Cloud Native là gì và tại sao nó lại quan trọng?

Khi tổng giám đốc của Cloud Native Computing Foundation  Priyanka Sharma phải giải thích về công việc của mình với một ai đó tại một bữa tiệc tối, bà bắt đầu bằng cách hỏi liệu họ có nghe nói đến Kubernetes hay không : dự án phần mềm nguồn mở chính của CNCF, giúp các tổ chức quản lý tài nguyên điện toán đám mây của họ .

Thông thường, mọi người nói có. Đôi khi, họ không nói. Trong trường hợp đó, cô ấy sẽ hỏi liệu họ có nghe nói đến Amazon Web Services không, một công ty con phổ biến của Amazon cho thuê tài nguyên điện toán đám mây.

Điều đó thường giải quyết được phần "đám mây". Nhưng còn phần "bản địa" thì sao?

Bà giải thích: “Công nghệ đám mây gốc là khi các kỹ sư và chuyên gia phần mềm sử dụng điện toán đám mây để xây dựng công nghệ nhanh hơn và bền bỉ hơn, và họ làm như vậy để đáp ứng nhu cầu của khách hàng một cách thực sự nhanh chóng”.

Hình ảnh: Shutterstock

Đám mây gốc 101

Điện toán đám mây là gì?

Để hiểu về công nghệ đám mây gốc, điều quan trọng là phải hiểu về điện toán đám mây.

Lưu trữ và chia sẻ thông tin kỹ thuật số đòi hỏi máy chủ cung cấp khả năng tính toán và lưu trữ. Trong một thời gian dài, hầu hết các công ty đều mua máy chủ riêng và giữ chúng gần đó. Họ có thể điều chỉnh sức mạnh tính toán của mình bằng cách thêm hoặc bớt máy chủ — miễn là họ có hỗ trợ CNTT nội bộ cần thiết.

Sau đó, mọi thứ trở nên dễ dàng hơn một chút với sự phổ biến của máy ảo (VM) — hoặc hệ điều hành ảo có thể chạy song song với nhau, được cung cấp năng lượng bởi một máy vật lý duy nhất. Với VM, các công ty có thể có được cùng một sức mạnh tính toán với ít máy chủ vật lý hơn. Nhưng vẫn còn chỗ để phát triển.

Các nhà công nghệ đã biến máy vật lý thành máy ảo bằng cách cài đặt các phần mềm gọi là hypervisor. Bằng cách trang bị nhiều máy với hypervisor, họ thấy rằng họ có thể khiến các máy ảo chia sẻ tài nguyên như một hệ thống lớn. Đó là một cụm tài nguyên điện toán mơ hồ — giống như một đám mây.

Ngày nay, các chuyên gia công nghệ có thể thiết lập môi trường đám mây của riêng mình trên các máy chủ riêng hoặc trả tiền cho các công ty như Microsoft, Amazon hoặc Google để có được tài nguyên điện toán trên đám mây công cộng.

Cloud Native là gì?

Chạy phần mềm trên đám mây công cộng giúp các công ty giải quyết một số yêu cầu về CNTT và vấn đề về khả năng mở rộng. Nhưng chỉ riêng việc chuyển sang đám mây không tạo ra công nghệ đám mây gốc.

Sharma cho biết: “Bạn hoàn toàn có thể sử dụng tài nguyên máy tính của người khác và làm mọi việc chính xác như bạn đã làm trong quá khứ”.

Khi các nhà công nghệ hiểu rõ hơn về lợi ích của môi trường đám mây, họ bắt đầu xây dựng phần mềm tận dụng những lợi ích đó. Sharma cho biết, thay đổi đáng chú ý nhất là sự chuyển đổi từ các hệ thống liên kết chặt chẽ với nhiều thành phần phụ thuộc sang các hệ thống liên kết lỏng lẻo được tạo thành từ các thành phần nhỏ có thể chạy gần như độc lập.

Các thành phần đó là các container. Nhờ Docker, các nhà công nghệ đã tìm ra cách đóng gói — hoặc container hóa — phần mềm với tất cả các thư viện của nó, để nó có thể chạy ở bất kỳ đâu. Kiến trúc hệ thống đi kèm là các dịch vụ siêu nhỏ hoặc tập hợp các container.

Với container và dịch vụ siêu nhỏ, từng thành phần phần mềm có thể được mở rộng, thu hẹp, sửa đổi hoặc loại bỏ để đáp ứng nhu cầu của khách hàng.

“Khi bạn nghe cụm từ 'đám mây bản địa', bạn có thể nghe thấy đủ thứ. Đó là một hệ sinh thái khổng lồ.”

Hãy xem xét một ứng dụng thời tiết, Sharma nói. Nếu một thành phố gặp phải thiên tai, lưu lượng giao thông từ thành phố đó có khả năng tăng vọt. Chủ sở hữu ứng dụng có thể tăng tài nguyên máy tính dành riêng cho dữ liệu từ thành phố đó mà không ảnh hưởng đến tốc độ ứng dụng cho người dùng ở nơi khác.

“Đám mây gốc đã cực kỳ thành công vì tác động kinh doanh rất rõ ràng”, bà nói. “Mọi người có thể giải quyết nhu cầu của khách hàng nhanh hơn, làm họ hài lòng và kiếm được nhiều tiền hơn. Vì vậy, sự phát triển đã rất lớn”.

Cùng với sự phát triển đó là sự bùng nổ của các nền tảng và dịch vụ hỗ trợ công nghệ đám mây gốc — như Kubernetes, giúp các tổ chức triển khai và quản lý các ứng dụng được chứa trong container trên các môi trường đám mây. 

“Đó là lý do tại sao khi bạn nghe cụm từ 'đám mây bản địa', bạn có thể nghe thấy đủ thứ", Sharma nói. "Đó là một hệ sinh thái khổng lồ".

Hình ảnh: Shutterstock

Ưu điểm của công nghệ đám mây gốc là gì?

Có lẽ lợi thế lớn nhất của công nghệ đám mây gốc là triển khai nhanh. Hãy nghĩ lại về ứng dụng thời tiết đó. Giả sử một khu vực cụ thể của đất nước cần dữ liệu Chỉ số chất lượng không khí — và nhanh chóng.

Nếu hệ thống phần mềm của ứng dụng chạy như các dịch vụ phụ thuộc, việc triển khai tính năng đó có thể mất nhiều tháng lập kế hoạch và hàng chục cuộc trò chuyện để đảm bảo không có gì khác bị gián đoạn trong quá trình này. Tuy nhiên, với các dịch vụ độc lập, một nhóm gồm hai kỹ sư có khả năng xây dựng và triển khai tính năng này chỉ trong vài ngày.

Tự động hóa dễ dàng hơn là một lợi ích khác. CNCF và các công nghệ xung quanh — như GitOps và Hashicorp's Vault — hỗ trợ các tập lệnh triển khai kéo và thả an toàn giúp tăng tốc đáng kể. Hiện tại, mỗi môi trường triển khai riêng biệt không yêu cầu các tập lệnh tùy chỉnh.

Sau đó là  khả năng mở rộng và độ tin cậy. Với phần mềm dựa trên đám mây, các nhóm phát triển có thể thêm các tính năng, dung lượng lưu lượng, lưu trữ và nhiều thứ khác mà không cần phải đụng đến phần cứng vật lý. Đó là vì phần mềm được chứa trong container chạy trong hệ thống phân tán không cần biết nhiều về phần còn lại của hệ thống để hoạt động. Các kỹ sư và chuyên gia vận hành có thể thêm, phân bổ lại hoặc xóa mà không ảnh hưởng đến phần còn lại của hệ thống hoặc có nguy cơ mất dữ liệu.

Và cuối cùng, có tiết kiệm chi phí . Khả năng mở rộng dễ dàng giúp tối ưu hóa dễ dàng. Đặc biệt với các dịch vụ đám mây được quản lý — trong đó các nhà cung cấp đám mây hoặc trung gian giúp các công ty phân bổ tải điện toán của họ — các công ty chỉ trả tiền cho các tài nguyên họ cần, thay vì phải chạy một số lượng máy chủ nhất định mọi lúc.

Những thách thức của công nghệ đám mây gốc là gì?

Công nghệ mới đi kèm những thách thức mới và trong thế giới đám mây, khả năng quan sát - hay khả năng nhìn thấy những gì đang diễn ra bên trong hệ thống máy tính - là một thách thức lớn.

“Mọi người đang cố gắng tìm ra cách để đảm bảo rằng họ có cùng thông tin và khả năng hiểu hệ thống của riêng họ như trước đây”, Sharma cho biết. “Một nhược điểm của các hệ thống phân tán phức tạp, kết hợp lỏng lẻo là rất khó để một người có thể hiểu hết mọi thứ khi công ty lớn hơn”.

Nói cách khác, tất cả các container đó đang chạy trên tất cả các VM trên tất cả các máy chủ khác nhau đó. Các dịch vụ vi mô — và thậm chí cả bản thân VM — có thể được quay và dịch chuyển tùy ý. Nhưng ai đang theo dõi? Nếu khả năng quan sát của hệ thống kém, thì khó có thể hiểu được điều gì xảy ra với các yêu cầu sau khi chúng được gửi.

Cloud Native đã thay đổi công việc của các nhà phát triển như thế nào?

Theo một số cách, công nghệ đám mây gốc không làm thay đổi những gì các nhà phát triển làm.

“Bạn đang viết cùng một mã và bạn đang viết cùng một ngôn ngữ — sắc thái ở đây là một số ngôn ngữ tốt hơn những ngôn ngữ khác, Golang là tốt nhất, cho đến bây giờ, dù sao đi nữa,” Sharma nói. “Nhưng bạn đang làm cùng một công việc, ngoại trừ việc bạn đang vận hành nó theo cách khác.”

Đối với nhiều công ty công nghệ, sự khác biệt đó nằm ở DevOps — sự kết hợp giữa phát triển phần mềm và hoạt động CNTT — và tích hợp và triển khai liên tục (CI/CD). Với các dịch vụ siêu nhỏ dễ đóng gói, việc những người viết mã triển khai và quản lý chúng là điều hợp lý. Tương tự như vậy, các đường ống tự động được cung cấp bởi đám mây hỗ trợ triển khai nhanh chóng và thường xuyên.

Đối với các nhà phát triển mới vào nghề, việc chuẩn bị làm việc tại các công ty điện toán đám mây chủ yếu có nghĩa là hiểu biết về các hệ thống phân tán và cách container hóa đã thay đổi cách chúng ta tính toán.

“Một [quan niệm sai lầm về cloud native] là đây là một thế giới rất hiếm hoi, nơi bạn phải có khoảng 20 năm kinh nghiệm để hiểu được nó. Điều đó không đúng.”

Sharma cho biết một ngày nào đó, các trường đại học sẽ bắt kịp và giảng dạy kỹ lưỡng điều này trong các lớp hệ thống. Nhưng cho đến lúc đó, các lập trình viên có thể thu hẹp khoảng cách đó bằng các cơ hội đào tạo khác. CNCF cung cấp các trại huấn luyện kỹ sư đám mây và chứng chỉ Kubernetes.

Một cách khác để học là thông qua việc tham gia vào các dự án nguồn mở. (Nếu bạn là người đóng góp lần đầu, hãy xem hướng dẫn này .)

“Nếu bạn đã đóng góp vào một cái gì đó trong thế giới dự án đám mây gốc, bạn sẽ là vàng đối với nhiều nhà tuyển dụng,” Sharma nói thêm. “Một [quan niệm sai lầm về đám mây gốc] là đó là một thế giới rất hiếm hoi, nơi bạn phải có, như, 20 năm kinh nghiệm để hiểu nó. Điều đó không đúng.”

Hình ảnh: Shutterstock

Đám mây gốc 201

Phần mềm gốc đám mây có thể chạy ở hầu hết mọi nơi

Các nền tảng phân tích và quy trình làm việc lưu trữ trên đám mây đã tạo nên tiếng vang trong hầu hết các ngành công nghiệp, nhưng nhiều nhà sản xuất phần cứng, như các công ty ô tô và hàng không vũ trụ, đã phải vật lộn để tham gia. Phần mềm cồng kềnh của họ đòi hỏi rất nhiều cơ sở hạ tầng vật lý và nhu cầu bảo mật dữ liệu của họ rất cao.

First Resonance, được thành lập bởi các cựu kỹ sư của SpaceX và NASA, đã xây dựng một nền tảng SaaS cho thị trường chưa được khai thác này và các khả năng đám mây gốc đóng vai trò thiết yếu cho sự thành công của công ty khởi nghiệp này.

Bằng cách thiết kế sản phẩm của mình theo dạng microservice, First Resonance đã trở nên đủ linh hoạt để đáp ứng các nhu cầu khác nhau của khách hàng tiềm năng. Một số nhà sản xuất muốn chạy nền tảng này trên đám mây AWS công cộng. Những nhà sản xuất khác — như các công ty hàng không vũ trụ — muốn nền tảng này được lưu trữ trên đám mây riêng của họ vì lý do bảo mật. Một số khác nữa lại yêu cầu độ trễ thấp đến mức họ muốn cài đặt tại chỗ.

Chris Magorian, một kỹ sư DevOps và back-end tại First Resonance, cho Built In biết hiện tại, khoảng ba phần tư khách hàng của công ty hài lòng khi sử dụng các thiết lập đám mây. Nhưng nhiều người vẫn còn do dự về việc chuyển đổi, có thể là do thói quen hoặc do các giao thức bảo mật dữ liệu nghiêm ngặt.

Magorian cho biết: “Nhiều người cảm thấy rằng chạy mọi thứ tại cơ sở là cách duy nhất để giữ an toàn cho dữ liệu của bạn”. “Và khi chúng tôi kết thúc cuộc nói chuyện với họ, chúng tôi nói, 'Các dữ liệu của bạn được mã hóa AES 256 từ mọi điểm cuối và chúng tôi cung cấp mã hóa đầu cuối cho tất cả các quá trình truyền dữ liệu.' Theo một số cách, điều này giúp họ sáng tỏ, vì họ nói, 'Ồ, được rồi, tôi không biết rằng cách thức hoạt động của nó là như vậy.'”

Magorian cho biết, khi các mối lo ngại về bảo mật dữ liệu được giải quyết, việc chuyển từ các hệ thống phần mềm tại chỗ phức tạp sang nền tảng SaaS hiện đại thường là một thay đổi đáng hoan nghênh đối với các nhà sản xuất. Nền tảng này tồn tại ở một URL duy nhất và các kỹ sư phía máy khách có thể xây dựng các hình ảnh trực quan và phân tích tùy chỉnh với API của First Resonance.

Nhưng theo Magorian, lợi ích thực sự của nền tảng đám mây gốc là cung cấp tính năng nhanh chóng.

“Khách hàng có thể thấy lợi ích ngay lập tức bằng cách làm mới trang của họ, thay vì phải triển khai lại hoặc cài đặt lại và cập nhật cơ sở dữ liệu tại chỗ.”

Giả sử một nhà sản xuất muốn có một tính năng cho phép nhập số sê-ri của một bộ phận và biết được số lượng mặt hàng sử dụng bộ phận đó. Trước đó, nhà sản xuất đó sẽ trao đổi với đại diện từ nhà cung cấp phần mềm của mình và tính năng đó sẽ được thêm vào lộ trình. Mười tám tháng và một vài hợp đồng sau đó, nhà sản xuất có thể thấy tính năng đó trong sản xuất.

Với phần mềm dựa trên đám mây, tính năng đó sẽ xuất hiện trong vài tuần. First Resonance chia sẻ các kênh Slack với khách hàng của mình, do đó, họ có thể thấy các yêu cầu về tính năng và phản hồi khi chúng xuất hiện.

Magorian cho biết: “Khách hàng có thể thấy lợi ích ngay lập tức bằng cách làm mới trang của họ, thay vì phải triển khai lại hoặc cài đặt lại và cập nhật cơ sở dữ liệu tại chỗ”.

Nhưng ngay cả những khách hàng quyết định chạy nền tảng First Resonance tại cơ sở vẫn có thể tận hưởng những lợi ích của công nghệ đám mây gốc. AWS, cũng như các nhà cung cấp khác như Oxide Computer, đang cung cấp các máy chủ tại cơ sở với các khả năng giống như đám mây và các ứng dụng được chứa trong container sẽ giúp First Resonance có thể cài đặt nền tảng của mình tại cơ sở và duy trì cùng một lịch trình phân phối.

“Nếu chúng tôi có thể tự động hóa toàn bộ quy trình đó cho họ — nơi cập nhật một cái gì đó chỉ đơn giản là nhấp vào một vài nút trên trang web, thay vì liên hệ với một số đại diện để làm điều đó cho bạn — thì đó vẫn là một chiến thắng lớn”, Magorian cho biết. “Đó là điều mà cloud native đang mang lại cho cả khách hàng sử dụng các sản phẩm SaaS trên đám mây, cũng như khách hàng muốn về cơ bản chạy các sản phẩm SaaS tại chỗ”.

Điện toán đám mây sẽ hướng tới tương lai như thế nào?

Việc áp dụng công nghệ đám mây và chạy nó ở gần thay vì ở một trung tâm dữ liệu xa xôi — như một số khách hàng của First Resonance muốn làm — được gọi là điện toán biên.

Đối với các công ty có nhu cầu về độ trễ, bảo mật hoặc băng thông vượt quá những gì điện toán đám mây tập trung có thể cung cấp, điện toán biên là làn sóng của tương lai. Các nhà cung cấp đám mây lớn đang đầu tư vào các tiền đồn biên, vì cơ hội mở rộng các đám mây tập trung đang giảm dần. Các công ty riêng lẻ thậm chí có thể trả tiền cho các hệ thống biên của riêng họ.

Hãy xem xét một nhà sản xuất muốn xử lý dữ liệu từ hàng nghìn thiết bị được kết nối được gắn vào nhiều bộ phận khác nhau của nhà máy và đẩy dữ liệu đó đến iPad do nhân viên sử dụng trên sàn nhà máy. Hiện tại, phần lớn dữ liệu từ các thiết bị được kết nối được ghi lại thủ công, Magorian cho biết, hoặc bằng các hệ thống hoàn toàn riêng biệt. Để máy móc và thiết bị có thể đưa thông tin trực tiếp vào nền tảng First Resonance, khách hàng cần một hệ thống điện toán biên có khả năng quan sát cao.

“Công nghệ đám mây gốc đã mang đến cho chúng tôi khả năng cung cấp [phần mềm] trong ba môi trường có sự khác biệt rất lớn.”

“Có một số cách chúng tôi có thể thực hiện. Nhưng chúng tôi có thể sẽ thực hiện với Kubernetes,” ông nói. “Với điều đó và các công nghệ phần mềm khác mà chúng tôi đã chọn, chúng tôi sẽ có thể cung cấp cho họ độ trễ cực thấp tại chỗ. Và sau đó, những thứ đó có thể được bắc cầu qua một đường hầm an toàn, như VPN hoặc một vài VPN, đến đám mây của chúng tôi, để họ có thể có được khả năng tính toán cao hơn mà không cần phải tự mua tất cả các thiết bị đó.”

Với thiết lập như vậy, các kỹ sư phía máy khách có thể tìm hiểu một chút về API của First Resonance và sau đó bắt đầu viết các tập lệnh của riêng họ để thu thập dữ liệu hàng loạt từ các thiết bị IoT.

Tóm lại: Hiểu biết về ngành hàng không vũ trụ đã giúp First Resonance nhận ra nhu cầu của thị trường, nhưng công nghệ đám mây gốc đã giúp công ty khởi nghiệp này giải quyết nhu cầu đó.

Magorian cho biết: “Điện toán đám mây gốc đã mang đến cho chúng tôi khả năng cung cấp [phần mềm] trong ba môi trường có sự khác biệt rất lớn”.