Frontend Serverless: Kiến trúc Function-as-a-Service

Thế giới phát triển web không ngừng phát triển. Kiến trúc Frontend Serverless, tận dụng Function-as-a-Service (FaaS), đại diện cho một sự thay đổi đáng kể trong cách chúng ta xây dựng và triển khai các ứng dụng web hiện đại. Phương pháp này cho phép các nhà phát triển tập trung vào việc viết mã frontend và các hàm backend nhỏ, độc lập mà không cần quản lý máy chủ, hệ điều hành hay cơ sở hạ tầng. Bài viết này sẽ khám phá các khái niệm, lợi ích, các trường hợp sử dụng phổ biến và chiến lược triển khai liên quan đến Frontend Serverless và FaaS.

Frontend Serverless là gì?

Về cơ bản, Frontend Serverless là việc tách rời ứng dụng frontend khỏi cơ sở hạ tầng máy chủ backend truyền thống. Thay vì một máy chủ nguyên khối xử lý tất cả các yêu cầu, frontend dựa vào các dịch vụ được quản lý, đặc biệt là FaaS, để thực hiện các tác vụ backend. Điều này có nghĩa là các chức năng như gọi API, xử lý dữ liệu, xác thực và xử lý hình ảnh được thực thi dưới dạng các hàm riêng lẻ, phi trạng thái trên một nền tảng serverless.

Tìm hiểu về Function-as-a-Service (FaaS)

FaaS là một mô hình thực thi của điện toán đám mây, nơi các nhà phát triển viết và triển khai các hàm riêng lẻ, và nhà cung cấp đám mây tự động quản lý cơ sở hạ tầng cần thiết để chạy chúng. Các đặc điểm chính của FaaS bao gồm:

• Tính phi trạng thái (Statelessness): Mỗi lần thực thi hàm là độc lập và không phụ thuộc vào các lần thực thi trước đó.
• Hướng sự kiện (Event-Driven): Các hàm được kích hoạt bởi các sự kiện, chẳng hạn như yêu cầu HTTP, cập nhật cơ sở dữ liệu hoặc các tác vụ theo lịch trình.
• Tự động mở rộng (Automatic Scaling): Nền tảng tự động điều chỉnh số lượng phiên bản hàm dựa trên nhu cầu.
• Trả tiền theo mức sử dụng (Pay-per-Use): Bạn chỉ trả tiền cho thời gian tính toán được sử dụng khi hàm đang thực thi.

Các ví dụ về nền tảng FaaS phổ biến bao gồm:

• AWS Lambda: Dịch vụ tính toán serverless của Amazon.
• Google Cloud Functions: Nền tảng tính toán serverless hướng sự kiện của Google.
• Azure Functions: Dịch vụ tính toán serverless của Microsoft.
• Netlify Functions: Một nền tảng chuyên về các hàm serverless cho các trang web JAMstack.
• Vercel Serverless Functions: Một nền tảng khác với các hàm serverless được tối ưu hóa cho các ứng dụng frontend.

Lợi ích của Kiến trúc Frontend Serverless

Việc áp dụng kiến trúc Frontend Serverless mang lại nhiều lợi thế:

• Giảm thiểu quản lý cơ sở hạ tầng: Các nhà phát triển có thể tập trung vào mã nguồn, không phải bảo trì máy chủ. Nhà cung cấp đám mây xử lý việc mở rộng, vá lỗi và bảo mật.
• Cải thiện khả năng mở rộng: Các nền tảng FaaS tự động mở rộng để xử lý các khối lượng công việc khác nhau, đảm bảo khả năng đáp ứng ngay cả trong thời gian cao điểm. Điều này đặc biệt có lợi cho các ứng dụng có nhu cầu không thể đoán trước. Hãy tưởng tượng một trang web thương mại điện tử trải qua một đợt tăng đột biến lưu lượng truy cập trong một đợt giảm giá chớp nhoáng; các hàm serverless có thể tự động mở rộng để xử lý tải tăng lên mà không cần can thiệp thủ công.
• Tối ưu hóa chi phí: Mô hình định giá theo mức sử dụng có nghĩa là bạn chỉ trả tiền cho các tài nguyên bạn tiêu thụ. Điều này có thể dẫn đến tiết kiệm chi phí đáng kể, đặc biệt đối với các ứng dụng có mô hình sử dụng không liên tục hoặc không thể đoán trước. Ví dụ, một hàm tạo báo cáo chỉ một lần mỗi tháng sẽ chỉ tốn chi phí thời gian thực thi cho lần chạy hàng tháng đó.
• Tăng tốc độ phát triển: Các hàm nhỏ hơn, độc lập dễ dàng hơn để phát triển, kiểm thử và triển khai. Điều này thúc đẩy chu kỳ lặp lại nhanh hơn và thời gian đưa ra thị trường nhanh hơn.
• Tăng cường bảo mật: Các nền tảng serverless thường cung cấp các tính năng bảo mật mạnh mẽ, bao gồm vá lỗi tự động và bảo vệ chống lại các lỗ hổng web phổ biến. Vì cơ sở hạ tầng cơ bản được quản lý bởi nhà cung cấp đám mây, các nhà phát triển không cần phải lo lắng về việc bảo mật hệ điều hành hoặc phần mềm máy chủ.
• Triển khai đơn giản hóa: Việc triển khai các hàm riêng lẻ thường đơn giản và nhanh hơn so với việc triển khai toàn bộ ứng dụng. Nhiều nền tảng cung cấp các công cụ dòng lệnh và tích hợp CI/CD để hợp lý hóa quy trình triển khai.
• Tính sẵn sàng toàn cầu: Hầu hết các nhà cung cấp đám mây cung cấp phân phối toàn cầu các hàm serverless, cho phép truy cập có độ trễ thấp cho người dùng trên toàn thế giới. Các hàm có thể được triển khai đến nhiều khu vực, đảm bảo tính sẵn sàng cao và giảm độ trễ cho người dùng ở các vị trí địa lý khác nhau.

Các trường hợp sử dụng phổ biến cho Frontend Serverless

Frontend Serverless rất phù hợp với nhiều trường hợp sử dụng, bao gồm:

• Cổng API (API Gateways): Tạo các API tùy chỉnh cho các ứng dụng frontend bằng cách định tuyến các yêu cầu đến các hàm khác nhau. Ví dụ, một cổng API có thể định tuyến các yêu cầu đến một hàm lấy dữ liệu người dùng, một hàm khác xử lý thanh toán, và một hàm khác nữa gửi thông báo qua email.
• Gửi biểu mẫu (Form Submissions): Xử lý dữ liệu gửi từ biểu mẫu mà không cần một máy chủ backend chuyên dụng. Một hàm serverless có thể xử lý dữ liệu biểu mẫu, xác thực nó và lưu trữ trong cơ sở dữ liệu hoặc gửi đến một dịch vụ của bên thứ ba. Điều này phổ biến cho các biểu mẫu liên hệ, biểu mẫu đăng ký và biểu mẫu khảo sát.
• Xử lý hình ảnh và video: Thay đổi kích thước, tối ưu hóa và chuyển đổi hình ảnh và video theo yêu cầu. Một hàm có thể được kích hoạt khi người dùng tải lên một hình ảnh, tự động thay đổi kích thước của nó thành các kích thước khác nhau cho các thiết bị khác nhau.
• Xác thực và ủy quyền: Triển khai logic xác thực và ủy quyền người dùng. Các hàm serverless có thể tích hợp với các nhà cung cấp danh tính để xác minh thông tin đăng nhập của người dùng và kiểm soát quyền truy cập vào các tài nguyên được bảo vệ. Ví dụ bao gồm sử dụng OAuth 2.0 để cho phép người dùng đăng nhập bằng tài khoản Google hoặc Facebook của họ.
• Chuyển đổi và làm giàu dữ liệu: Chuyển đổi và làm giàu dữ liệu trước khi nó được hiển thị ở frontend. Điều này có thể bao gồm việc lấy dữ liệu từ nhiều nguồn, kết hợp chúng và định dạng để hiển thị. Ví dụ, một hàm có thể lấy dữ liệu thời tiết từ một API và kết hợp nó với dữ liệu vị trí từ một API khác để hiển thị dự báo thời tiết được bản địa hóa.
• Các tác vụ theo lịch trình: Chạy các tác vụ theo lịch trình, chẳng hạn như gửi bản tin email hoặc tạo báo cáo. Các nhà cung cấp đám mây cung cấp hỗ trợ tích hợp để lên lịch cho các hàm chạy theo các khoảng thời gian cụ thể. Một trường hợp sử dụng phổ biến là gửi tóm tắt email hàng ngày hoặc hàng tuần cho người dùng.
• Webhooks: Phản hồi các sự kiện từ các dịch vụ của bên thứ ba thông qua webhooks. Một hàm có thể được kích hoạt khi có một đơn hàng mới được đặt trên một nền tảng thương mại điện tử, gửi một thông báo đến khách hàng.
• Tạo nội dung động: Tạo nội dung động một cách nhanh chóng, chẳng hạn như các đề xuất được cá nhân hóa hoặc các biến thể thử nghiệm A/B. Một hàm serverless có thể điều chỉnh nội dung hiển thị cho mỗi người dùng dựa trên sở thích và hành vi của họ.

Triển khai Frontend Serverless: Hướng dẫn Thực tế

Đây là hướng dẫn từng bước để triển khai Frontend Serverless sử dụng FaaS:

1. Chọn một Nền tảng FaaS

Chọn một nền tảng FaaS phù hợp với yêu cầu dự án và chuyên môn kỹ thuật của bạn. Hãy xem xét các yếu tố như giá cả, các ngôn ngữ được hỗ trợ, tính dễ sử dụng và tích hợp với các dịch vụ khác.

Ví dụ: Đối với một ứng dụng frontend nặng về JavaScript, Netlify Functions hoặc Vercel Serverless Functions có thể là một lựa chọn tốt do sự tích hợp chặt chẽ của chúng với các framework frontend phổ biến như React và Vue.js.

2. Xác định các Hàm của bạn

Xác định các tác vụ backend cụ thể có thể được chuyển sang các hàm serverless. Chia nhỏ các tác vụ phức tạp thành các hàm nhỏ hơn, độc lập.

Ví dụ: Thay vì một hàm duy nhất xử lý toàn bộ quy trình đăng ký người dùng, hãy tạo các hàm riêng biệt để xác thực địa chỉ email, băm mật khẩu và lưu trữ dữ liệu người dùng vào cơ sở dữ liệu.

3. Viết các Hàm của bạn

Viết mã cho các hàm của bạn bằng (các) ngôn ngữ được hỗ trợ bởi nền tảng FaaS bạn đã chọn. Đảm bảo rằng các hàm của bạn là phi trạng thái và có tính lũy đẳng (idempotent).

Ví dụ (Node.js với AWS Lambda):

exports.handler = async (event) => { const name = event.queryStringParameters.name || 'World'; const response = { statusCode: 200, body: `Hello, ${name}!`, }; return response; };

4. Cấu hình các Trình kích hoạt sự kiện

Cấu hình các trình kích hoạt sự kiện sẽ gọi các hàm của bạn. Đây có thể là một yêu cầu HTTP, một bản cập nhật cơ sở dữ liệu hoặc một tác vụ theo lịch trình.

Ví dụ: Cấu hình một API Gateway để định tuyến các yêu cầu HTTP đến hàm của bạn khi người dùng gửi một biểu mẫu ở frontend.

5. Triển khai các Hàm của bạn

Triển khai các hàm của bạn lên nền tảng FaaS bằng cách sử dụng các công cụ dòng lệnh hoặc giao diện web của nền tảng.

Ví dụ: Sử dụng lệnh netlify deploy để triển khai các hàm của bạn lên Netlify.

6. Kiểm thử các Hàm của bạn

Kiểm thử kỹ lưỡng các hàm của bạn để đảm bảo chúng hoạt động chính xác. Sử dụng kiểm thử đơn vị, kiểm thử tích hợp và kiểm thử đầu cuối để bao quát tất cả các kịch bản có thể xảy ra.

7. Giám sát và Tối ưu hóa

Giám sát hiệu suất của các hàm và xác định các khu vực cần tối ưu hóa. Hãy chú ý đến thời gian thực thi, mức sử dụng bộ nhớ và tỷ lệ lỗi.

Ví dụ: Sử dụng các công cụ giám sát của nền tảng FaaS để xác định các hàm chạy chậm và tối ưu hóa mã của chúng để cải thiện hiệu suất.

Tích hợp Framework Frontend

Frontend Serverless có thể được tích hợp liền mạch với các framework frontend phổ biến như React, Vue.js và Angular.

• React: Các thư viện như react-query và swr có thể được sử dụng để quản lý việc tìm nạp dữ liệu từ các hàm serverless trong một ứng dụng React.
• Vue.js: Hệ thống phản ứng (reactivity system) của Vue giúp dễ dàng tích hợp với các hàm serverless. Thư viện axios thường được sử dụng để thực hiện các cuộc gọi API đến các hàm serverless từ các thành phần Vue.
• Angular: Mô-đun HttpClient của Angular có thể được sử dụng để giao tiếp với các hàm serverless. Observables cung cấp một cách mạnh mẽ để xử lý các luồng dữ liệu không đồng bộ từ các hàm serverless.

Những lưu ý về Bảo mật

Mặc dù các nền tảng FaaS cung cấp một môi trường an toàn, việc tuân theo các thực tiễn bảo mật tốt nhất khi phát triển các hàm serverless là rất quan trọng:

• Xác thực đầu vào: Luôn xác thực đầu vào của người dùng để ngăn chặn các cuộc tấn công tiêm nhiễm (injection attacks).
• Bảo mật các Dependencies: Giữ cho các dependency của hàm của bạn được cập nhật để vá các lỗ hổng bảo mật. Sử dụng các công cụ như npm audit hoặc yarn audit để xác định và khắc phục các lỗ hổng trong các dependency của bạn.
• Nguyên tắc Đặc quyền Tối thiểu: Chỉ cấp cho các hàm của bạn các quyền cần thiết để truy cập vào các tài nguyên khác. Tránh cấp các quyền quá rộng cho các hàm.
• Biến Môi trường: Lưu trữ thông tin nhạy cảm, chẳng hạn như khóa API và thông tin đăng nhập cơ sở dữ liệu, trong các biến môi trường thay vì mã hóa cứng chúng trong mã của bạn.
• Giới hạn Tốc độ (Rate Limiting): Thực hiện giới hạn tốc độ để ngăn chặn lạm dụng và các cuộc tấn công từ chối dịch vụ.
• Kiểm tra Bảo mật Thường xuyên: Thực hiện kiểm tra bảo mật thường xuyên để xác định và giải quyết các lỗ hổng tiềm ẩn.

Chiến lược Quản lý Chi phí

Mặc dù Frontend Serverless có thể tiết kiệm chi phí, điều quan trọng là phải thực hiện các chiến lược để quản lý chi phí một cách hiệu quả:

• Tối ưu hóa Thời gian Thực thi Hàm: Giảm thời gian thực thi của các hàm bằng cách tối ưu hóa mã của bạn và giảm thiểu các hoạt động không cần thiết.
• Giảm thiểu Mức sử dụng Bộ nhớ: Phân bổ lượng bộ nhớ phù hợp cho các hàm của bạn. Tránh phân bổ bộ nhớ quá mức, vì điều này có thể làm tăng chi phí.
• Sử dụng Bộ nhớ đệm (Caching): Lưu vào bộ nhớ đệm dữ liệu được truy cập thường xuyên để giảm số lần gọi hàm.
• Giám sát Mức sử dụng: Thường xuyên giám sát mức sử dụng hàm của bạn và xác định các khu vực có thể giảm chi phí.
• Chọn đúng Khu vực: Triển khai các hàm của bạn đến khu vực gần người dùng nhất để giảm độ trễ và cải thiện hiệu suất. Tuy nhiên, hãy lưu ý rằng giá cả có thể khác nhau giữa các khu vực.
• Cân nhắc Đồng thời Dự trữ (Reserved Concurrency): Đối với các hàm quan trọng yêu cầu hiệu suất nhất quán, hãy cân nhắc sử dụng đồng thời dự trữ để đảm bảo rằng một số lượng nhất định các phiên bản hàm luôn có sẵn.

Tương lai của Frontend Serverless

Frontend Serverless là một lĩnh vực phát triển nhanh chóng. Chúng ta có thể mong đợi sẽ thấy những tiến bộ hơn nữa trong các nền tảng FaaS, công cụ được cải thiện và sự gia tăng áp dụng các kiến trúc serverless trong những năm tới.

Một số xu hướng tiềm năng trong tương lai bao gồm:

• Điện toán biên (Edge Computing): Triển khai các hàm serverless gần rìa mạng hơn để giảm độ trễ hơn nữa.
• WebAssembly (Wasm): Sử dụng WebAssembly để chạy các hàm serverless trong trình duyệt hoặc các môi trường hạn chế tài nguyên khác.
• Các hàm được hỗ trợ bởi AI: Tích hợp trí tuệ nhân tạo và khả năng học máy vào các hàm serverless.
• Cải thiện Trải nghiệm Nhà phát triển: Các công cụ và quy trình làm việc được hợp lý hóa hơn để phát triển, kiểm thử và triển khai các hàm serverless.
• Serverless Containers: Kết hợp lợi ích của điện toán serverless với sự linh hoạt của container hóa.

Kết luận

Kiến trúc Frontend Serverless, được thúc đẩy bởi Function-as-a-Service, cung cấp một cách tiếp cận mạnh mẽ và linh hoạt để xây dựng các ứng dụng web hiện đại. Bằng cách tách rời frontend khỏi các máy chủ backend truyền thống, các nhà phát triển có thể tập trung vào việc tạo ra các trải nghiệm người dùng hấp dẫn trong khi tận dụng khả năng mở rộng, hiệu quả chi phí và lợi ích bảo mật của điện toán serverless. Khi hệ sinh thái serverless tiếp tục phát triển, chúng ta có thể mong đợi sẽ thấy nhiều ứng dụng sáng tạo hơn nữa của Frontend Serverless trong những năm tới. Việc nắm bắt sự thay đổi mô hình này có thể trao quyền cho các nhà phát triển để xây dựng các ứng dụng web nhanh hơn, có khả năng mở rộng tốt hơn và hiệu quả hơn cho khán giả toàn cầu.

Cách tiếp cận này mang lại cơ hội cho các nhà phát triển trên toàn thế giới, bất kể vị trí địa lý hay khả năng tiếp cận cơ sở hạ tầng, để đóng góp và xây dựng các ứng dụng web sáng tạo. Nó trao quyền cho các nhóm nhỏ và các nhà phát triển cá nhân để cạnh tranh với các tổ chức lớn hơn bằng cách cung cấp quyền truy cập vào cơ sở hạ tầng có khả năng mở rộng và hiệu quả về chi phí. Tương lai của phát triển web chắc chắn đang hướng tới các kiến trúc serverless, và việc hiểu và áp dụng mô hình này là rất quan trọng để đi trước trong ngành công nghiệp không ngừng phát triển này.