Cloud Native là gì? Ứng dụng Cloud Native cho doanh nghiệp

Cloud Native là gì và vì sao các tập đoàn lớn như Netflix, Uber hay Grab đều áp dụng mô hình này để phát triển ứng dụng? Điểm chung của họ là cần một kiến trúc cho phép mở rộng nhanh chóng, triển khai liên tục và đảm bảo trải nghiệm người dùng ổn định. Trong bài này, hãy cùng VNPT Cloud tìm hiểu rõ hơn về kiến trúc Cloud Native, ưu nhược điểm của mô hình này để hiểu vì sao nó đang trở thành tiêu chuẩn cho các hệ thống hiện đại ngày nay.

Cloud Native là gì?

Hãy bắt đầu câu hỏi Cloud Native là gì với một định nghĩa đơn giản:

Cloud Native là cách tiếp cận trong việc thiết kế, xây dựng và vận hành các ứng dụng theo hướng tận dụng tối đa các khả năng mà nền tảng điện toán đám mây mang lại. 

Khác với phần mềm truyền thống (như phần mềm nguyên khối monolithic) có thể chạy trong trung tâm dữ liệu hoặc trên đám mây công cộng. Tuy nhiên chúng không thể khai thác đầy đủ khả năng mở rộng và tối ưu chi phí của môi trường đám mây. Trong khi đó, các ứng dụng Cloud Native được tạo ra để hoạt động hiệu quả, linh hoạt và tối ưu chi phí hơn nhờ tận dụng chính kiến trúc và đặc tính của cloud.

Tổ chức Cloud Native Computing Foundation (CNCF) đưa ra định nghĩa chính thức về Cloud Native như sau: Cloud Native cho phép các tổ chức xây dựng và vận hành các ứng dụng có khả năng mở rộng cao trong những môi trường hiện đại và linh hoạt như public cloud, private cloud và hybrid cloud. Containers, service mesh, microservices, hạ tầng bất biến và API khai báo (declarative APIs) là những ví dụ tiêu biểu của cách tiếp cận này.

Các thành phần chính của Cloud Native

Để ứng dụng vận hành hiệu quả trên nền tảng đám mây, cloud-native được xây dựng từ nhiều thành phần cốt lõi. Mỗi thành phần đảm nhiệm một vai trò quan trọng trong khả năng triển khai nhanh, mở rộng linh hoạt và vận hành ổn định. Dưới đây là các thành phần chính của Cloud Native: 

Kiến trúc Microservices

Phần lớn các Cloud Native hiện đại đều áp dụng mô hình microservices, nhưng lợi ích nổi bật nhất không chỉ nằm ở việc “chia nhỏ” mà là khả năng lắp ghép linh hoạt (composability). Nghĩa là thay vì xây dựng ứng dụng như một khối nguyên khối, giờ đây nó được tách thành nhiều dịch vụ nhỏ, nhẹ, độc lập và có thể kết nối với nhau thông qua API.

Ví dụ: Một hệ thống thương mại điện tử bao gồm dịch vụ giỏ hàng, dịch vụ thanh toán, và một dịch vụ khác đảm nhiệm việc đồng bộ với hệ thống quản lý tồn kho. Nhờ kiến trúc mô-đun này, các nhóm phát triển có thể nhanh chóng thay đổi, hoán đổi hoặc tái kết hợp các thành phần để đáp ứng yêu cầu kinh doanh mới mà không ảnh hưởng tới toàn bộ ứng dụng.

Container và điều phối (orchestration)

Container là các đơn vị chạy ứng dụng có kích thước nhỏ gọn, trong đó đóng gói toàn bộ mã nguồn cùng các thư viện, cấu hình và dependencies (phụ thuộc) cần thiết. Nhờ đó, ứng dụng có thể vận hành đồng nhất trên mọi môi trường. 

Cách tiếp cận này mang lại đúng tinh thần “build once, run anywhere” (tạm dịch: Viết một lần, chạy mọi nơi), giúp các nhóm phát triển rút ngắn thời gian triển khai, giảm lỗi phụ thuộc và hạn chế xung đột giữa ngôn ngữ. Chính sự linh hoạt và độc lập này khiến container trở thành nền tảng tối ưu để xây dựng kiến trúc microservices.

Tuy nhiên, khi số lượng microservices tăng lên hàng chục hoặc hàng trăm, việc vận hành container thủ công không còn khả thi. Lúc này, container orchestration (điều phối container) đóng vai trò quyết định. Các nền tảng như Kubernetes giúp tự động hóa toàn bộ: xác định container chạy ở node nào, đảm bảo chúng luôn ở trạng thái khỏe mạnh, tự phục hồi khi có sự cố và phân phối tải hợp lý giữa các dịch vụ. Nhờ đó, ứng dụng không chỉ chạy ổn định mà còn dễ dàng mở rộng theo nhu cầu thực tế.

Hạ tầng bất biến (Immutable infrastructure)

Hạ tầng bất biến là các máy chủ chạy ứng dụng cloud-native không bị thay đổi sau khi triển khai. Khi ứng dụng cần nhiều tài nguyên hơn, thay vì nâng cấp hay chỉnh sửa thủ công, máy chủ cũ sẽ được thay thế hoàn toàn và ứng dụng được triển khai lên một máy chủ mới với cấu hình mạnh hơn.

Cách tiếp cận này loại bỏ hoàn toàn việc cập nhật thủ công, giúp môi trường triển khai luôn đồng nhất và hạn chế rủi ro phát sinh do thay đổi ngoài kế hoạch. Nhờ vậy, quá trình vận hành ứng dụng trong môi trường cloud-native trở nên ổn định, dễ dự đoán và đáng tin cậy hơn.

DevOps

Để xây dựng ứng dụng cloud-native, các tổ chức cần chuyển sang phương pháp làm việc linh hoạt như DevOps (development & operations), nơi nhóm phát triển và nhóm vận hành phối hợp chặt chẽ để tự động hóa hạ tầng và quy trình triển khai.

Mô hình DevOps tạo điều kiện để hai bên trao đổi thường xuyên hơn, cùng hướng đến mục tiêu chung và xây dựng một môi trường giúp việc phát triển, kiểm thử và phát hành ứng dụng diễn ra nhanh chóng và hiệu quả hơn.

CI/CD (Continuous Integration/Continuous Deployment)

Tự động hóa giúp hệ thống tự sửa lỗi, mở rộng và triển khai trong thời gian ngắn, nhanh hơn rất nhiều so với thao tác thủ công. Với CI/CD (Continuous Integration/Continuous Delivery - Deployment), toàn bộ quá trình build, test và deploy được thực hiện tự động mà  không cần dừng hệ thống hay chờ thời gian bảo trì.

Khi áp dụng CD, mỗi lần phát hành đều ổn định hơn, ít rủi ro hơn và dễ kiểm soát hơn. Điều này giúp doanh nghiệp đưa tính năng mới ra thị trường nhanh chóng, cải thiện trải nghiệm người dùng và tăng lợi thế cạnh tranh.

Lợi ích của Cloud Native

Việc chuyển sang kiến trúc Cloud Native không chỉ là xu hướng công nghệ, mà còn là đòn bẩy chiến lược giúp doanh nghiệp tăng tốc đổi mới, tối ưu vận hành và xây dựng hệ thống linh hoạt hơn trong môi trường cạnh tranh số hóa hiện nay.

Tăng tốc độ triển khai và đổi mới

Phát triển theo hướng cloud-native cho phép doanh nghiệp chuyển từ tư duy tiết kiệm chi phí IT sang coi dịch vụ số là động lực tăng trưởng. Trong thời đại số, tổ chức nào có thể nhanh chóng xây dựng và cung cấp tính năng mới theo nhu cầu khách hàng sẽ nắm lợi thế cạnh tranh lâu dài.

Độ tin cậy và linh hoạt cao

Hạ tầng cũ dễ gây gián đoạn khi xảy ra sự cố. Với kiến trúc đám mây, hệ thống được thiết kế để chịu lỗi và tự phục hồi. Hệ sinh thái mã nguồn mở (open-source) phong phú giúp các nhóm kỹ thuật xây dựng duy trì dịch vụ ổn định ngay cả khi môi trường gặp trục trặc.

Giảm downtime

Nhờ tự động hóa vận hành, doanh nghiệp có thể tinh gọn bộ máy IT và tập trung vào ưu tiên chiến lược. Khi không còn phụ thuộc vào thao tác thủ công, rủi ro phát sinh do lỗi con người giảm đáng kể. Các quy trình tự động như live patching hay cập nhật hệ thống diễn ra xuyên suốt, giúp giảm thiểu downtime và không cần chuyên gia trực tiếp thao tác.

Tăng cường bảo mật

Cloud-native security giúp giảm rủi ro bằng cách cập nhật hệ thống nhanh chóng và liên tục. Việc áp dụng tự động hóa và hạ tầng bất biến giúp loại bỏ những cấu hình bảo mật không nhất quán, tạo nên một nền tảng an toàn hơn.

Tối ưu hóa hiệu suất và chi phí

Cloud Native giúp giảm thiểu chi phí đầu tư vào cơ sở hạ tầng phần cứng và phần mềm. Doanh nghiệp chỉ trả tiền cho những gì họ sử dụng, giúp tiết kiệm chi phí và tối ưu hóa hiệu suất hoạt động.

Thách thức của Cloud Native

Mặc dù microservices cho phép cải tiến ứng dụng theo hướng từng bước, chúng cũng làm tăng số lượng thành phần phải quản lý. Thay vì vận hành một ứng dụng lớn, doanh nghiệp phải quản lý nhiều dịch vụ nhỏ và độc lập hơn.

Các ứng dụng cloud-native vì thế đòi hỏi một hệ sinh thái công cụ bổ trợ mạnh mẽ: từ quản lý pipeline DevOps, tự động hóa CI/CD, quan sát hệ thống (observability), tracing phân tán, cho đến các công cụ điều phối microservices và quản lý traffic như service mesh. Những công cụ này thay thế hoàn toàn mô hình giám sát truyền thống vốn không còn phù hợp với kiến trúc phân tán.

Cloud-native giúp tăng tốc phát triển và triển khai, nhưng đồng thời yêu cầu doanh nghiệp phải có văn hóa làm việc đủ linh hoạt để theo kịp tốc độ đổi mới này.

Ví dụ về ứng dụng Cloud Native vào hoạt động của doanh nghiệp

Trong mô hình cloud-native, mỗi chức năng của hệ thống được tách thành các microservice độc lập để dễ phát triển, mở rộng và triển khai. 

Lấy ví dụ: Hãy hình dung một website du lịch áp dụng kiến trúc này: các trang như đặt vé máy bay, khách sạn, thuê xe hay chương trình khuyến mãi đều được tách thành những microservice độc lập.

Nhờ vậy, mỗi microservice có thể bổ sung tính năng mới hoặc mở rộng xử lý khi lượng truy cập tăng mà không ảnh hưởng đến các dịch vụ khác. Các gói ưu đãi hay khuyến mãi cũng có thể tự mở rộng riêng khi nhu cầu tăng cao. Với người dùng, trang web vẫn hoạt động như một hệ thống thống nhất; nhưng ở phía sau, mỗi microservice được vận hành độc lập và có thể cập nhật, nâng cấp hay mở rộng bất cứ lúc nào mà không làm gián đoạn toàn bộ hệ thống.

Hiểu rõ Cloud Native là gì giúp doanh nghiệp định hướng đúng trong hành trình hiện đại hóa ứng dụng và tăng tốc chuyển đổi số. Nếu doanh nghiệp đang cân nhắc áp dụng kiến trúc cloud-native hoặc muốn tìm giải pháp phù hợp với nhu cầu thực tế, VNPT Cloud sẵn sàng đồng hành, tư vấn và hỗ trợ xây dựng hệ thống linh hoạt, an toàn và tối ưu hơn.

Liên hệ VNPT Cloud để được giải đáp chi tiết và bắt đầu lộ trình chuyển đổi hiệu quả.