[2025] Cloud Native là gì? 5 Nguyên tắc kiến trúc Cloud Native

Nếu bạn làm trong ngành công nghệ, chắc hẳn bạn đã nghe rất nhiều về “Cloud Native“. Nói một cách đơn giản, đây là phương pháp hiện đại để xây dựng và vận hành phần mềm, giúp các ứng dụng có thể phát triển nhanh, dễ dàng mở rộng và hoạt động cực kỳ ổn định trên các nền tảng đám mây như AWS, Google Cloud hay Azure.

Trong thế giới cạnh tranh ngày nay, Cloud Native không còn là một lựa chọn, mà đã trở thành tiêu chuẩn cho các doanh nghiệp muốn đi nhanh và chiếm ưu thế. Vậy, hãy cùng Vinahost tìm hiểu Cloud Native thực sự là gì và tại sao nó lại quan trọng đến vậy.

1. Cloud Native là gì?

Cloud Native là một phương pháp tiếp cận hiện đại trong việc phát triển và triển khai ứng dụng phần mềm, tận dụng tối đa các lợi ích của điện toán đám mây. Thay vì xây dựng các ứng dụng truyền thống và sau đó đưa lên đám mây, các ứng dụng Cloud Native được thiết kế và xây dựng ngay từ đầu để hoạt động một cách hiệu quả nhất trên nền tảng đám mây.

Ví dụ minh họa:

• Kiến trúc truyền thống (Monolith): Giống như xây một ngôi nhà bằng cách đúc nguyên một khối. Nhưng mỗi khi bạn muốn sửa một đường ống nước (cập nhật một tính năng), bạn phải đục tường, ảnh hưởng đến toàn bộ kết cấu khiến vấn đề cực kỳ phức tạp và tốn kém.
• Kiến trúc Cloud Native: Giống như xây một ngôi nhà từ hàng ngàn khối LEGO. Mỗi khối LEGO là một chức năng nhỏ, độc lập (gọi là microservice). Bạn có thể dễ dàng thay thế một khối màu đỏ bằng một khối màu xanh (cập nhật) mà không ảnh hưởng gì đến các khối khác. Khi cần ngôi nhà to hơn, bạn chỉ việc lắp thêm các khối LEGO mới một cách nhanh chóng.

Cloud Native không phải là di chuyển ứng dụng cũ lên cloud, mà là “sinh ra trong” và “dành cho” cloud. Nó được thiết kế từ đầu để khai thác triệt để sức mạnh của môi trường đám mây: sự linh hoạt, khả năng mở rộng vô hạn và mô hình trả phí theo nhu cầu sử dụng.

2. Những lợi ích quan trọng của Cloud Native

Việc áp dụng Cloud Native không chỉ là một xu hướng, mà là một lợi thế cạnh tranh chiến lược, mang lại những giá trị vượt trội.

2.1 Sự linh hoạt

Nhờ kiến trúc Microservices và quy trình tự động hóa CI/CD, các đội nhóm có thể phát triển, kiểm thử và triển khai các tính năng mới một cách độc lập và nhanh chóng. Thay vì những bản cập nhật lớn đầy rủi ro mỗi quý một lần, bạn có thể tung ra hàng chục bản vá lỗi và cải tiến nhỏ mỗi ngày, giúp sản phẩm của bạn phản ứng nhanh hơn với thị trường.

2.2 Khả năng mở rộng

Thay vì phải nâng cấp toàn bộ hệ thống máy chủ đồ sộ, với Cloud Native, bạn chỉ cần mở rộng quy mô cho dịch vụ. Ví dụ: “thanh toán” hoặc “giỏ hàng” đang chịu tải cao. Điều này giúp bạn xử lý lưu lượng truy cập đột biến một cách mượt mà và hiệu quả.

2.3 Khả năng phục hồi

Trong hệ thống Cloud Native, nếu một dịch vụ (một khối LEGO) gặp lỗi, nó sẽ không làm sập toàn bộ ứng dụng (cả ngôi nhà). Hệ thống có thể tự động cô lập lỗi và khởi động lại dịch vụ đó, đảm bảo trải nghiệm người dùng cuối không bị gián đoạn nghiêm trọng.

2.4 Tối ưu chi phí

Bạn chỉ trả tiền cho những tài nguyên bạn thực sự sử dụng. Khả năng tự động co giãn quy mô giúp bạn không phải duy trì một dàn máy chủ khổng lồ “phòng hờ” cho những lúc cao điểm, từ đó giảm đáng kể chi phí vận hành hạ tầng.

2.5 Không phụ thuộc vào nhà cung cấp

Các công nghệ cốt lõi của Cloud Native như Kubernetes và Containers đều là mã nguồn mở và được chuẩn hóa. Điều này cho phép bạn dễ dàng di chuyển ứng dụng của mình giữa các nhà cung cấp đám mây khác nhau như AWS, Google Cloud, Azure mà không cần phải xây dựng lại từ đầu.

2.6 Không thời gian chết

Cloud Native mang lại khả năng cập nhật và bảo trì mà không cần ngừng hoạt động hệ thống (no downtime). Với kiến trúc microservices và các phương pháp như rolling updates (cập nhật từng phần), doanh nghiệp có thể thay đổi từng thành phần của ứng dụng mà không cần tắt toàn bộ hệ thống.

Downtime được hiểu đơn giản là thời gian ngừng hoạt động của một hệ thống, dịch vụ hoặc ứng dụng. Trong thời gian này, hệ thống không thể truy cập được, các dịch vụ bị gián đoạn và người dùng không thể sử dụng được các chức năng bình thường.

Điều này giúp đảm bảo dịch vụ luôn sẵn sàng, mang lại trải nghiệm người dùng liên tục, đặc biệt trong những ngành đòi hỏi sự hoạt động không ngừng nghỉ như tài chính, bán lẻ, và công nghệ thông tin.

2.7 Tự động hóa

Một trong những điểm mạnh lớn nhất của Cloud Native là khả năng tự động hóa, đặc biệt trong quy trình phát triển và triển khai phần mềm. Continuous Integration (CI) và Continuous Delivery (CD) là các kỹ thuật phổ biến trong môi trường Cloud Native, cho phép các nhóm phát triển triển khai các bản cập nhật phần mềm một cách nhanh chóng và liên tục mà không làm gián đoạn hệ thống.

Quy trình tự động hóa này giúp giảm thiểu rủi ro từ sai sót thủ công và tối ưu hóa thời gian phản hồi cho các thay đổi, đảm bảo tính chính xác và an toàn trong việc triển khai.

3. Những thách thức khi áp dụng

Mặc dù có nhiều lợi ích, hành trình chuyển đổi sang Cloud Native cũng không trải đầy hoa hồng. Doanh nghiệp cần nhận thức rõ những thách thức sau:

• Sự phức tạp trong quản lý: Một hệ thống gồm hàng trăm microservices sẽ phức tạp hơn rất nhiều trong việc theo dõi, gỡ lỗi và quản lý so với một ứng dụng nguyên khối.
• Chi phí ban đầu: Việc đầu tư vào công nghệ mới, đào tạo nhân sự và xây dựng lại kiến trúc có thể tốn kém ở giai đoạn đầu.
• Yêu cầu kỹ năng chuyên môn cao: Đội ngũ của bạn cần có kiến thức vững vàng về Containers, Kubernetes, DevOps, và các công cụ giám sát hiện đại.
• Vấn đề bảo mật: Việc bảo mật cho một hệ thống phân tán với vô số điểm giao tiếp giữa các dịch vụ là một bài toán khó và đòi hỏi sự chú ý đặc biệt.

Để giảm thiểu những thách thức này, việc hợp tác với một nhà cung cấp dịch vụ đám mây uy tín là một chiến lược thông minh. Thay vì tự mình xây dựng và quản lý mọi thứ, bạn có thể tận dụng:

• Một nền tảng Hybrid Cloud hoặc Private Cloud được quản lý: Giúp bạn giải quyết bài toán phức tạp về hạ tầng và bảo mật, cho phép đội ngũ tập trung vào việc phát triển ứng dụng.
• Dịch vụ Cloud Backup chuyên nghiệp: Tự động hóa việc sao lưu, đảm bảo dữ liệu của bạn luôn an toàn trước mọi rủi ro, từ lỗi phần mềm đến tấn công mạng, giúp bạn đáp ứng các yêu cầu khắt khe về độ tin cậy của hệ thống.

4. Các thành phần cốt lõi của một hệ thống Cloud Native

Cloud Native có những đặc điểm nổi bật giúp tăng cường tính linh hoạt, hiệu quả và khả năng phát triển nhanh trong môi trường đám mây, cụ thể như:

4.1 Kiến trúc Microservices

Thay vì một ứng dụng nguyên khối (Monolith), ứng dụng được chia nhỏ thành các dịch vụ độc lập, mỗi dịch vụ đảm nhiệm một chức năng kinh doanh cụ thể. Chúng giao tiếp với nhau qua các API được định nghĩa rõ ràng.

4.2 Containers và Docker

Đây là những “chiếc hộp” tiêu chuẩn hóa, đóng gói mã nguồn của ứng dụng cùng tất cả thư viện và môi trường cần thiết để chạy. Docker là công nghệ container phổ biến nhất, đảm bảo ứng dụng của bạn chạy ổn định trên mọi môi trường từ máy của lập trình viên đến server sản phẩm.

4.3 Điều phối Container với Kubernetes

Khi bạn có hàng trăm, hàng ngàn container, làm thế nào để quản lý chúng? Kubernetes (K8s) chính là câu trả lời. Nó được ví như “hệ điều hành của đám mây”, tự động hóa việc triển khai, mở rộng quy mô và quản lý các ứng dụng container.

Về cơ bản, một cluster Kubernetes được tạo thành từ nhiều máy chủ (gọi là Nodes), bao gồm cả Master Nodes (điều khiển) và Worker Nodes (nơi chạy các container của bạn). Để đảm bảo cluster hoạt động ổn định và hiệu suất cao, việc lựa chọn một nền tảng Cloud Server mạnh mẽ, có khả năng co giãn linh hoạt và kết nối mạng tốc độ cao là bước khởi đầu cực kỳ quan trọng.

4.4 Tích hợp và triển khai liên tục

CI/CD là một đường ống (pipeline) tự động, giúp đưa mã nguồn mới từ tay lập trình viên đến tay người dùng cuối một cách nhanh chóng và an toàn. Nó tự động hóa các bước xây dựng, kiểm thử và triển khai, giảm thiểu sai sót do con người.

4.5 DevOps

Cloud Native không chỉ là công nghệ, mà còn là sự thay đổi về văn hóa. DevOps phá vỡ bức tường ngăn cách giữa đội ngũ phát triển (Development) và vận hành (Operations), thúc đẩy sự hợp tác, chia sẻ trách nhiệm để cùng nhau tạo ra sản phẩm tốt hơn.

4.6 Quản lý và quan sát hiệu quả

Với một hệ thống phân tán phức tạp, bạn không thể “nhìn” vào bên trong nó. Observability cho phép bạn “hiểu” được trạng thái của hệ thống từ bên ngoài thông qua 3 trụ cột: Logs (chuyện gì đã xảy ra), Metrics (hệ thống đang hoạt động ra sao) và Traces (một yêu cầu đã đi qua những dịch vụ nào).

5+ Nguyên tắc hoạt động của Cloud Native

Vinahost sẽ giới thiệu sơ qua về 5 nguyên tắc hoạt động của một hệ thống Cloud Native mà các anh em kỹ thuật luôn áp dụng khi xây dựng hệ thống:

Nguyên tắc 1: Thiết kế để tự động hóa

Mọi thứ, từ triển khai hạ tầng, cài đặt ứng dụng đến co giãn quy mô, đều phải được tự động hóa tối đa.

Nguyên tắc 2: Hiểu rõ trạng thái hệ thống

Xây dựng các dịch vụ không trạng thái để dễ dàng thay thế và mở rộng. Đối với dữ liệu cần lưu trữ sử dụng các dịch vụ chuyên dụng bên ngoài.

Nguyên tắc 3: Ưu tiên các dịch vụ được quản lý

Tận dụng các dịch vụ được quản lý sẵn có từ nhà cung cấp đám mây (như cơ sở dữ liệu, hàng đợi tin nhắn) để tập trung vào logic kinh doanh cốt lõi.

Nguyên tắc 4: Bảo mật chuyên sâu

Bảo mật không phải là một lớp duy nhất. Cần xây dựng nhiều lớp bảo vệ từ mạng, hạ tầng, ứng dụng cho đến dữ liệu.

Nguyên tắc 5: Luôn luôn cải tiến kiến trúc

Một hệ thống Cloud Native không bao giờ “hoàn thành”. Nó cần được theo dõi, đánh giá và cải tiến liên tục để đáp ứng các yêu cầu thay đổi.

6. Các dịch vụ hoạt động trên Cloud Native

Có một số dịch vụ chính đóng vai trò quan trọng trong việc xây dựng các ứng dụng Cloud Native. Chúng cung cấp một nền tảng vững chắc để phát triển, triển khai và quản lý các ứng dụng một cách hiệu quả và linh hoạt. Hãy cùng VinaHost tìm hiểu ngay sau đây nhé!

• Kho chứa container: Nơi lưu trữ, quản lý và phân phối các phiên bản của image container (ví dụ: Docker Hub, Amazon ECR).
• Dịch vụ thông báo: Giúp các microservices giao tiếp bất đồng bộ với nhau hoặc gửi thông báo đến người dùng (ví dụ: Amazon SNS).
• Xử lý luồng dữ liệu: Dùng để xử lý các luồng dữ liệu lớn và liên tục theo thời gian thực (ví dụ: Apache Kafka, Amazon Kinesis).
• Nền tảng điều phối: Trái tim của hệ thống, quản lý vòng đời của các container (ví dụ: Kubernetes).
• Hàm dưới dạng dịch vụ: Một mô hình của Serverless, cho phép bạn chạy các đoạn mã nhỏ mà không cần quan tâm đến máy chủ
• Functions là dịch vụ cho phép chạy mã theo dạng hàm mà không cần phải quản lý server hay cơ sở hạ tầng phức tạp. Các nhà cung cấp như AWS Lambda, Google Cloud Functions cung cấp dịch vụ FaaS. Ví dụ: AWS Lambda, Google Cloud Functions, Azure Functions.

7. Các câu hỏi thường gặp

Câu 1: Ngôn ngữ trong ứng dụng Cloud Native là gì?

Ngôn ngữ trong ứng dụng Cloud Native bao gồm cả ngôn ngữ lập trình, các công cụ, framework và giao thức được sử dụng để xây dựng và vận hành các ứng dụng này:

• Ngôn ngữ lập trình: Java, Python, JavaScript, C#, Go, Rust, Kotlin
• Framework: Spring Boot, Django, Express.js, Spring Cloud, Istio

Công cụ và nền tảng:

• Docker: Công cụ đóng gói và triển khai ứng dụng vào các container.
• Kubernetes: Nền tảng quản lý container phổ biến nhất.
• Terraform: Công cụ quản lý cơ sở hạ tầng dưới dạng mã.
• Ansible: Công cụ tự động hóa cấu hình hệ thống.
• Cloud Platforms: AWS, Azure, GCP cung cấp nhiều dịch vụ hỗ trợ Cloud Native.

Giao thức:

• HTTP: Giao thức truyền thông web phổ biến nhất.
• gRPC: Hệ thống giao tiếp RPC hiệu năng cao, thường được sử dụng trong các microservices.
• WebSocket: Cho phép truyền dữ liệu hai chiều giữa client và server.

Câu 2: Cloud Native có giống với DevOps không?

Trả lời: Không hoàn toàn. DevOps là văn hóa và quy trình hợp tác giữa Dev và Ops. Cloud Native là kiến trúc và công nghệ giúp hiện thực hóa văn hóa DevOps đó một cách hiệu quả nhất. Chúng là hai mảnh ghép hoàn hảo của nhau.

Câu 3: Tôi có bắt buộc phải dùng Kubernetes để làm Cloud Native không?

Trả lời: Không bắt buộc, nhưng Kubernetes đã trở thành tiêu chuẩn de-facto cho việc điều phối container ở quy mô lớn. Bạn có thể bắt đầu với các giải pháp đơn giản hơn như Docker Swarm, nhưng khi hệ thống phức tạp lên, Kubernetes gần như là lựa chọn tất yếu.

Tổng kết

Cloud Native không chỉ là một tập hợp các công cụ, nó là một phương pháp tiếp cận toàn diện, một sự thay đổi trong tư duy về cách chúng ta xây dựng, triển khai và vận hành phần mềm trong kỷ nguyên số. Nó cho phép các tổ chức đổi mới nhanh hơn, phục vụ khách hàng tốt hơn.

Qua bài viết này, VinaHost tin rằng bạn đã hiểu rõ Cloud Native là gì và nắm được những lưu ý cần thiết khi ứng dụng Cloud Native trong kinh doanh. Bạn có thể xem thêm các bài viết thú vị khác tại đây và đừng ngại ngần liên hệ VinaHost nếu cần hỗ trợ về dịch vụ nhé:

• Email: support@vinahost.vn
• Hotline: 1900 6046
• Livechat: https://livechat.vinahost.vn/chat.php