Kiến trúc phần mềm là gì? Các mẫu kiến trúc phần mềm phổ biến

Kiến ​​trúc phần mềm (Software Architecture) là nền tảng công nghệ phổ biến nhưng hầu hết mọi người thường không biết về nó. Hàng ngày từ việc gửi tin nhắn nhanh trên WhatsApp đến việc đặt món ăn trực tuyến từ nhà hàng yêu thích của bạn đều phụ thuộc vào kiến trúc phần mềm của hệ thống mà bạn sử dụng. Hãy cùng VTC Academy Plus tìm hiểu về khái niệm này nhé!

Kiến trúc phần mềm là gì?

Cuốn sách Software Architecture in Practice (2012) đã định nghĩa: “Kiến trúc phần mềm là tập hợp các cấu trúc cần thiết để lập trình nên hệ thống phần mềm, bao gồm các phần tử, mối quan hệ giữa chúng và các thuộc tính của chúng.”

Nói cách khác, kiến ​​trúc phần mềm cung cấp một nền tảng vững chắc để Software Engineer xây dựng nên phần mềm. Mỗi dự án phần mềm sẽ có một bản tóm tắt, và kiến ​​trúc phần mềm là bước đầu tiên để thực hiện bản tóm tắt đó. Kiến trúc và thiết kế phần mềm bao gồm một số yếu tố như: Chiến lược kinh doanh, thuộc tính chất lượng, nhân lực, thiết kế và môi trường CNTT.

Mục tiêu chính của kiến ​​trúc là xác định các yêu cầu ảnh hưởng đến cấu trúc của ứng dụng. Một kiến ​​trúc được bố trí hợp lý giúp giảm rủi ro kinh doanh liên quan đến việc xây dựng giải pháp kỹ thuật và xây dựng cầu nối giữa yêu cầu kinh doanh và kỹ thuật.

Một số mục tiêu khác của kiến trúc phần mềm có thể kể đến như sau:

• Phơi bày cấu trúc của hệ thống, nhưng ẩn các chi tiết triển khai của nó.
• Nhận ra tất cả các trường hợp sử dụng và tình huống.
• Cố gắng giải quyết các yêu cầu của các bên liên quan khác nhau.
• Xử lý cả các yêu cầu về chức năng và chất lượng.
• Giảm mục tiêu sở hữu và nâng cao vị thế thị trường của tổ chức.
• Cải thiện chất lượng và chức năng do hệ thống cung cấp.

Mối quan hệ giữa kiến trúc phần mềm và thiết kế phần mềm

Kiến trúc phần mềm thể hiện cấu trúc của một hệ thống trong khi các chi tiết triển khai bị ẩn đi. Kiến trúc cũng tập trung vào cách các yếu tố và thành phần trong hệ thống tương tác với nhau. Thiết kế phần mềm đi sâu hơn vào các chi tiết triển khai của hệ thống. Mối quan tâm về thiết kế bao gồm việc lựa chọn cấu trúc dữ liệu và thuật toán hoặc chi tiết triển khai của các thành phần riêng lẻ.

Các mối quan tâm về kiến ​​trúc và thiết kế thường chồng chéo lên nhau. Thay vì sử dụng các quy tắc cứng nhắc để phân biệt giữa kiến ​​trúc và thiết kế, bạn nên kết hợp chúng với nhau. Trong một số trường hợp, các quyết định rõ ràng mang tính chất kiến ​​trúc hơn. Trong các trường hợp khác, các quyết định tập trung nhiều vào thiết kế và cách nó giúp hiện thực hóa kiến ​​trúc đó như thế nào.

Các xu hướng hiện tại trong kiến ​​trúc phần mềm cho rằng thiết kế phát triển theo thời gian và một kiến ​​trúc sư phần mềm không thể biết trước mọi thứ để kiến ​​trúc đầy đủ một hệ thống. Thiết kế thường phát triển trong các giai đoạn triển khai của hệ thống. Kiến trúc sư phần mềm (Software Architect) phải liên tục học hỏi và kiểm tra thiết kế dựa trên các yêu cầu của thực tế.

Vai trò của kiến trúc phần mềm

Kiến trúc đóng vai trò như bản thiết kế cho một hệ thống. Nó cung cấp một cái nhìn tổng thể để quản lý độ phức tạp của hệ thống, thiết lập một cơ chế giao tiếp và phối hợp giữa các thành phần.

Một số vai trò chính của kiến ​​trúc phần mềm bao gồm:

• Giúp các bên liên quan hình dung, hiểu và phân tích hệ thống.
• Kiến trúc phần mềm giúp phác họa cấu trúc của phần mềm.
• Nó có thể được sử dụng để dự trù kinh phí trong một dự án trước khi chúng được thực hiện.
• Nó được sử dụng làm cơ sở để đưa ra các quyết định cốt lõi nhằm đảm bảo chất lượng công việc.

Các mẫu kiến trúc phần mềm phổ biến

Mô hình phân lớp

Các thành phần trong mô hình kiến trúc phần mềm được tách thành các lớp nhiệm vụ con và chúng được sắp xếp chồng lên nhau. Mỗi lớp có các nhiệm vụ duy nhất để thực hiện và tất cả các lớp đều độc lập với nhau. Vì mỗi lớp đều độc lập nên người ta có thể sửa đổi mã bên trong một lớp mà không ảnh hưởng đến các lớp khác.

Đây là mẫu được sử dụng phổ biến nhất để thiết kế phần lớn các phần mềm, điển hình là trang thương mại điện tử Amazon. Lớp này còn được gọi là ‘kiến trúc N-tier’. Về cơ bản, mẫu này có 4 lớp:

1. Lớp giao diện (nơi chúng ta xem và nhập dữ liệu vào ứng dụng.)
2. Lớp xử lý logic nghiệp vụ (lớp này chịu trách nhiệm thực thi logic nghiệp vụ theo yêu cầu.)
3. Lớp ứng dụng (lớp này hoạt động như một phương tiện giao tiếp giữa “lớp trình bày” và “lớp dữ liệu”).
4. Lớp dữ liệu (lớp này có cơ sở dữ liệu để quản lý dữ liệu.)

Mô hình Client – Server

Mô hình này có hai thực thể chính: một máy chủ và nhiều máy khách. Ở đây máy chủ có tài nguyên (dữ liệu, tệp hoặc dịch vụ) và máy khách yêu cầu máy chủ cung cấp một tài nguyên cụ thể. Sau đó, máy chủ xử lý yêu cầu và phản hồi lại tương ứng.

Mô hình này phù hợp để phát triển loại phần mềm như: E-mail, ứng dụng chia sẻ tệp, ngân hàng,…

Mô hình Event – Driven

Khi người dùng thực hiện hành động trong ứng dụng được xây dựng bằng cách tiếp cận EDA (Exploratory Data Analysis – Phân tích Khám phá Dữ liệu), sự thay đổi trạng thái sẽ xảy ra và phản ứng được tạo ra được gọi là sự kiện.

Ví dụ: Một người dùng mới điền vào biểu mẫu đăng ký và nhấp vào nút đăng ký trên Facebook và sau đó một tài khoản được tạo cho anh ta, đó là một sự kiện.

Kiến trúc theo hướng sự kiện là một cách tiếp cận nhanh, trong đó các dịch vụ của phần mềm được kích hoạt bởi các sự kiện. Mô hình này thích hợp cho xây dựng trang web bằng ngôn ngữ lập trình JavaScript và các trang thương mại điện tử nói chung.

Mô hình Microkernel

Mô hình Microkernel có hai thành phần chính: một hệ thống cốt lõi và các mô-đun (Module) plug-in.

• Hệ thống cốt lõi xử lý các hoạt động cơ bản của ứng dụng.
• Các mô-đun plug-in xử lý các chức năng mở rộng (như các tính năng bổ sung) và xử lý tùy chỉnh.

Mô hình microkernel chủ yếu được ưu tiên để phát triển ứng dụng dựa trên sản phẩm và các ứng dụng lập lịch trình. Chẳng hạn như Instagram, YouTube Shorts…

Mô hình Microservices

Mô hình Microservices là tập hợp các dịch vụ nhỏ được kết hợp để tạo thành ứng dụng thực tế. Thay vì xây dựng một ứng dụng lớn hơn, các chương trình nhỏ được xây dựng cho mọi dịch vụ (chức năng) của ứng dụng một cách độc lập. Và những chương trình nhỏ đó được gộp lại với nhau để trở thành một ứng dụng chính thức.

Các mô-đun trong ứng dụng của các mẫu Microservices được ghép nối một cách lỏng lẻo. Vì vậy, bạn có thể dễ dàng sửa đổi và mở rộng.

Netflix là một trong những ví dụ phổ biến nhất về kiến ​​trúc Microservices tích hợp sẵn phần mềm.

Trên đây là những thông tin cơ bản về kiến trúc phần mềm mà VTC Academy Plus muốn giới thiệu đến các bạn. Kiến trúc phần mềm là một kiến thức quan trọng trong ngành Kỹ thuật phần mềm để xây dựng một ứng dụng. Phần này thường sẽ được các Kiến trúc sư phần mềm đảm nhiệm. Ngoài ra, ngành Kỹ thuật phần mềm còn có những vị trí và công việc khác nhau chẳng hạn như QA hay Tester (Kiểm thử phần mềm), lập trình Front-end, lập trình Back-end…

Nếu bạn yêu thích Công nghệ thông tin đặc biệt là ngành Kỹ thuật phần mềm, hãy tham khảo khóa học Kỹ thuật phần mềm tại VTC Academy Plus để biến đam mê thành sự nghiệp nhé!

Chương trình đào tạo Kỹ thuật phần mềm chuyên sâu chuẩn quốc tế của VTC Academy Plus trang bị các kiến thức chuyên sâu về các ngôn ngữ lập trình, lập trình web, lập trình mobile, kiểm thử phần mềm và thiết kế giao diện phần mềm…

Bên cạnh đó, VTC Academy Plus còn trau dồi kỹ năng ngoại ngữ cho các bạn học viên theo học. Sau khi tốt nghiệp, các bạn sẽ đạt được trình độ ngoại ngữ tương đương IELTS 6.0 đủ để tự tin đầu quân vào các công ty IT lớn trong và ngoài nước với mức lương khởi điểm lên đến 20 triệu đồng hoặc lựa chọn du học liên thông tại trường Cao đẳng North Island (NIC, Canada) để sở hữu bằng cấp quốc tế.