Giới thiệu

Netflix, một gã khổng lồ trong lĩnh vực streaming toàn cầu, đã chuyển đổi hạ tầng của mình từ kiến trúc monolithic sang kiến trúc microservices trên AWS để giải quyết các thách thức về khả năng mở rộng và độ tin cậy. Bài viết này sẽ khám phá lý do tại sao Netflix chọn microservices, những lợi ích và thách thức của phương pháp này, cùng với các giải pháp thực tiễn từ kinh nghiệm của họ. Chúng tôi cũng sẽ đề cập đến các thực tiễn tốt nhất để giúp bạn điều hướng những phức tạp của kiến trúc microservices.

Tại Sao Netflix Chuyển Sang Microservices

Ban đầu, Netflix dựa vào kiến trúc monolithic, nhưng khi nền tảng của họ phát triển, họ đã phải đối mặt với nhiều thách thức đáng kể:

• Khó Khăn Trong Việc Gỡ Rối: Những thay đổi thường xuyên trong một codebase duy nhất khiến việc xác định lỗi trở nên khó khăn.
• Giới Hạn Tăng Trưởng Dọc: Việc mở rộng monolith theo chiều dọc (thêm nhiều tài nguyên cho một máy chủ duy nhất) trở nên không hiệu quả.
• Điểm Thất Bại Đơn: Kiến trúc monolith mang lại rủi ro, nơi một lỗi duy nhất có thể làm sập toàn bộ hệ thống.

Việc áp dụng microservices đã giúp Netflix đạt được khả năng mở rộng, linh hoạt và độ bền lớn hơn, nhưng sự chuyển đổi này cũng đi kèm với những thách thức mới cần phải có giải pháp sáng tạo.

Lợi Ích Của Microservices

Microservices mang lại nhiều lợi thế hơn so với kiến trúc monolithic:

• Mở Rộng Độc Lập: Mỗi dịch vụ có thể mở rộng độc lập dựa trên nhu cầu.
• Phát Triển Nhanh Hơn: Các nhóm có thể làm việc trên các dịch vụ khác nhau cùng một lúc, tăng tốc độ triển khai.
• Cải Thiện Tách Biệt Lỗi: Một lỗi trong một dịch vụ không nhất thiết làm ảnh hưởng tới các dịch vụ khác.

Tuy nhiên, những lợi ích này đi kèm với những đánh đổi, đặc biệt trong ba lĩnh vực chính: phụ thuộc, quy mô và biến thể.

Thách Thức Và Giải Pháp Trong Kiến Trúc Microservices

1. Phụ Thuộc

Sự phụ thuộc giữa các microservices có thể dẫn đến các lỗi lan truyền và tăng độ phức tạp. Dưới đây là bốn tình huống nơi các vấn đề phụ thuộc xảy ra, cùng với giải pháp của Netflix:

i) Yêu Cầu Giữa Các Dịch Vụ

Khi một dịch vụ (ví dụ: Dịch Vụ A) phụ thuộc vào một dịch vụ khác (ví dụ: Dịch Vụ B) để thực hiện yêu cầu của khách hàng, một lỗi trong Dịch Vụ B có thể gây ra lỗi lan truyền.

Giải pháp:

• Mô Hình Circuit Breaker: Ngăn chặn các hoạt động có khả năng thất bại bằng cách dừng các yêu cầu đến dịch vụ bị lỗi.
• Kiểm Tra Tiêm Lỗi: Mô phỏng các lỗi để xác minh chức năng của circuit breaker.
• Quay Lại Trang Tĩnh: Đảm bảo hệ thống vẫn phản hồi bằng cách phục vụ một trang tĩnh trong thời gian xảy ra lỗi.

ii) Thư Viện Khách Hàng

Một API gateway tập trung logic kinh doanh cho nhiều khách hàng nhưng có thể gây ra các vấn đề như tiêu thụ heap cao, lỗi logic hoặc phụ thuộc chuyển tiếp.

Giải pháp: Giữ API gateway đơn giản để ngăn nó trở thành một monolith mới.

iii) Lưu Trữ

Việc chọn lớp lưu trữ liên quan đến các đánh đổi giữa khả năng sẵn có và tính nhất quán, như được quy định bởi định lý CAP.

Giải pháp: Phân tích các mẫu truy cập dữ liệu và chọn hệ thống lưu trữ phù hợp (ví dụ: SQL cho tính nhất quán, NoSQL cho khả năng sẵn có).

• Quy Tắc Trở Lại Tăng Dần: Tránh làm quá tải dịch vụ bằng cách trải đều các nỗ lực thử lại, ngăn chặn vấn đề "đàn rồng".

iv) Hạ Tầng

Một sự cố toàn bộ trung tâm dữ liệu có thể làm gián đoạn dịch vụ.

Giải pháp: Nhân bản hạ tầng qua nhiều trung tâm dữ liệu để đảm bảo dự phòng.

2. Quy Mô

Khả năng mở rộng là khả năng xử lý khối lượng công việc tăng lên mà vẫn duy trì hiệu suất. Netflix giải quyết khả năng mở rộng trong ba chiều: dịch vụ không trạng thái, dịch vụ có trạng thái và dịch vụ lai.

i) Dịch Vụ Không Trạng Thái

Dịch vụ không trạng thái không có sự phụ thuộc vào phiên (không có phiên dính) và có thể xử lý các lỗi mà không có tác động đáng kể.

Giải pháp:

• Nhân Bản: Triển khai nhiều phiên bản cho khả năng sẵn có cao.
• Tự Động Mở Rộng: Tự động điều chỉnh tài nguyên dựa trên nhu cầu để xử lý các đợt lưu lượng truy cập đột biến, lỗi nút hoặc lỗi hiệu suất.
• Kiểm Tra: Sử dụng kỹ thuật chaos engineering để mô phỏng sự gián đoạn và xác minh độ tin cậy của tự động mở rộng.

3. Biến Thể

Biến thể đề cập đến sự đa dạng trong kiến trúc phần mềm, dẫn đến sự phức tạp của hệ thống.

i) Trôi Dạt Vận Hành

Trôi dạt vận hành xảy ra không chủ ý theo thời gian do các tính năng mới, dẫn đến các vấn đề như tăng ngưỡng cảnh báo, thời gian chờ hoặc giảm thông lượng.

Giải pháp:

• Học Tập Liên Tục Và Tự Động Hóa:
  • Xem xét các giải pháp sự cố để ngăn chặn tái diễn.
  • Phân tích các sự cố để tìm ra mẫu và rút ra các thực tiễn tốt nhất.
  • Tự động hóa các thực tiễn tốt nhất và thúc đẩy việc áp dụng chúng.

ii) Kiến Trúc Polyglot

Sử dụng các ngôn ngữ lập trình khác nhau cho microservices (polyglot) mang lại sự phức tạp, bao gồm các thách thức về công cụ, chi phí vận hành và lặp lại logic kinh doanh.

Giải pháp:

• Tăng cường nhận thức về chi phí công nghệ.
• Giới hạn hỗ trợ tập trung cho các dịch vụ quan trọng.
• Ưu tiên các giải pháp có thể tái sử dụng với công nghệ đã được chứng minh.

Lợi ích: Kiến trúc polyglot khuyến khích việc phân rã API gateway, giảm tắc nghẽn trung tâm.

Các Thực Tiễn Tốt Nhất Của Microservices Từ Netflix

Kinh nghiệm của Netflix cung cấp danh sách các thực tiễn tốt nhất cho kiến trúc microservices:

• Tự Động Hóa Công Việc: Giảm bớt công việc thủ công.
• Thiết Lập Cảnh Báo: Theo dõi sức khỏe hệ thống một cách chủ động.
• Tự Động Mở Rộng: Xử lý tải động một cách hiệu quả.
• Kỹ Thuật Chaos Engineering: Kiểm tra độ bền thông qua những gián đoạn có kiểm soát.
• Quy Tắc Đặt Tên Nhất Quán: Đơn giản hóa việc quản lý dịch vụ.
• Dịch Vụ Kiểm Tra Sức Khỏe: Theo dõi độ khả dụng của dịch vụ.
• Triển Khai Xanh-Xanh: Cho phép quay lại nhanh chóng.
• Cấu Hình Thời Gian Chờ, Thử Lại và Quay Lại: Đảm bảo phản hồi của hệ thống.

Kết Luận

Thay đổi là điều không thể tránh khỏi trong microservices, và những thất bại thường đi kèm với những thay đổi. Cách tiếp cận của Netflix nhấn mạnh việc di chuyển nhanh chóng trong khi giảm thiểu các thay đổi phá vỡ. Việc tái cấu trúc các nhóm để phù hợp với kiến trúc microservices cũng nâng cao hiệu suất.

Bằng cách giải quyết các thách thức về phụ thuộc, quy mô và biến thể với những giải pháp đã được chứng minh như circuit breakers, tự động mở rộng và tự động hóa, Netflix đã xây dựng một hệ thống mạnh mẽ và có khả năng mở rộng. Những bài học này có thể hướng dẫn bất kỳ tổ chức nào đang chuyển đổi hoặc tối ưu hóa kiến trúc microservices của mình.