Các Mẫu Kiến Trúc Phần Mềm Phổ Biến: Từ 2-Tier Đến Microservices

Trong thế giới phát triển phần mềm, việc lựa chọn kiến trúc phù hợp là vô cùng quan trọng. Kiến trúc phần mềm giống như bản thiết kế của một tòa nhà, nó định hình cách các thành phần của phần mềm tương tác và hoạt động cùng nhau. Bài viết này sẽ giới thiệu các mẫu kiến trúc phần mềm phổ biến, giúp bạn hiểu rõ hơn về cách chúng được áp dụng trong thực tế.

Kiến Trúc Phần Mềm Là Gì?

Kiến trúc phần mềm là một giải pháp lặp lại cho một vấn đề trong thiết kế phần mềm. Nó phác thảo các yếu tố và cấu trúc bên trong của một hệ thống phần mềm. Các mẫu kiến trúc khác nhau có thể chia sẻ các đặc điểm liên quan.

Các Mẫu Kiến Trúc Phần Mềm Phổ Biến

Chúng ta sẽ cùng tìm hiểu 5 mẫu kiến trúc phổ biến:

1. Kiến Trúc 2-Tier (Client-Server)

Kiến trúc 2-tier, hay còn gọi là kiến trúc client-server, là một mô hình tính toán trong đó máy chủ (server) lưu trữ, cung cấp và quản lý hầu hết các tài nguyên và dịch vụ được cung cấp cho máy khách (client). Giao diện nằm trên máy khách và gửi yêu cầu đến máy chủ để lấy dữ liệu hoặc dịch vụ. Mô hình này thường có nhiều máy khách kết nối với một máy chủ qua mạng.

• Ví dụ: Ứng dụng nhắn tin văn bản (SMS). Khi bạn gửi tin nhắn, ứng dụng trên điện thoại (client) sẽ gửi yêu cầu đến máy chủ của nhà mạng (server),sau đó máy chủ sẽ chuyển tin nhắn đến người nhận. Một ví dụ khác là các ứng dụng quản lý cơ sở dữ liệu, trong đó client kết nối đến database server để truy vấn và quản lý dữ liệu.

2. Kiến Trúc 3-Tier (N-Tier)

Kiến trúc 3-tier (hoặc n-tier nếu có nhiều hơn 3 lớp) là kiến trúc phần mềm phổ biến nhất. Nó bao gồm các tầng ngang hoạt động cùng nhau như một đơn vị phần mềm. Mỗi tầng chỉ giao tiếp với các tầng nằm trực tiếp phía trên và phía dưới nó. Các thành phần liên quan được đặt trong cùng một tầng. Thay đổi ở một tầng sẽ không ảnh hưởng đến các tầng khác.

Kiến trúc 3-tier tổ chức các ứng dụng thành ba tầng logic và vật lý:

Tầng Presentation (Trình bày): Giao diện người dùng (UI).

Tầng Application (Ứng dụng): Xử lý logic nghiệp vụ.

Tầng Data (Dữ liệu): Lưu trữ và quản lý dữ liệu.

Ví dụ: Các ứng dụng web. Khi bạn truy cập một trang web, trình duyệt của bạn (tầng Presentation) gửi yêu cầu đến máy chủ web (tầng Application),máy chủ này xử lý yêu cầu và truy vấn cơ sở dữ liệu (tầng Data) để lấy thông tin và hiển thị lại cho bạn.

3. Kiến Trúc Peer-to-Peer (P2P)

Kiến trúc peer-to-peer (P2P) bao gồm một mạng phi tập trung của các nút (node) vừa là máy khách vừa là máy chủ. Khối lượng công việc được phân chia giữa các nút này. Các peer cung cấp một phần tài nguyên của họ trực tiếp cho những người tham gia mạng khác mà không cần sự điều phối trung tâm của máy chủ. Tài nguyên có thể là sức mạnh xử lý, dung lượng lưu trữ hoặc băng thông mạng.

• Ví dụ: Các mạng chia sẻ tệp (torrent),các ứng dụng nhắn tin tức thời và các loại tiền điện tử như Bitcoin và Ethereum. Mỗi máy tính trong mạng blockchain hoạt động như cả máy chủ và máy khách.

4. Kiến Trúc Event-Driven

Kiến trúc event-driven tập trung vào các nhà sản xuất (producer) và người tiêu dùng (consumer) của các sự kiện. Một "sự kiện" là bất cứ điều gì dẫn đến sự thay đổi trạng thái. Nhà sản xuất lắng nghe và phản ứng với các kích hoạt, trong khi người tiêu dùng xử lý một sự kiện. Nhà sản xuất công bố sự kiện cho một bộ định tuyến sự kiện (event router). Bộ định tuyến xác định người tiêu dùng nào sẽ nhận sự kiện.

• Ví dụ: Các ứng dụng gọi xe như Grab hay Uber. Khi khách hàng gửi yêu cầu đặt xe, đó là một sự kiện. Sự kiện này được chuyển đến các tài xế (người tiêu dùng) gần đó để xử lý.

5. Kiến Trúc Microservices

Microservices là một phương pháp xây dựng ứng dụng bằng cách chia chức năng của nó thành các thành phần mô-đun được gọi là dịch vụ. Mỗi dịch vụ hoạt động độc lập và giao tiếp với nhau thông qua API (Application Programming Interface). API Gateway định tuyến API từ máy khách đến một dịch vụ. Orchestration xử lý giao tiếp giữa các dịch vụ.

• Ví dụ: Các trang mạng xã hội. Mỗi tính năng như đăng bài, kết bạn, nhắn tin, xem thông báo,... là một microservice riêng biệt.

Kết Hợp Các Mẫu Kiến Trúc

Các mẫu kiến trúc không nhất thiết phải loại trừ lẫn nhau. Hai hoặc nhiều mẫu có thể được kết hợp. Ví dụ, một kiến trúc ba tầng cũng có thể dựa trên microservices, hoặc một kiến trúc peer-to-peer cũng có thể hướng sự kiện. Tuy nhiên, không phải tất cả các mẫu kiến trúc đều có thể được sử dụng kết hợp với nhau. Ví dụ, peer-to-peer không thể đồng thời là two-tier.

Việc lựa chọn kiến trúc phần mềm phù hợp là rất quan trọng cho sự thành công của một dự án. Hiểu rõ các mẫu kiến trúc phổ biến giúp các nhà phát triển đưa ra quyết định đúng đắn, xây dựng các hệ thống phần mềm mạnh mẽ, linh hoạt và dễ bảo trì.

Tôi đã cố gắng diễn đạt nội dung một cách dễ hiểu, sử dụng ví dụ minh họa và giữ nguyên các thuật ngữ chuyên ngành tiếng Anh. Hy vọng bài viết này hữu ích cho bạn. Hãy cho tôi biết nếu bạn có bất kỳ câu hỏi nào.