Serverless là gì? Thông tin về kiến trúc Serverless Computing

Serverless là một mô hình phát triển ứng dụng hiện đại, cho phép triển khai mà không cần quản lý hạ tầng máy chủ. Các nhà phát triển chỉ cần tập trung vào viết mã, trong khi tài nguyên như tính toán và lưu trữ được nhà cung cấp dịch vụ đám mây tự động xử lý. Mô hình này giúp tối ưu chi phí, đơn giản hóa quản lý hạ tầng và tăng tốc triển khai ứng dụng, phù hợp với nhiều ứng dụng từ chatbot đến IoT.

Trên thực tế Server less vẫn có hệ thống máy chủ server nằm ở phía sau, tuy nhiên trách nhiệm quản lý thuộc về nhà cung cấp dịch vụ cloud. Điều này giúp đội ngũ phát triển tiết kiệm thời gian và nguồn lực. Tiếp theo, cùng VinaHost khám phá thêm nhiều điều thú vị về nền tảng Serverless computing trong bài viết này nhé!

1. Serverless là gì?

Serverless là một mô hình điện toán đám mây trong đó nhà phát triển không phải quản lý cơ sở hạ tầng máy chủ vật lý hay máy chủ ảo. Với kiến trúc điện toán phi máy chủ – thay vì phải lo lắng về việc cài đặt, bảo trì hoặc mở rộng máy chủ, nhà phát triển chỉ tập trung vào việc viết mã ứng dụng và triển khai nó.

Các nhà cung cấp dịch vụ đám mây, như AWS (Amazon Web Services), Google Cloud, Microsoft Azure, sẽ tự động quản lý dịch vụ máy chủ, phân bổ tài nguyên và điều chỉnh quy mô linh hoạt theo nhu cầu sử dụng thực tế.

2. Cơ chế hoạt động của mô hình Serverless Computing

Máy chủ giúp người dùng kết nối với ứng dụng và sử dụng các tính năng của nó, nhưng việc quản lý máy chủ tốn nhiều thời gian và công sức. Nhà phát triển phải chăm sóc phần cứng máy chủ, cập nhật phần mềm, bảo mật, và tạo bản sao lưu để đề phòng sự cố. Với kiến trúc serverless, các nhà phát triển có thể giao những công việc này cho nhà cung cấp dịch vụ, nhờ đó họ chỉ cần tập trung vào việc viết mã cho ứng dụng.

Một dạng kiến trúc serverless phổ biến là Function as a Service (FaaS). Trong FaaS, nhà phát triển chia ứng dụng thành các hàm nhỏ, mỗi hàm thực hiện một nhiệm vụ cụ thể khi có sự kiện kích hoạt, chẳng hạn như email đến hoặc yêu cầu HTTP. Sau khi kiểm tra xong, các hàm và sự kiện kích hoạt sẽ được triển khai lên tài khoản đám mây.

Khi một hàm được gọi, nhà cung cấp dịch vụ đám mây sẽ chạy hàm đó trên một máy chủ có sẵn. Nếu không có máy chủ nào đang hoạt động, họ sẽ tự động khởi tạo một máy chủ ảo mới để xử lý hàm. Toàn bộ quá trình này được tự động hóa.

Mặc dù kiến trúc serverless đã xuất hiện hơn 10 năm, nhưng mãi đến năm 2014, Amazon mới ra mắt nền tảng AWS Lambda, nền tảng FaaS phổ biến đầu tiên. Ngày nay, nhiều nhà phát triển vẫn sử dụng AWS Lambda để xây dựng hệ thống phi máy chủ. Ngoài ra, Google và Microsoft cũng có dịch vụ FaaS của riêng mình, gọi là Google Cloud Functions (GCF) và Azure Functions.

Dưới đây là cơ chế hoạt động chi tiết:

• Tách ứng dụng thành các chức năng (Functions)

Ứng dụng được chia nhỏ thành các chức năng (functions), mỗi chức năng đảm nhiệm một nhiệm vụ cụ thể. Ví dụ: xử lý một yêu cầu HTTP, gửi email khi có sự kiện, chuyển đổi file khi được tải lên. Các chức năng này được gọi là stateless (không lưu trạng thái) và chỉ chạy khi được kích hoạt bởi một sự kiện.

• Kích hoạt (Triggers)

Một sự kiện kích hoạt sẽ gọi một hàm để thực thi. Các sự kiện có thể là: yêu cầu HTTP từ người dùng, một file được tải lên hệ thống lưu trữ, một thay đổi trong cơ sở dữ liệu, một tin nhắn từ hệ thống hàng đợi sự kiện.

• Quản lý tài nguyên tự động

Khi một hàm được kích hoạt, nhà cung cấp dịch vụ đám mây sẽ:

• • Kiểm tra tài nguyên sẵn có: Nếu có một máy chủ đang chạy, hàm sẽ được thực thi ngay lập tức.
  • Khởi tạo máy chủ mới: Nếu không có máy chủ sẵn, nhà cung cấp sẽ tự động tạo một máy chủ mới để chạy hàm.

Quá trình này diễn ra trong vài mili-giây và hoàn toàn ẩn với nhà phát triển.

• Quy mô tự động (Auto-scaling)

Hệ thống tự động mở rộng hoặc thu nhỏ số lượng máy chủ dựa trên lưu lượng sử dụng:

• • Nếu lưu lượng tăng đột biến (nhiều sự kiện kích hoạt), hệ thống sẽ khởi tạo thêm máy chủ để xử lý.
  • Nếu lưu lượng giảm, các máy chủ dư thừa sẽ tự động dừng hoạt động để tiết kiệm tài nguyên.

Ví dụ minh họa về Quy trình tải ảnh lên và xử lý: Đầu tiên, người dùng tải ảnh lên dịch vụ lưu trữ (như AWS S3). Khi này, sự kiện tải ảnh sẽ kích hoạt một hàm serverless. Hàm xử lý ảnh (nén, thay đổi kích thước) và lưu ảnh vào thư mục.

3. Các thành phần cấu tạo nên Serverless

Kiến trúc Serverless thường bao gồm một số thành phần cơ bản, được phân chia như sau:

• Dịch vụ xác thực (Authentication Service): Được sử dụng để kiểm tra quyền truy cập của người dùng hoặc kết nối giữa các ứng dụng, dịch vụ. Điển hình là xác thực đăng nhập hoặc xác thực API.
• Cơ sở dữ liệu sản phẩm (Product Database): Lưu trữ dữ liệu liên quan đến ứng dụng. Để giảm tải, dữ liệu thường được tổ chức thành nhiều kho lưu trữ riêng biệt, dễ quản lý hơn.
• Máy khách (Client): Đây là giao diện nơi người dùng tương tác trực tiếp với ứng dụng. Một số logic, chẳng hạn như quản lý phiên hoặc hiển thị giao diện, có thể được xử lý trên phía máy khách.
• Chức năng tìm kiếm (Search Function): Cho phép truy vấn thông tin từ ứng dụng. Tìm kiếm thường được thực hiện thông qua API và được hỗ trợ bởi cơ sở dữ liệu phía máy chủ.
• Chức năng đặt hàng (Purchase Function): Đảm nhận nhiệm vụ xử lý các giao dịch trong ứng dụng. Chức năng này có thể được tích hợp từ dịch vụ của bên thứ ba vào hệ thống Serverless.

Ngoài những thành phần trên, Serverless còn bao gồm các yếu tố quan trọng khác như:

• Tính toán (Compute): Là nơi thực thi mã ứng dụng. Trong môi trường Serverless, quá trình tính toán thường dựa trên mô hình Functions as a Service (FaaS), giúp nhà phát triển triển khai mã mà không cần lo lắng về máy chủ.
• API Gateway: Đóng vai trò quản lý các yêu cầu API đến ứng dụng, bao gồm định tuyến, xác thực, và kiểm soát quyền truy cập.
• Lưu trữ (Storage): Cung cấp khả năng lưu dữ liệu ở cả dạng cấu trúc và phi cấu trúc.
• Kích hoạt sự kiện (Event Triggers): Kích hoạt các chức năng Serverless để xử lý các sự kiện như tải tệp lên, thay đổi cơ sở dữ liệu, hoặc nhận tin nhắn từ hàng đợi.

Những thành phần này phối hợp chặt chẽ để đảm bảo hệ thống Serverless vận hành hiệu quả, linh hoạt và dễ mở rộng.

4. Đặc điểm của server less là gì?

4.1 Ưu điểm

• Tối ưu chi phí: Bạn chỉ trả tiền cho tài nguyên bạn sử dụng, không phải duy trì máy chủ 24/7, giúp tiết kiệm chi phí vận hành. Chi phí được tính dựa trên số lần gọi hàm hoặc tài nguyên tính toán thực tế sử dụng.
• Linh hoạt mở rộng hoặc thu hẹp: Serverless tự động mở rộng (scaling up) hoặc thu hẹp (scaling down) tài nguyên tùy theo nhu cầu. Khi lượng yêu cầu tăng, hệ thống sẽ tự động tạo thêm các phiên bản hàm, và khi lượng yêu cầu giảm, tài nguyên cũng sẽ được thu hẹp lại.
• Đơn giản hóa việc quản lý hạ tầng: Nhà phát triển không cần phải lo lắng về việc duy trì hoặc quản lý máy chủ vật lý (dedicated server), hệ thống lưu trữ, hoặc các tài nguyên hạ tầng khác. Mọi thứ đã được nhà cung cấp dịch vụ đám mây tự động quản lý.
• Tiết kiệm thời gian triển khai: Nhà phát triển có thể nhanh chóng triển khai và cập nhật ứng dụng mà không phải quản lý các vấn đề hạ tầng, giúp giảm thời gian phát triển và đưa sản phẩm ra thị trường nhanh chóng hơn.

4.2 Nhược điểm

• Vấn đề về hiệu năng: Vì các hàm Serverless thường chạy trên các máy chủ ảo hóa và tài nguyên được cấp phát động, nên có thể gặp phải độ trễ (latency) khi gọi hàm, đặc biệt là khi hàm không được gọi trong một thời gian dài, dẫn đến tình trạng “cold start” (bắt đầu lại khi không có phiên bản chạy sẵn).
• Khó thực hiện Debug: Việc theo dõi, kiểm tra và gỡ lỗi các hàm serverless có thể trở nên phức tạp do các hàm này chạy phân tán và có thể bị tách biệt trong môi trường đám mây. Điều này khiến việc kiểm tra, phân tích và xử lý sự cố trở nên khó khăn.
• Quyền kiểm soát hạ tầng bị giới hạn: Nhà phát triển không có quyền kiểm soát hoàn toàn đối tài nguyên hạ tầng như dịch vụ máy chủ chuyên dụng hay Cloud server. Do đó, có thể gây khó khăn khi cần tối ưu hóa các yếu tố như cấu hình phần cứng hoặc phần mềm cho ứng dụng.

5. Ứng dụng thực tế của Serverless

5.1 Xây dựng chatbot và trợ lý AI

Serverless rất phù hợp cho việc phát triển các chatbot và trợ lý AI, bởi vì các yêu cầu xử lý dữ liệu và phản hồi có thể thay đổi theo từng thời điểm. Với kiến trúc Serverless, các hàm có thể được gọi khi có sự kiện (như người dùng gửi câu hỏi hoặc yêu cầu), giúp tiết kiệm tài nguyên và chi phí.

Điều này giúp xây dựng và vận hành các chatbot AI hiệu quả hơn mà không cần duy trì một hạ tầng máy chủ phức tạp. Các nhà cung cấp dịch vụ Serverless như AWS Lambda, Google Cloud Functions có thể xử lý các yêu cầu ngắn hạn của các chatbot, giúp giảm độ trễ và tối ưu hóa chi phí.

5.2 Ứng dụng IoT

Trong các ứng dụng IoT (Internet of Things), hàng triệu thiết bị có thể phát sinh một lượng lớn dữ liệu, đòi hỏi phải xử lý và phản hồi nhanh chóng. Với Serverless, các tác vụ như lưu trữ dữ liệu, xử lý tín hiệu từ các thiết bị, hoặc gửi thông báo có thể được xử lý linh hoạt và tự động mà không cần cấu hình lại hạ tầng. Điều này giúp giảm bớt việc quản lý máy chủ và mở rộng ứng dụng một cách dễ dàng khi số lượng thiết bị và dữ liệu tăng lên.

5.3 Ứng dụng đồ họa cao

Các ứng dụng đồ họa cao, như xử lý video, chỉnh sửa hình ảnh hoặc các tác vụ liên quan đến đồ họa 3D, đòi hỏi rất nhiều tài nguyên tính toán. Serverless có thể được sử dụng để cung cấp khả năng tính toán mạnh mẽ cho các tác vụ đồ họa khi cần, như khi người dùng tải lên video hoặc hình ảnh để chỉnh sửa. Những yêu cầu này có thể được xử lý ngay lập tức mà không cần duy trì hạ tầng máy chủ, giúp tối ưu hóa chi phí và tài nguyên cho ứng dụng.

6. Các nhà cung cấp dịch vụ Serverless hàng đầu

6.1 Amazon Web Services (AWS Lambda)

Đặc điểm nổi bật: AWS Lambda là dịch vụ tiên phong và phổ biến nhất trong lĩnh vực Serverless. Họ cung cấp khả năng mở rộng tự động, tích hợp sâu rộng với các dịch vụ khác của AWS (như S3, DynamoDB, API Gateway), và hỗ trợ nhiều ngôn ngữ lập trình (Java, Node.js, Python, C#, Go, Ruby…)

Ưu điểm:

• Hệ sinh thái rộng lớn, nhiều dịch vụ hỗ trợ.
• Khả năng mở rộng linh hoạt và tính năng tự động.
• Chi phí hiệu quả với mô hình trả tiền theo mức sử dụng.
• Nhiều công cụ và dịch vụ hỗ trợ phát triển, triển khai và giám sát.

Nhược điểm:

• Khó khăn trong việc gỡ lỗi cục bộ.
• Thời gian khởi động lạnh (cold start) có thể ảnh hưởng đến hiệu suất trong một số trường hợp.

6.2 Microsoft Azure (Azure Functions)

Đặc điểm nổi bật: Azure Functions là giải pháp Serverless của Microsoft, tích hợp tốt với hệ sinh thái .NET và các dịch vụ khác của Azure. Nền tảng này hỗ trợ nhiều ngôn ngữ lập trình (C#, F#, Node.js, Python, Java, PowerShell) và cung cấp nhiều loại kích hoạt (triggers) khác nhau (HTTP, timer, queue, blob storage, v.v.).

Ưu điểm:

• Tích hợp tốt với các sản phẩm và dịch vụ của Microsoft.
• Hỗ trợ mạnh mẽ cho .NET.
• Khả năng phát triển và gỡ lỗi dễ dàng với Visual Studio.

Nhược điểm:

• Hệ sinh thái nhỏ hơn so với AWS.
• Chi phí có thể cao hơn trong một số trường hợp.

6.3 Google Cloud Platform

Đặc điểm nổi bật: Google Cloud Functions là dịch vụ Serverless của Google, tập trung vào tính đơn giản và dễ sử dụng. Google Cloud Platform hỗ trợ nhiều ngôn ngữ lập trình (Python, Node.js, Go, Java, .NET) và tích hợp tốt với các dịch vụ khác của Google Cloud (như Cloud Storage, Cloud Pub/Sub, Firestore).

Ưu điểm:

• Dễ dàng triển khai và sử dụng
• Tích hợp tốt với các dịch vụ dữ liệu và AI/ML của Google Cloud.
• Khả năng mở rộng tự động và nhanh chóng.

Nhược điểm:

• Hệ sinh thái nhỏ hơn so với AWS.
• Ít tùy chọn cấu hình hơn so với AWS và Azure.

So sánh các nhà cung cấp Serverless hàng đầu

Bảng so sánh AWS Lambda – Azure Functions – Google Cloud Functions

Tóm lại, Serverless là giải pháp phát triển ứng dụng hiện đại, giúp tối ưu chi phí, đơn giản hóa quản lý hạ tầng và tăng tốc triển khai. Dù còn hạn chế như vấn đề hiệu năng, Serverless vẫn là lựa chọn tiềm năng cho tương lai, mang lại nhiều lợi ích vượt trội. Để tìm hiểu thêm những bài viết thú vị khác, mời bạn truy cập vào Blog của VinaHost TẠI ĐÂY hoặc có thể liên hệ với chúng tôi nếu có nhu cầu Thuê máy chủ Server

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