nhược điểm:

• Độ phức tạp tăng lên: Việc quản lý nhiều dịch vụ làm tăng độ phức tạp, yêu cầu lập kế hoạch và phối hợp cẩn thận.
• Chi phí ban đầu cao hơn: Microservices thường cần các công cụ tiên tiến như Docker hoặc Kubernetes, dẫn đến chi phí cơ sở hạ tầng ban đầu cao hơn.
• Chi phí giao tiếp: Việc phụ thuộc vào giao tiếp mạng giữa các dịch vụ có thể gây ra độ trễ, ảnh hưởng đến hiệu suất.
• Gỡ lỗi phức tạp: Việc theo dõi các vấn đề trên các dịch vụ khó khăn hơn, yêu cầu đầu tư vào các công cụ giám sát phức tạp.

Làm thế nào để lựa chọn giữa Monolith và Microservices?

1. Quy mô và độ phức tạp của Dự án

Đối với các ứng dụng nhỏ hoặc vừa, kiến trúc Monolith có thể là lựa chọn tốt nhất. Nó cho phép phát triển nhanh chóng và quản lý dễ dàng. Ví dụ, các công ty khởi nghiệp thường chọn Monolith khi xây dựng MVP. Khi hệ thống phát triển và trở nên phức tạp hơn, việc chuyển sang Microservices có thể giúp quản lý sự phức tạp ngày càng tăng.

2. Cơ cấu nhóm

Cân nhắc quy mô nhóm và chuyên môn. Các nhóm nhỏ có thể thích phương pháp Monolith, vì nó thúc đẩy sự cộng tác bằng cách tập trung vào một cơ sở mã duy nhất. Tuy nhiên, các nhóm lớn hơn lại được hưởng lợi từ Microservices, cho phép họ làm việc trên các dịch vụ độc lập đồng thời. Ví dụ, các công ty như Netflix đã sử dụng Microservices để tận dụng các nhóm chuyên biệt.

3. Tăng trưởng trong tương lai

Nếu ứng dụng của bạn dự kiến sẽ mở rộng nhanh chóng, Microservices có thể là lựa chọn tốt hơn. Việc mở rộng độc lập cho phép mỗi dịch vụ phát triển mà không ảnh hưởng đến các dịch vụ khác, giúp dễ dàng xử lý lưu lượng truy cập dao động. Các công ty như Uber đã chuyển sang Microservices để quản lý sự tăng trưởng bùng nổ.

4. Nhu cầu về hiệu suất

Cân nhắc các yêu cầu về hiệu suất của ứng dụng của bạn. Monolith cung cấp hiệu suất ban đầu nhanh hơn do giao tiếp trong bộ nhớ. Tuy nhiên, Microservices hiệu quả hơn về lâu dài vì chúng cho phép phân bổ và mở rộng tài nguyên được tối ưu hóa.

5. Tính sẵn có của tài nguyên

Microservices yêu cầu nhiều kỹ năng và tài nguyên chuyên biệt hơn. Nếu nhóm của bạn thành thạo công nghệ đám mây và đóng gói, Microservices có thể phù hợp. Tuy nhiên, nếu nhóm có nhiều kinh nghiệm với các mô hình truyền thống, phương pháp Monolith có thể dễ thực hiện hơn.

Kết luận

Tóm lại, cả Monolith và Microservices đều mang đến những ưu điểm và thách thức riêng. Việc hiểu rõ những điều này sẽ giúp bạn đưa ra quyết định sáng suốt dựa trên nhu cầu của dự án. Như đã lưu ý trong bài viết "Monoliths Will Make a Comeback", việc lựa chọn giữa các kiến trúc này không hề đơn giản.

Monolith hay Microservices? Mỗi loại đều có vị trí riêng trong bối cảnh phát triển phần mềm. Để hiểu sâu hơn, hãy xem cuộc thảo luận chi tiết về Microservices và Containers. Việc hiểu rõ những điểm khác biệt này có thể hướng dẫn bạn tạo ra một ứng dụng mạnh mẽ và có khả năng mở rộng hơn.