Khả Năng Mở Rộng Hệ Thống: Hướng Dẫn Toàn Diện

Khi thiết kế một hệ thống, việc chuẩn bị để mở rộng là cực kỳ quan trọng. Chạy một hệ thống cho một người dùng khác biệt rất nhiều so với việc phục vụ 10,000 người dùng, và tương tự với 1 triệu người dùng. Khi hệ thống tăng trưởng, hiệu suất có thể suy giảm nếu không được điều chỉnh kịp thời nhằm ứng phó với các thách thức mới nổi. Hệ thống cần có khả năng phát triển liên tục để hỗ trợ khối lượng công việc ngày càng tăng.

Các Chiều Mở Rộng Của Hệ Thống

Có nhiều cách để một hệ thống có thể mở rộng:

1. Thêm Nhiều Người Dùng

Sự gia tăng người dùng sẽ dẫn đến tăng số lượng yêu cầu (request).
Ví dụ: Một nền tảng mạng xã hội có lượng người dùng mới tăng đột ngột.

2. Thêm Nhiều Tính Năng

Việc tích hợp tính năng mới sẽ mở rộng khả năng của hệ thống.
Ví dụ: Một trang thương mại điện tử bổ sung phương thức thanh toán mới.

3. Tăng Khối Lượng Dữ Liệu

Khối lượng dữ liệu mà hệ thống lưu trữ gia tăng do hành động của người dùng hoặc hệ thống ghi nhật ký.
Ví dụ: YouTube lưu trữ nhiều video hơn theo thời gian.

4. Thêm Độ Phức Tạp

Kiến trúc hệ thống cần phát triển để phù hợp với tính năng và quy mô mới, dẫn đến nhiều thành phần và sự phụ thuộc.
Ví dụ: Một ứng dụng đơn giản có thể trở thành một hệ thống phức tạp hơn với các thành phần độc lập.

5. Mở Rộng Về Địa Lý

Hệ thống có thể được triển khai để phục vụ người dùng tại các khu vực hoặc quốc gia mới.
Ví dụ: Một công ty thương mại điện tử ra mắt trang web và dịch vụ tại các thị trường quốc tế mới.

Các Cách Phổ Biến Để Mở Rộng Hệ Thống

Dưới đây là 10 kỹ thuật phổ biến để xây dựng một hệ thống có thể mở rộng:

1. Mở Rộng Theo Chiều Dọc (Scale Up)

Phương pháp này liên quan đến việc nâng cấp máy chủ hiện tại bằng cách bổ sung RAM, CPU mạnh hơn hoặc dung lượng lớn hơn. Mặc dù đơn giản, phương pháp này có giới hạn trong khả năng phát triển.

2. Mở Rộng Theo Chiều Ngang (Scale Out)

Phương pháp này bổ sung nhiều máy chủ vào hệ thống để phân bổ khối lượng công việc. Đây là cách hiệu quả nhất cho các hệ thống lớn.
Ví dụ: Netflix sử dụng mở rộng theo chiều ngang cho dịch vụ streaming của họ.

3. Cân Bằng Tải (Load Balancing)

Quá trình phân phối lưu lượng truy cập đều giữa các máy chủ để tránh tình trạng quá tải.
Ví dụ: Google áp dụng cân bằng tải để phân phối traffic tìm kiếm.

4. Bộ Nhớ Đệm (Caching)

Lưu trữ những dữ liệu thường truy cập vào bộ nhớ (RAM) để giảm tải cho máy chủ.
Ví dụ: Reddit sử dụng caching cho các bài viết hot.

5. Mạng Phân Phối Nội Dung (CDNs)

Phân phối tài nguyên tĩnh đến gần người dùng để giảm độ trễ.
Ví dụ: Cloudflare cung cấp dịch vụ CDN giúp tăng tốc độ truy cập website.

6. Phân Vùng (Partitioning)

Chia nhỏ dữ liệu hoặc chức năng trên nhiều nút máy chủ để giảm nghẽn cổ chai.
Ví dụ: Amazon DynamoDB sử dụng phân vùng để tối ưu hóa hiệu suất.

7. Giao Tiếp Bất Đồng Bộ (Asynchronous Communication)

Tác vụ không quan trọng được chuyển đến các hàng đợi hoặc broker, giúp ứng dụng chính luôn phản hồi.
Ví dụ: Slack sử dụng giao tiếp bất đồng bộ khi nhắn tin.

8. Kiến Trúc Microservices

Chia ứng dụng thành các dịch vụ nhỏ hơn, độc lập, cho phép phát triển và mở rộng một cách độc lập.
Ví dụ: Uber áp dụng kiến trúc microservices trong hệ thống của họ.

9. Tự Động Mở Rộng (Auto-Scaling)

Tự động điều chỉnh số lượng máy chủ dựa trên khối lượng tải.
Ví dụ: AWS Auto Scaling điều chỉnh công suất tự động theo yêu cầu.

10. Triển Khai Đa Vùng (Multi-region Deployment)

Triển khai dịch vụ tại nhiều trung tâm dữ liệu hoặc vùng đám mây giúp giảm độ trễ và tăng tính khả dụng.
Ví dụ: Spotify sử dụng triển khai đa vùng để đảm bảo dịch vụ luôn khả dụng.

Nguồn gốc bài viết: Dịch từ newsletter.ashishps.com của tác giả Ashish Pratap Singh.
source: viblo