Kiến trúc ứng dụng web là gì? Tìm hiểu về thành phần mô hình và loại

Trước khi đầu tư vào một dự án phát triển ứng dụng web, điều quan trọng bạn cần làm là phải chọn được kiểu kiến trúc ứng dụng (web application architecture) cũng như mô hình của các thành phần ứng dụng web. Việc đưa ra lựa chọn phù hợp rất quan trọng đối với sự thành công của một ứng dụng web.

Bài viết dưới đây sẽ giúp bạn tìm hiểu chi tiết về kiến trúc ứng dụng web, các thành phần, mô hình mà loại ứng dụng web cũng như một số mẹo mà bạn cần để tận dụng tối đa dự án phát triển ứng dụng web.

Kiến trúc ứng dụng Web là gì?

Kiến trúc ứng dụng web (web application architecture) mô tả sự tương tác giữa các ứng. dụng, cơ sở dữ liệu (database) và các hệ thống phần mềm trung gian trên web. Kiến trúc này đảm bảo nhiều ứng dụng có thể hoạt động đồng thời và trơn tru. Dưới đây là một ví dụ đơn giản khi bạn mở một trang web.

Ngay sau khi người dùng nhấn nút Go sau khi nhập Url của trang web trên thanh tìm kiếm của bất kỳ browser nào. Máy chủ sẽ gửi các file phản hồi đến browser để đáp lại yêu cầu, Browser sau đó sẽ chạy các file này để hiển thị trang được yêu cầu. Cuối cùng, người dùng có thể tương tác với trang web. Điều quan trọng nhất cần lưu ý ở đây là các đoạn mã sẽ được trình duyệt web phân tích cú pháp. Ứng dụng web cũng hoạt động theo cách tương tự. 

Đoạn mã này có thể có hoặc không cung cấp các hướng dẫn cụ thể để báo lại với browser về cách phản hồi với các loại input khác nhau của người dùng. Do vậy, web application architecture sẽ phải bao gồm tất cả các thành phần phụ cũng như các ứng dụng bên ngoài thay thế cho toàn bộ ứng dụng phần mềm, trong trường hợp nói trên là một trang web.

Một Web Application Architecture không chỉ phải hiệu quả mà còn phải đảm bảo độ tin cậy, khả năng mở rộng, bảo mật và mạnh mẽ.

Cách Web Application Architecture hoạt động 

Với bất kỳ ứng dụng web điển hình nào, bạn cũng sẽ cần hai mã (chương trình con) khác nhau chạy song song. Đó là:

• Code từ phía máy khách (frontend): Đoạn code này nằm trong browser và phản hồi input (đầu vào) của người dùng.
• Code phía máy chủ (backend): Code nằm trên máy chủ và phản hồi các yêu cầu HTTP

Một nhà phát triển web sẽ quyết định xem mã trên phía máy chủ sẽ làm gì với mã trong trình duyệt - phía máy khách. Để viết mã từ phía máy chủ, bạn sẽ cần sử dụng các ngôn ngữ lập trình như C#, Java, JavaScript, Python, PHP, Rub,...

Bất kỳ code nào có thể đáp ứng các yêu cầu HTTP đều có khả năng chạy trên phía máy chủ. Mã phía máy chủ chịu trách nhiệm tạo trang mà người dùng yêu cầu cũng như lưu trữ các loại dữ liệu khác nhau, bao gồm hồ sơ người dùng và đầu vào của họ. 

Sự kết hợp của CSS, HTML, JavaScript được sử dụng để viết mã phía máy khách. Mã này sẽ được trình duyệt web phân tích cú pháp. Không giống mã phía máy chủ, mã phía máy khách có thể được người dùng nhìn thấy và chỉnh sửa. Mã phía máy khách chỉ giao tiếp thông qua các yêu cầu HTTP và không thể đọc trực tiếp các tệp từ máy chủ.

Các thành phần của kiến trúc ứng dụng Web Application:

Khi nhắc đến các thành phần web application, chúng ta có thể hiểu đó là bất kỳ phần nào trong số 2 thành phần sau:

• Thành phần UI/UX của ứng dụng web: Bao gồm nhật ký hoạt động, trang tổng quát, thông báo, cài đặt, thống kê,... Các thành phần này không liên quan gì đến hoạt động của kiến trúc ứng dụng web. Thay vào đó, chúng là một phần của sơ đồ bố cục giao diện của ứng dụng web.
• Các thành phần cấu trúc: Hai thành phần cấu trúc chính của web là phía máy khách (Frontend) và máy chủ (Backend)

• Thành phần phía máy khách: Các component phía máy khách (frontend) được phát triển trong CSS, HTML và JS. Vì nó tồn tại trong trình duyệt web của người dùng nên không cần có những điều chỉnh liên quan đến hệ điều hành hoặc thiết bị. Phần frontend đại diện cho chức năng của ứng dụng web mà người dùng tương tác cùng.
• Thành phần phía máy chủ: Phần backend có thể được xây dựng bằng cách sử dụng một hoặc kết hợp nhiều ngôn ngữ lập trình cùng các framework, bao gồm các ngôn ngữ như Java, .NET, NodeJS, PHP, Python, Ruby on Rails,...Component của máy chủ phải có ít nhất hai thành phần là logic ứng dụng và cơ sở dữ liệu. Logic ứng dụng là trung tâm điều khiển chính của ứng dụng web trong khi cơ sowe dữ liệu là nơi lưu trữ tất cả các dữ liệu một cách liên tục.

>>> Tham khảo: Khóa học lập trình Web Java

Mô hình của các thành phần ứng dụng web

Dựa vào tổng số máy chủ và database (cơ sở dữ liệu) được sử dụng cho một ứng dụng web, mô hình của một web sẽ được quyết định. Các mô hình đó có thể là một trong 3 mô hình như sau:

*, Một máy chủ, một database

Đây là mô hình thành phần ứng dụng web đơn giản nhất nhưng cũng kém tin cậy nhất. Mô hình này sẽ chỉ sử dụng một máy chủ duy nhất cũng như một cơ sở dữ liệu duy nhất. Ứng dụng web được xây dựng trên mô hình này sẽ ngừng hoạt động ngay sau khi máy chủ gặp sự cố. Do đó, đây là mô hình kém tin cậy.

Mô hình này thường không được sử dụng cho các ứng dụng web trên thực tế mà chỉ được sử dụng để chạy các dự án thử nghiệm cũng như với mục đích học hỏi và tìm hiểu các nguyên tắc cơ bản của ứng dụng web.

*, Nhiều máy chủ Web, một cơ sở dữ liệu

Với mô hình này, máy chủ sẽ không lưu trữ bất kỳ dữ liệu nào, khi máy chủ web lấy thông tin từ một máy khách, nó sẽ xử lý thông tin và ghi vào cơ sở dữ liệu được quản lý bên ngoài máy chủ. 

Cần có ít nhất hai máy chủ web cho mô hình thành phần ứng dụng web này. Đây sẽ là một lựa chọn an toàn, bởi khi một máy chủ gặp sự cố, máy chủ còn lại sẽ chịu trách nhiệm. Tất cả các yêu cầu được thực hiện sẽ được tự động chuyển hướng đến máy chủ mới và ứng dụng web sẽ tiếp tục thực hiện. Ưu điểm của mô hình này là dễ dàng vận hành hệ thống và chủ động phòng, chống các nguy cơ tấn công từ tin tặc. Do vậy, độ tin cậy của mô hình này sẽ tốt hơn so với mô hình cơ sở dữ liệu vốn có. 

*, Nhiều máy chủ web, nhiều cơ sở dữ liệu  

Đây là mô hình thành phần ứng dụng web hiệu quả nhất vì cả máy chủ và cơ sở dữ liệu web đều ít xảy ra lỗi. Có hai lựa chọn cho loại mô hình này. Một là lưu trữ dữ liệu giống nhau ở tất cả các cơ sở dữ liệu hoặc phân phối nó đồng đều giữa các cơ sở dữ liệu.  Đối với những hệ thống cung cấp dịch vụ lớn, đòi hỏi phải có nhiều tài nguyên mới đủ phục vụ người dùng thì mô hình này là giải pháp tối ưu nhất.

Các loại kiến trúc ứng dụng web

Bất kỳ trang web nào đang hoạt động cũng đều có những vấn đề. Để đảm bảo một ứng dụng web có thể mang lại hiệu suất tối đa, bạn nên ghi nhớ một số điều trong quá trình phát triển mỗi ứng dụng. Ứng dụng web phải:

• Tránh được sự cố thường xuyên
• Dễ dàng sử dụng
• Thời gian phản hồi nhanh
• Hỗ trợ các tiêu chuẩn và công nghệ mới nhất
• Tăng cường sử dụng các biện pháp bảo mật để giảm nguy cơ xâm nhập độc hại
• Giải quyết truy vấn một cách nhất quán và thống nhất

Kết luận:

Các tính năng mạnh mẽ, khả năng phản hồi, bảo mật của một ứng dụng web chịu ảnh hưởng rất nhiều bởi mô hình và kiểu kiến trúc ứng dụng web mà chúng ta chọn. Do đó, trước khi phát triển một trang web, hãy dành thời gian tìm hiểu thật kỹ kiểu kiến trúc ứng dụng phù hợp với các yêu cầu, mục tiêu và khả năng của bạn. 

>>> Đọc thêm về kiến trúc ứng dụng web và các thông tin khác về lập trình tại mục blog của Viện công nghệ thông tin T3H.