Mục đích ra đời NATS Công nghệ NATS Neural Autonomic Transport System được tạo ra vớimục đích chính là cung cấp một hệ thống cơ sở hạ tầng cho việc trao đổi dữ liệu giữa các ứng dụng và
Giới thiệu tổng quan về NATS
Giới thiệu NATS
NATS (Neural Autonomic Transport System) là công nghệ mã nguồn mở do Synadia phát triển, ra đời năm 2011 và được viết bằng Go NATS hoạt động như một message broker hiện đại, hỗ trợ việc trao đổi dữ liệu giữa các ứng dụng và dịch vụ trong môi trường máy tính Được thiết kế dưới dạng trung gian hướng tin nhắn, NATS cho phép truyền tải thông tin hiệu quả thông qua các tin nhắn (messages).
Thư viện máy khách NATS hỗ trợ giao tiếp với máy chủ cho nhiều ngôn ngữ lập trình phổ biến Nguyên tắc thiết kế chính của NATS tập trung vào hiệu suất, khả năng mở rộng và tính dễ sử dụng.
Mục đích ra đời NATS
Công nghệ NATS (Neural Autonomic Transport System) được thiết kế nhằm cung cấp một hạ tầng hiệu quả cho việc trao đổi dữ liệu giữa các ứng dụng và dịch vụ, đặc biệt qua hình thức tin nhắn Hệ thống này tạo ra một trung tâm thông tin linh hoạt, đơn giản và có khả năng mở rộng, giúp nâng cao hiệu suất trao đổi dữ liệu trong môi trường phân tán và thời gian thực.
Sau đây là mục đích chính của NATS:
- Trung tâm thông tin hướng tin nhắn (Message Oriented
NATS là một hệ thống middleware được thiết kế để quản lý thông tin theo hướng tin nhắn, cho phép các ứng dụng và dịch vụ gửi và nhận thông điệp một cách hiệu quả Điều này tạo ra cơ chế giao tiếp linh hoạt và hỗ trợ phân phối dữ liệu trong các môi trường phân tán.
NATS hỗ trợ các nhà phát triển trong việc xây dựng ứng dụng client-server phân tán và dễ dàng mở rộng Nhờ vào khả năng này, các ứng dụng có thể xử lý lưu lượng lớn và linh hoạt mở rộng khi cần thiết.
NATS cung cấp khả năng lưu trữ và phân phối dữ liệu thời gian thực một cách linh hoạt, cho phép người dùng triển khai trên nhiều môi trường khác nhau, bao gồm các ngôn ngữ lập trình, dịch vụ đám mây và hệ thống cục bộ.
Kết nối ứng dụng NATS Client với máy chủ NATS trở nên dễ dàng nhờ vào việc chỉ cần cấu hình thông tin về URL và xác thực (nếu cần) Điều này giúp đơn giản hóa quá trình tích hợp và triển khai ứng dụng trên hệ thống NATS, cho phép gửi và nhận thông điệp một cách hiệu quả.
NATS mang đến thiết kế đơn giản cho việc gửi và nhận tin nhắn, giúp quá trình này trở nên dễ dàng hơn Các thông điệp được định danh bằng chuỗi chủ đề (subject), cho phép người dùng gửi và nhận thông điệp mà không bị ràng buộc bởi vị trí mạng.
NATS cung cấp nhiều tùy chọn về chất lượng dịch vụ (QoS), cho phép người dùng lựa chọn mức độ đảm bảo trong giao tiếp Hệ thống hỗ trợ các chế độ "ít nhất một lần" và "đúng một lần", cùng với các tính năng bổ sung như lưu trữ liên tục và kiểm soát luồng độc lập, giúp tối ưu hóa hiệu suất và độ tin cậy trong việc truyền tải dữ liệu.
Thành phần hệ thống công nghệ NATS
Hiện tại, NATS được chia thành hai phần chính: NATS Core và JetStream NATS Core là phần cốt lõi, cung cấp giao diện truyền tin tiêu chuẩn, trong khi JetStream là tầng mở rộng, mang lại tính năng bổ sung cho việc messaging liên tục và quản lý dữ liệu Việc lựa chọn giữa NATS Core và JetStream phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể của ứng dụng và độ phức tạp trong quản lý dữ liệu và thông điệp.
1.3.1.1 Giới thiệu về Nats Core
NATS Core là phần cốt lõi của hệ thống NATS, cung cấp giao diện lập trình ứng dụng (API) truyền tin tiêu chuẩn, cho phép ứng dụng gửi và nhận thông điệp theo mô hình trung tâm thông tin hướng tin nhắn Được thiết kế với tính đơn giản và hiệu suất cao, NATS Core giúp truyền tải thông điệp một cách nhanh chóng và đáng tin cậy.
NATS Core được thiết kế với hiệu suất cao và độ tin cậy, hỗ trợ cơ chế "at most once" QoS (Quality of Service) Trong cơ chế này, dữ liệu được gửi từ nguồn đến đích chỉ một lần mà không có retransmission hay acknowledgment từ phía người nhận Mặc dù điều này có thể dẫn đến mất dữ liệu khi có sự cố trong quá trình truyền tải, nhưng nó giúp giảm thiểu độ trễ và overhead trong giao tiếp.
1.3.1.2 Chức năng Chính trong Nats Core
Mô hình đăng ký-đăng ký (publish-subscribe) được hỗ trợ bởi NATS Core, cho phép các ứng dụng đăng ký vào các chủ đề (subjects) và nhận các thông điệp gửi đến các chủ đề đó.
NATS Core hỗ trợ mô hình truyền tin yêu cầu-phản hồi, cho phép một ứng dụng gửi yêu cầu và nhận phản hồi từ ứng dụng khác.
1.3.1.3 Ứng dụng của Nats Core
Nats core là giải pháp lý tưởng cho các ứng dụng cần tính đơn giản, khả năng mở rộng và hiệu suất cao, đặc biệt trong việc tích hợp các thành phần ứng dụng, Internet of Things (IoT) và messaging cơ bản.
JetStream là một tầng nâng cao được xây dựng trên nền tảng NATS Core, mang lại nhiều chức năng vượt trội hơn Nó không chỉ cung cấp tính năng truyền tin liên tục mà còn cho phép người dùng xem dữ liệu theo giá trị-đối (subject-based) và lưu trữ đối tượng (object-based) Nhờ vào JetStream, NATS Core được mở rộng và bổ sung thêm các tính năng để đáp ứng những yêu cầu phức tạp hơn trong lĩnh vực messaging.
NATS JetStream được phát triển dựa trên nền tảng NATS Core, không chỉ kế thừa các tính năng như mô hình Publish-Subscribe và Request-Reply, mà còn được bổ sung nhiều tính năng tiện ích khác, mang lại hiệu suất và khả năng mở rộng cao hơn.
1.3.2.1 Chức năng trong Nats Jetstream
Here is the rewritten paragraph:NATS Jetstream cũng hỗ trợ mô hình truyền tin yêu cầu-phản hồi, cho phép các ứng dụng gửi yêu cầu và chờ nhận phản hồi từ các ứng dụng khác, từ đó thực hiện các tương tác hai chiều hiệu quả và đáng tin cậy.
Truyền tin liên tục (Persistent Messaging) trong JetStream cho phép lưu trữ và quản lý thông điệp lâu dài, đảm bảo rằng thông điệp không bị mất và có thể dễ dàng truy cập lại sau này.
JetStream cung cấp giải pháp lưu trữ đối tượng, cho phép người dùng lưu trữ và truy cập dữ liệu dưới dạng đối tượng, thay vì chỉ đơn thuần là các tin nhắn Điều này mang lại sự linh hoạt và hiệu quả trong việc quản lý dữ liệu, đáp ứng nhu cầu lưu trữ hiện đại.
JetStream cung cấp khả năng truyền tin liên tục (streaming) cho các ứng dụng yêu cầu xử lý dữ liệu theo thời gian thực, giúp phân tích dữ liệu một cách liên tục và hiệu quả.
Quản lý luồng dữ liệu (Data Stream Management) với JetStream cho phép người dùng dễ dàng quản lý các luồng dữ liệu hiệu quả Tính năng phân trang dữ liệu giúp tối ưu hóa việc truy xuất thông tin, trong khi khả năng tự động loại bỏ dữ liệu cũ đảm bảo rằng hệ thống luôn hoạt động mượt mà Hơn nữa, tính năng tìm kiếm dựa trên thời gian giúp người dùng nhanh chóng truy cập và phân tích dữ liệu theo các khoảng thời gian cụ thể.
JetStream là giải pháp lý tưởng cho các ứng dụng phân tán cần quản lý dữ liệu thời gian thực, cho phép theo dõi trạng thái và lưu trữ liên tục các dữ liệu quan trọng.
Một số ưu điểm của NATS
Ưu điểm của NATS là đơn giản, nhanh, nhẹ và cực kỳ dễ dùng:
NATS giúp xây dựng các ứng dụng client-server phân tán một cách dễ dàng và có khả năng mở rộng, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của hệ thống.
NATS cung cấp khả năng lưu trữ và phân phối dữ liệu thời gian thực một cách linh hoạt, hỗ trợ nhiều môi trường, ngôn ngữ lập trình, dịch vụ đám mây và hệ thống trên cơ sở địa phương.
Nhược điểm của NATS
số nhược điểm của NATS cần xem xét khi sử dụng nó trong dự án:
NATS có khả năng chịu lỗi hạn chế, dẫn đến nguy cơ mất dữ liệu nếu một máy chủ gặp sự cố Để nâng cao chất lượng dịch vụ, NATS JetStream cung cấp tính năng bảo đảm nhưng đi kèm với sự phức tạp trong hệ thống.
- Không Thích Hợp cho Mô Hình Truy Vấn (Query): NATS được thiết kế cho mô hình trung tâm thông tin hướng tin nhắn
(messaging), nên nó không phải lúc nào cũng thích hợp cho các truy vấn phức tạp hoặc các tương tác yêu cầu-phản hồi (request-reply).
NATS cung cấp tính thời gian thực tương đối, nhưng không phải lúc nào cũng phù hợp cho các ứng dụng yêu cầu độ chính xác cao về thời gian thực Trong các ứng dụng tài chính, nơi mà độ chính xác về thời gian là rất quan trọng, NATS có thể không đáp ứng đủ yêu cầu.
Việc theo dõi hệ thống NATS gặp nhiều khó khăn do thiếu các công cụ giám sát mạnh mẽ được cung cấp sẵn Để quản lý hiệu quả, bạn có thể cần triển khai các giải pháp bên ngoài nhằm theo dõi và kiểm soát hệ thống của mình.
Thiết kế đơn giản của NATS giúp giảm bớt sự phức tạp, nhưng cũng có thể hạn chế tính linh hoạt Điều này có thể dẫn đến việc cần tìm kiếm các giải pháp phức tạp hơn cho những tình huống yêu cầu khả năng mở rộng và quản lý phức tạp.
NATS không cung cấp một hệ thống ghi nhật ký mạnh mẽ, vì vậy người dùng cần phải tích hợp các công cụ ghi nhật ký riêng để theo dõi hoạt động của hệ thống.
Hạ tầng Dịch vụ NATS
Dịch vụ NATS bao gồm một hoặc nhiều tiến trình máy chủ được cấu hình để kết nối và tạo ra hạ tầng dịch vụ NATS Hạ tầng này có thể mở rộng từ một tiến trình máy chủ NATS đơn lẻ với kích thước dưới 20 MB, cho đến một siêu cụm toàn cầu công cộng với nhiều cụm kết nối trải rộng qua các nhà cung cấp đám mây lớn và các khu vực trên toàn thế giới, như NGS của Synadia.
Lịch sử ra đời
NATS (Ngnix Advanced Transport System) là một hệ thống thông điệp mã nguồn mở, được sáng lập bởi Derek Collison vào năm 2010, mang đến giải pháp giao tiếp hiệu quả cho các ứng dụng phân tán.
- NATS được công bố lần đầu tiên vào tháng 10 năm 2010.
NATS được phát triển nhằm đáp ứng nhu cầu về một hệ thống nhắn tin nhanh chóng và đơn giản, đặc biệt trong các môi trường đám mây và Internet of Things (IoT).
- NATS đã được phát hành dưới dạng mã nguồn mở, cho phép cộng đồng phát triển và đóng góp vào dự án.
- Sự minh bạch và sự đơn giản của NATS đã thu hút sự chú ý và sử dụng rộng rãi từ các tổ chức và doanh nghiệp.
NATS được thiết kế không chỉ để đáp ứng nhu cầu hiện tại mà còn linh hoạt mở rộng, sẵn sàng cho các yêu cầu trong tương lai.
- NATS cũng đã tiếp tục phát triển với sự đóng góp từ cộng đồng và đã trở thành một trong những hệ thống nhắn tin hàng đầu.
NATS nhận được sự hỗ trợ mạnh mẽ từ cộng đồng và các tổ chức, góp phần tích cực vào mã nguồn mở và triển khai trong nhiều dự án lớn.
- Trang chủ chính thức công nghệ NATS là https://nats.io/-
Ứng dụng NATS
Một số lĩnh vực có thể ứng dụng công nghệ NATS (Neural Autonomic Transport System):
NATS là một giải pháp hiệu quả cho việc tích hợp các thành phần trong ứng dụng phân tán, cho phép trao đổi dữ liệu và thông điệp giữa các microservices, ứng dụng đám mây và các thành phần hệ thống khác.
NATS là một giải pháp lý tưởng cho các ứng dụng IoT, cho phép gửi và nhận dữ liệu từ các thiết bị thông minh và cảm biến Việc này hỗ trợ xây dựng các hệ thống IoT thời gian thực, đồng thời đảm bảo khả năng mở rộng hiệu quả.
NATS là một giải pháp trung tâm thông tin hướng tin nhắn, thường được sử dụng làm messaging middleware trong các hệ thống giao tiếp và trao đổi dữ liệu giữa các thành phần Nó hỗ trợ xây dựng hệ thống thông báo, gửi thư điện tử thời gian thực và các ứng dụng có tính nhất quán cao, như app nhắn tin, app chia sẻ định vị và các ứng dụng mạng xã hội với chức năng nhắn hội nhóm.
NATS là một giải pháp lý tưởng trong lĩnh vực FinTech, giúp xử lý giao dịch và trao đổi dữ liệu thời gian thực giữa các hệ thống tài chính Với khả năng truyền tải thông điệp nhanh chóng và chính xác, NATS mang lại lợi ích quan trọng cho các ứng dụng cung cấp thông tin giá cả thị trường theo thời gian thực.
NATS là một công nghệ lý tưởng cho việc xây dựng trò chơi trực tuyến đa người chơi, cho phép gửi và nhận thông điệp giữa người chơi và máy chủ trò chơi Việc sử dụng NATS giúp tạo ra trải nghiệm chơi game thời gian thực, có khả năng mở rộng cho hàng ngàn người chơi, đặc biệt trong các trò chơi đối kháng trực tuyến.
NATS cho phép gửi thông điệp giám sát và ghi nhật ký từ các ứng dụng và máy chủ, giúp theo dõi hoạt động của hệ thống và thu thập dữ liệu quan trọng cho phân tích.
NATS hỗ trợ tích hợp mượt mà giữa các ứng dụng đám mây và hệ thống on-premises, mang lại khả năng xây dựng các hệ thống linh hoạt và đáng tin cậy.
NATS là một giải pháp lý tưởng cho môi trường đám mây, cho phép xây dựng các ứng dụng cloud-native và triển khai dịch vụ trên nhiều nền tảng đám mây khác nhau.
Một số công ty đã sử dụng công nghệ NATS:
Cách cài đặt NATS
Công nghệ NATS, ra mắt từ năm 2013, là một giải pháp mã nguồn mở được phát triển bởi một cộng đồng đông đảo NATS hỗ trợ nhiều nền tảng lập trình chuyên biệt như Node.js, Golang, Vue và nhiều môi trường khác, mang lại sự linh hoạt và hiệu quả cho các ứng dụng hiện đại.
Quy trình cài đặt NATS rất đơn giản và có thể thực hiện thông qua các gói Package phù hợp với từng môi trường Đối với Node.js, người dùng có thể cài đặt NATS bằng lệnh `npm install node-nats-streaming` Còn đối với Golang, thư viện NATS có thể được cài đặt bằng câu lệnh `go get github.com/nats-io/nats.go` hoặc thông qua việc import từ thư viện.
"github.com/nats-io/nats.go"
Kiến trúc hệ thống công nghệ NATS
Tổng quan về Message broker
Ngày nay, các ứng dụng ngày càng phức tạp và quy mô lớn, dẫn đến thách thức trong việc giao tiếp giữa các dịch vụ Một giải pháp hiệu quả cho vấn đề này là Message Brokers Message Broker là phần mềm giúp các dịch vụ và ứng dụng giao tiếp thông qua các thông điệp Cấu trúc của thông điệp thường được định nghĩa sẵn và hoàn toàn độc lập với các dịch vụ gửi đi.
Message Brokers còn cho phép ứng dụng chia sẻ thông tin với một cái khác, kể cả là 2 con services viết trên 2 ngôn ngữ lập trình khác nhau!
2.1.1 Giới thiệu về Message Brokers
Message Brokers là một kiến trúc phần mềm sử dụng hàng đợi (queue) để lưu trữ thông điệp giữa người gửi và người nhận Chúng hoạt động như một môi giới, đóng vai trò trung gian giữa sender và receiver, nhận các thông điệp và đưa chúng vào hàng đợi để xử lý.
Ông Message Brokers đứng giữa hai bên, trong đó người gửi có thể là người dùng gửi yêu cầu thanh toán Khi đó, Message Brokers sẽ xử lý và trả về kết quả hoặc tín hiệu ngay lập tức.
=> Đặt hàng phát là có thông báo đặt hàng thành công.
Sau khi nhận tín hiệu đặt hàng từ Message Broker, quá trình giao tiếp thực sự giữa Message Broker và Receiver (phía back-end) sẽ diễn ra Lúc này, Message Broker sẽ hoàn thành các công việc còn lại liên quan đến phía back-end hoặc dữ liệu.
Với kiến trúc này, ta cũng có thể chia nhỏ các services với nhiều brokers như thanh toán lập hóa đơn, gửi mail, lưu cơ sở dữ liệu,
Chính vì cơ chế đứng trung gian giữa Sender và Receiver nên: Hầu hết các message brokers đều implement dựa trên publish/subscrible pattern.
Message broker, hay còn gọi là integration broker hoặc interface engine, là một module trung gian giúp chuyển tiếp message từ người gửi đến người nhận Nó hoạt động như một mô hình kiến trúc để kiểm tra, trung chuyển và điều hướng message, làm cầu nối giữa các ứng dụng, từ đó tối giản hóa giao tiếp và nâng cao hiệu quả bằng cách tách các khối nhỏ hơn Nhiệm vụ chính của Message broker là tiếp nhận message từ các ứng dụng và thực hiện các thao tác cần thiết.
During the initialization process, Service1 and Service2 are initiated, followed by loading the proxy and registering it with the Broker Subsequently, the Broker facilitates the transfer of messages to the previously registered proxy This pattern offers several advantages.
2.4 Các thành phần và chính sách quan trọng hoạt động trong hệ thống NATS Jetstream
Stream là một container lưu trữ thông điệp, được thiết kế cho mục đích cụ thể như theo dõi dữ liệu từ sự kiện liên quan đến đơn hàng, cảnh báo hệ thống, hoặc bất kỳ thông tin nào cần ghi lại theo thời gian Bạn có thể xem Stream như một hộp lưu trữ thông điệp liên tục, nơi mỗi thông điệp mới sẽ được thêm vào Hệ thống này có các quy tắc như giới hạn số lượng thông điệp tối đa, thời gian lưu trữ thông điệp cũ, và khả năng chỉ lưu trữ thông điệp về một chủ đề cụ thể Stream thường được sử dụng để theo dõi và lưu trữ thông điệp theo thời gian, như dữ liệu từ cảm biến trong nhà máy, thông điệp cảnh báo từ hệ thống, hoặc thông tin về đơn hàng.
Stream có thể được cấu hình với các giới hạn cụ thể như số lượng thông điệp tối đa, kích thước tối đa của Stream, thời gian lưu trữ thông điệp, hoặc giới hạn theo các chủ đề cụ thể.
Stream được sử dụng để theo dõi dữ liệu thời gian thực và lưu trữ thông tin lịch sử Chúng hỗ trợ lưu trữ và truy xuất thông điệp hiệu quả, đồng thời đảm bảo tính nhất quán trong quản lý thông điệp.
Stream có thể được thiết lập để tuân thủ các chính sách bảo lưu, đảm bảo rằng các thông điệp sẽ được xóa khi chúng đã quá hạn hoặc không còn cần thiết nữa.
NATS JetStream bổ sung tính năng Streaming vào NATS Core bằng cách cung cấp các khả năng sau:
JetStream cung cấp giải pháp lưu trữ và quản lý dữ liệu luồng liên tục một cách bền vững và đáng tin cậy Với JetStream, dữ liệu luồng luôn được bảo đảm không bao giờ bị mất và có thể dễ dàng truy cập khi cần thiết.
JetStream cung cấp các cấp độ chất lượng dịch vụ (QoS) đa dạng, bao gồm "at least once" và "exactly once" Điều này đảm bảo rằng thông điệp được xử lý ít nhất một lần hoặc đúng một lần, góp phần nâng cao tính nhất quán và độ tin cậy trong việc xử lý dữ liệu luồng.
JetStream hỗ trợ xử lý dữ liệu luồng theo thời gian thực, cho phép ứng dụng phản hồi nhanh chóng với các sự kiện quan trọng.
2.4.1.3 Điểm mạnh Streaming trong NATS Jetstream
Bảo toàn dữ liệu luồng trong quá trình streaming đảm bảo tính nhất quán và không mất mát thông tin Dữ liệu luôn được lưu trữ an toàn và có thể truy cập dễ dàng sau khi đã được truyền tải.
JetStream cung cấp dịch vụ với nhiều cấp độ chất lượng, đảm bảo tính tin cậy và hiệu quả trong việc xử lý dữ liệu luồng.
Các thành phần và chính sách quan trọng hoạt động trong hệ thống NATS Jetstream
Stream là một container lưu trữ các thông điệp, được tạo ra với mục đích cụ thể như lưu trữ dữ liệu từ sự kiện liên quan đến đơn hàng, cảnh báo hệ thống hoặc thông tin cần ghi lại theo thời gian Bạn có thể hình dung Stream như một hộp lưu trữ thông điệp liên tục, nơi mỗi thông điệp mới sẽ được thêm vào Hộp này có quy tắc riêng, như giới hạn số lượng thông điệp, thời gian lưu trữ thông điệp cũ và khả năng chỉ lưu trữ thông điệp về một chủ đề nhất định Stream thường được sử dụng để theo dõi và lưu trữ thông điệp theo thời gian, chẳng hạn như dữ liệu từ cảm biến trong nhà máy, thông điệp cảnh báo từ hệ thống hoặc thông tin về đơn hàng.
Stream có thể được cấu hình với các giới hạn cụ thể, bao gồm số lượng thông điệp tối đa, kích thước tối đa của Stream, thời gian lưu trữ thông điệp, và có thể được điều chỉnh để giới hạn theo các chủ đề nhất định.
Stream thường được sử dụng để theo dõi dòng dữ liệu thời gian thực và lưu trữ dữ liệu lịch sử Chúng hỗ trợ việc lưu trữ và truy xuất thông điệp một cách hiệu quả, đồng thời đảm bảo tính nhất quán trong quản lý thông điệp.
Stream có khả năng được cấu hình theo các chính sách bảo lưu, giúp đảm bảo rằng các thông điệp sẽ tự động bị xóa khi chúng đã quá cũ hoặc không còn cần thiết nữa.
NATS JetStream bổ sung tính năng Streaming vào NATS Core bằng cách cung cấp các khả năng sau:
JetStream cung cấp giải pháp lưu trữ và quản lý dữ liệu luồng liên tục một cách bền vững và đáng tin cậy Với JetStream, dữ liệu luồng luôn được bảo toàn và có thể dễ dàng truy cập khi cần thiết.
JetStream cung cấp các cấp độ chất lượng dịch vụ (QoS) đa dạng, bao gồm "at least once" để đảm bảo thông điệp được xử lý ít nhất một lần và "exactly once" nhằm bảo vệ tính chính xác khi thông điệp chỉ được xử lý đúng một lần Điều này giúp nâng cao tính nhất quán và độ tin cậy trong xử lý dữ liệu luồng.
JetStream cung cấp khả năng xử lý dữ liệu luồng theo thời gian thực, cho phép các ứng dụng phản ứng nhanh chóng với các sự kiện quan trọng.
2.4.1.3 Điểm mạnh Streaming trong NATS Jetstream
JetStream cung cấp nhiều cấp độ chất lượng dịch vụ, đảm bảo độ tin cậy và chất lượng tối ưu trong việc xử lý dữ liệu luồng.
Xử lý thời gian thực là một tính năng quan trọng trong streaming, cho phép dữ liệu luồng được xử lý ngay lập tức Điều này giúp các ứng dụng phản ứng nhanh chóng với các sự kiện và thông điệp mới, nâng cao hiệu suất và trải nghiệm người dùng.
Streaming tích hợp dễ dàng vào các ứng dụng sử dụng NATS JetStream, cho phép xử lý dữ liệu luồng một cách hiệu quả mà không cần thay đổi nhiều mã nguồn.
Trong NATS JetStream, "Subjects" (Chủ đề) là các chủ đề mà thông điệp được xuất bản và lưu trữ trong Stream Subjects giúp các ứng dụng xác định loại thông điệp cụ thể mà chúng quan tâm, từ đó nâng cao khả năng quản lý và xử lý thông tin.
Nếu không xác định chủ đề cụ thể, chủ đề mặc định sẽ lấy tên giống với tên của Stream Ví dụ, nếu Stream được đặt tên là "Chương trình thú vị", thì chủ đề mặc định sẽ là "Chương trình thú vị".
"MyStream," chủ đề mặc định sẽ là "MyStream."
Chủ đề tùy chọn cho phép cấu hình một Stream để xuất bản thông điệp lên nhiều chủ đề khác nhau Tính năng này giúp lưu trữ và phân phối dữ liệu đồng thời trên nhiều nền tảng, phục vụ cho nhiều mục đích đa dạng.
Chủ đề của ứng dụng có thể được điều chỉnh theo thời gian, cho phép thay đổi cách thức lưu trữ và truy cập thông điệp.
2.4.9 Headers
Các kiểu dữ liệu lưu trữ trong NATS
Trong NATS JetStream, "Loại Lưu Trữ" xác định phương thức lưu trữ dữ liệu của Stream, tức là kho lưu trữ thông điệp Hiện tại, có hai loại lưu trữ chính được sử dụng.
Lưu trữ theo loại "File" sử dụng phương pháp lưu trữ dựa trên tệp để lưu trữ dữ liệu của Stream Dữ liệu được ghi vào tệp trên đĩa, cho phép người dùng dễ dàng duyệt và tái sử dụng sau này.
Memory là loại lưu trữ sử dụng công nghệ bộ nhớ để lưu trữ dữ liệu của Stream Dữ liệu được lưu trữ trong RAM, mang lại hiệu suất cao hơn, tuy nhiên, thông điệp sẽ bị mất khi máy chủ hoặc ứng dụng khởi động lại.
2.5.1 Sự Quan Trọng của Storage Type
Việc lựa chọn loại lưu trữ quyết định cách thức dữ liệu Stream được lưu trữ và quản lý Chọn đúng loại lưu trữ không chỉ ảnh hưởng đến hiệu suất mà còn đến độ tin cậy và khả năng khôi phục dữ liệu.
2.5.2 Lựa chọn loại dữ liệu phù hợp
Lựa chọn loại lưu trữ cần dựa trên yêu cầu cụ thể của ứng dụng và tài nguyên hiện có Để đảm bảo tính an toàn và khả năng khôi phục dữ liệu, việc lựa chọn phù hợp là rất quan trọng.
"File Storage" là sự lựa chọn tốt Nếu cần hiệu suất cao và sẵn sàng dữ liệu nhanh chóng, "Memory Storage" có thể được sử dụng.
Lựa chọn loại lưu trữ "File" là lựa chọn mặc định trong NATS JetStream.
Lưu trữ lâu dài đảm bảo tính an toàn cho dữ liệu, nhưng có thể gặp phải hạn chế về hiệu suất so với lưu trữ "Memory."
Lựa chọn lưu trữ "Memory" là giải pháp tối ưu cho các ứng dụng cần hiệu suất cao và khả năng truy cập dữ liệu nhanh chóng Tuy nhiên, cần lưu ý rằng dữ liệu sẽ bị mất khi máy chủ hoặc ứng dụng khởi động lại.
Sơ lược các thức giao nhận tin nhắn trong hệ thống NATS
Hệ thống NATS sử dụng Message Brokers và Queues để giao tiếp qua tin nhắn, giúp truyền tải thông tin một cách hiệu quả và linh hoạt.
2.6.1 Tổng quan về Publish-Subscribe trong NATS
Mô hình Publish-Subscribe là một hệ thống thông tin dựa trên tin nhắn, trong đó các "publishers" gửi thông điệp đến các chủ đề (topic), và các "subscribers" đăng ký theo dõi các chủ đề mà họ quan tâm để nhận thông điệp.
2.6.1.2 Publish-Subscribe trong NATS Jetstream
NATS JetStream bổ sung tính năng Publish-Subscribe của NATS Core bằng cách cung cấp các khả năng sau:
JetStream cung cấp các chất lượng dịch vụ (QoS) đa dạng, bao gồm chế độ "at most once" (đảm bảo thông điệp chỉ được gửi một lần) và "at least once" (đảm bảo thông điệp được nhận ít nhất một lần) Điều này góp phần nâng cao tính nhất quán và độ tin cậy trong quá trình gửi và nhận thông điệp.
JetStream cung cấp tính năng lưu trữ thông điệp liên tục, đảm bảo rằng các thông điệp không bị mất và có thể truy cập dễ dàng sau này Tính năng này rất hữu ích trong các tình huống cần lưu trữ và kiểm tra lại thông điệp quan trọng.
Lưu trữ đối tượng với JetStream cho phép tổ chức và quản lý dữ liệu hiệu quả hơn bằng cách lưu trữ dữ liệu dưới dạng đối tượng, không chỉ giới hạn ở thông điệp Điều này đặc biệt hữu ích cho việc lưu trữ và truy cập dữ liệu có cấu trúc.
2.6.1.3 Điểm mạnh Publish-Subscribe trong NATS JetStream Độ Nhạy Bén: NATS JetStream cho phép các ứng dụng nhận thông điệp theo thời gian thực và đáp ứng một cách nhanh chóng vào các sự kiện quan trọng Điều này hữu ích trong các ứng dụng yêu cầu tính thời gian thực và phản hồi nhanh.
JetStream cho phép tích hợp dễ dàng vào các ứng dụng sử dụng NATS, giúp mở rộng các tính năng Pub-Sub mà không cần thay đổi nhiều mã nguồn.
JetStream cung cấp khả năng lưu trữ đối tượng và nhắn tin bền vững, giúp tổ chức và quản lý dữ liệu hiệu quả hơn Điều này đặc biệt hữu ích cho các ứng dụng cần lưu trữ dữ liệu lâu dài và truy cập thông tin lịch sử một cách dễ dàng.
Chất Lượng Dịch Vụ Cao: JetStream hỗ trợ nhiều cấp độ chất lượng dịch vụ, cho phép lựa chọn độ tin cậy và đảm bảo cho các ứng dụng.
Mở Rộng Dễ Dàng: NATS JetStream có khả năng mở rộng tốt, cho phép xây dựng các hệ thống có khả năng mở rộng cao hơn khi cần thiết.
2.6.2 Tổng quan về Request-Reply trong NATS Jetstream
2.6.2.1 Khái niệm Request-Reply-Model
Mô hình Request-Reply (Yêu Cầu-Phản Hồi) là một phương thức giao tiếp thông tin hướng tin nhắn, trong đó một ứng dụng gửi yêu cầu đến một ứng dụng khác và chờ nhận phản hồi Mô hình này thường được áp dụng trong các trường hợp mà một ứng dụng cần thông tin cụ thể hoặc phản hồi từ ứng dụng khác.
2.6.2.2 Request-Reply trong NATS Jetstream
JetStream cung cấp các cấp độ chất lượng dịch vụ (QoS) đa dạng, trong đó bao gồm chế độ "at most once", đảm bảo rằng yêu cầu được gửi đi chỉ một lần duy nhất.
"Đảm bảo rằng mỗi yêu cầu được xử lý ít nhất một lần là rất quan trọng để duy trì tính nhất quán và độ tin cậy trong quá trình gửi yêu cầu và nhận phản hồi."
JetStream cung cấp tính năng lưu trữ thông điệp liên tục, đảm bảo rằng các yêu cầu và phản hồi không bị mất mát và có thể truy cập lại sau này Điều này rất hữu ích trong các tình huống cần lưu trữ dữ liệu liên quan đến yêu cầu và phản hồi.
Lưu Trữ Đối Tượng (Object Storage) của JetStream cho phép lưu trữ và truy cập dữ liệu dưới dạng đối tượng, mang lại khả năng tổ chức và quản lý dữ liệu hiệu quả hơn so với việc chỉ sử dụng thông điệp.
2.6.2.3 Điểm mạnh Request-Reply trong NATS Jetstream
NATS JetStream cho phép tích hợp dễ dàng vào các ứng dụng sử dụng NATS, mang đến tính năng Request-Reply mở rộng mà không cần thay đổi mã nguồn đáng kể Bên cạnh đó, JetStream hỗ trợ các ứng dụng gửi yêu cầu và nhận phản hồi theo thời gian thực, giúp nhanh chóng đáp ứng các sự kiện quan trọng và cung cấp thông tin cụ thể.
JetStream cung cấp dịch vụ chất lượng cao với nhiều cấp độ khác nhau, cho phép người dùng lựa chọn độ tin cậy phù hợp với nhu cầu của họ Điều này đảm bảo rằng tất cả các yêu cầu và phản hồi đều được xử lý một cách hiệu quả và nhanh chóng.
2.6.6 Tổng quan về Queue Groups trong NATS Jetstream
Quá trình gửi nhận trong NATS
2.7.1 Đăng ký vào stream từ consumer
Người tiêu dùng đăng ký nhận thông báo từ một hoặc nhiều luồng cụ thể Khi có tin nhắn mới trong luồng, người tiêu dùng sẽ nhận và xử lý chúng theo logic đã được thiết lập trước.
Consumer sử dụng NATS JetStream để đăng ký vào một stream cụ thể, qua đó được gán một định danh độc nhất để nhận tin nhắn Khi có tin nhắn mới gửi vào stream, tất cả các consumer đã đăng ký sẽ nhận được tin nhắn này.
2.7.2 Gửi một tin nhắn tới stream
Producer sử dụng NATS để gửi tin nhắn tới một stream cụ thể Tin nhắn được đặt vào stream và sẵn sàng cho consumer lấy về.
2.7.3 Quản lý stream và các quy định trong stream
Producers and consumers are configured to utilize NATS JetStream, where streams are created and managed through configuration options such as retention policy, discard policy, and cluster configuration.
2.7.4 Gửi tin nhắn từ stream tới khách hàng
Người tiêu dùng đã đăng ký vào stream và liên tục theo dõi các tin nhắn từ stream Khi có tin nhắn mới, người tiêu dùng sẽ thu thập và xử lý chúng theo logic đã được xác định trước Sau đó, tin nhắn có thể được chuyển tiếp hoặc xử lý bởi các thành phần khác trong hệ thống.
So sánh giữa công nghệ NATS và Apache Kafka
- Tích Hợp Dễ Dàng: NATS thường được chọn cho các dự án đòi hỏi tích hợp dễ dàng và hiệu suất cao.
- Hiệu Suất Cao: Với kiến trúc đơn giản, NATS có hiệu suất cao và thích hợp cho các hệ thống thời gian thực như chat applications hoặc monitoring systems.
Kafka là một giải pháp lý tưởng cho việc lưu trữ dữ liệu lớn, nhờ vào khả năng đảm bảo độ tin cậy và xử lý sự cố hiệu quả.
- Mô hình này giúp Kafka đảm bảo sự nhất quán của dữ liệu, đặc biệt là với việc giữ nguyên thứ tự tin nhắn trong một partition.
Kafka hỗ trợ xử lý dữ liệu theo thời gian thực thông qua Kafka Streams, cho phép người dùng thực hiện phân tích và xử lý liên tục, nâng cao hiệu quả và độ chính xác trong việc quản lý dữ liệu.
NATS được tối ưu hóa để đạt hiệu suất cao, có khả năng xử lý hàng triệu thông điệp mỗi giây, giúp nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho các hệ thống thời gian thực.
- Linh Hoạt và Dễ Triển Khai: NATS có kiến trúc đơn giản và linh hoạt, giúp dễ dàng tích hợp và triển khai.
- Kích Thước Nhẹ: NATS có kích thước nhẹ, tài nguyên ít, giúp giảm bớt chi phí hạ tầng.
- Khả năng mở rộng: NATS cũng có khả năng mở rộng và có thể mở rộng theo chiều ngang bằng cách thêm các instance vào cụm.
- Mức độ chịu tải vừa đến cao: Phù hợp cho các ứng dụng với lưu lượng tin nhắn trung bình đến cao.
Giao thức thực hiện được thiết lập mặc định là "thực hiện nhiều nhất một lần", nhưng cũng hỗ trợ chế độ "thực hiện ít nhất một lần" thông qua cơ chế xác nhận Phương thức này nhanh chóng và hiệu quả, rất phù hợp cho các ứng dụng yêu cầu xử lý dữ liệu nhanh.
Sinh thái tính năng của NATS Streaming cung cấp các khả năng như truyền dữ liệu yêu cầu-phản hồi, hàng đợi phân tán và hỗ trợ cho kiến trúc microservices Bên cạnh đó, NATS Streaming còn bổ sung tính năng lưu trữ tin nhắn và đăng ký bền vững, mang lại sự linh hoạt và hiệu quả cho các ứng dụng từ đơn giản đến trung bình.
Kafka là một giải pháp lý tưởng cho việc lưu trữ lượng lớn dữ liệu, cung cấp khả năng phát lại dữ liệu hiệu quả, giúp xử lý các tình huống lỗi một cách linh hoạt.
Kafka đảm bảo an toàn dữ liệu và độ tin cậy cao nhờ vào cơ chế nhóm tiêu thụ và khả năng sao chép đa nơi, giúp bảo vệ thông tin và duy trì hoạt động liên tục.
Kafka nổi bật với khả năng mở rộng linh hoạt, cho phép xử lý lượng tin nhắn lớn một cách hiệu quả Hệ thống này hỗ trợ triển khai phân tán, giúp tối ưu hóa hiệu suất và đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng trong việc quản lý dữ liệu.
- Khả năng chịu tải cao: Thích hợp cho các ứng dụng yêu cầu xử lý và truyền dữ liệu lớn.
- Hỗ Trợ Streaming Processing: Kafka hỗ trợ xử lý dữ liệu theo thời gian thực thông qua Kafka Streams, cho phép xử lý sự kiện liên tục.
Kafka đảm bảo thứ tự tin nhắn trong mỗi partition và sử dụng giao thức nhị phân để truyền dữ liệu, điều này khiến nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng yêu cầu thứ tự tin nhắn nghiêm ngặt.
Hệ sinh thái ngôn ngữ phong phú với các thư viện chính thức hỗ trợ nhiều ngôn ngữ lập trình như Java, Python và Go, tạo điều kiện thuận lợi cho các nhóm phát triển có thể sử dụng đa dạng ngôn ngữ khác nhau.
Sinh thái mạnh mẽ với nhiều tính năng nổi bật như tái tạo tin nhắn, khả năng chống lỗi và xử lý dòng tin nhắn thông qua Kafka Streams Điều này làm cho hệ thống phù hợp cho các ứng dụng yêu cầu tính nhất quán cao và khả năng xử lý phức tạp.
Kafka, với sự ra mắt sớm hơn NATS, đã trở thành "đàn anh" trong cộng đồng công nghệ, giúp phát triển cộng đồng mạnh mẽ và có ảnh hưởng hơn nhiều so với NATS Nhờ vào sự lớn mạnh này, việc phát hiện và sửa chữa lỗi trong Kafka diễn ra nhanh chóng và hiệu quả hơn so với NATS.
- Khả Năng Mở Rộng Hạn Chế: NATS có thể gặp khó khăn khi cần mở rộng đột ngột do kiến trúc của nó.
- Khả Năng Lưu Trữ Thấp: NATS không phải là lựa chọn tốt nếu cần lưu trữ lượng lớn dữ liệu trong thời gian dài.
Tính mở rộng và tính sẵn sàng của hệ thống có thể không đáp ứng đủ yêu cầu cho những trường hợp sử dụng cần tính nhất quán cao Ngoài ra, nó cũng có thể không đủ mạnh mẽ cho các ứng dụng đòi hỏi khả năng mở rộng tối đa.
NATS là một giao thức nhẹ và hiệu suất cao, nhưng không đảm bảo thứ tự tin nhắn, điều này giúp tăng tốc độ truyền dữ liệu Giao thức này rất phù hợp cho các ứng dụng yêu cầu độ nhất quán thấp, mặc dù điều này có thể dẫn đến việc nhận tin nhắn không theo thứ tự.
Các khóa học về NATS
Đường link tài liệu, khóa học về NATS:
- https://github.com/nats-io/nats-server
- https://github.com/nats-io/nats-streaming-server
- https://www.youtube.com/watch?v=VPHGgJiQUHw&t2s
- https://www.youtube.com/watch?v=2-KdyI1bC_s
Tài liệu NATS Streaming Server:
- https://www.nuget.org/packages/STAN.Client
- https://github.com/nats-io/stan.net tài liệu hỗ trợ việc kết nối tới NATS ổn định thông qua các cơ chế retry:
- https://github.com/App-vNext/Polly
Các thông tin tuyển dụng
Đường link thông tin các nhà tuyển dụng developer về mảng NATS:
- https://boards.greenhouse.io/launchdarkly/jobs/5706562003Mức lương:
- Mức lương giao động từ 1500 đô la Mỹ tới 3000 đô la Mỹ trên một tháng
Triển khai công nghệ Nats trông mô hình microservices
Sơ lược về cách triển khai công nghệ
NATS (Hệ thống Nhắn tin NATS) là một hệ thống nhắn tin mã nguồn mở, được thiết kế để cung cấp giải pháp truyền tải tin nhắn hiệu suất cao và đơn giản Với sự chú trọng vào tính đơn giản và khả năng mở rộng, NATS trở thành lựa chọn ưa chuộng trong các môi trường phân tán và hệ thống microservices.
Mục tiêu triển khai
Triển khai NATS giúp tối ưu hóa việc truyền tải tin nhắn giữa các thành phần trong hệ thống, đảm bảo tính đơn giản và hiệu suất cao Các gói tin cần được gửi trong khoảng thời gian 0.001ms khi được cập nhật để duy trì tính chất dữ liệu thời gian thực.
Bước 1: Xác Định Nhu Cầu và Tính Tương Thích:
- Đánh giá yêu cầu hệ thống và xác định liệu NATS là lựa chọn phù hợp với nhu cầu cụ thể của dự án hay không.
- Kiểm tra tính tương thích với các thành phần hiện có của hệ thống.
Bước 2: Lựa Chọn Kiến Trúc Triển Khai:
- Xác định kiến trúc triển khai dựa trên yêu cầu và kích thước của hệ thống.
- Quyết định về sự phân phối và cấu hình mạng.
Bước 3: Cài Đặt NATS Server:
- Tải và cài đặt NATS Server trên các máy chủ cần thiết trong hệ thống.
- Cấu hình cơ bản như cổng kết nối và các tham số khác.
- Triển khai NATS Clients trong các ứng dụng, microservices hoặc các thành phần hệ thống khác cần gửi và nhận tin nhắn.
Bước 5: Tối Ưu Hóa Hiệu Suất:
- Kiểm tra và tối ưu hóa cấu hình NATS để đạt được hiệu suất tối đa dựa trên yêu cầu hệ thống.
Bước 6: Đảm Bảo Bảo Mật:
- Áp dụng các biện pháp bảo mật như TLS/SSL để bảo vệ giao tiếp.
- Quản lý quyền truy cập và xác thực client để đảm bảo an toàn. Bước 7: Kiểm Thử Hệ Thống:
- Thực hiện kiểm thử tích hợp để đảm bảo sự tương thích giữa các thành phần hệ thống.
- Kiểm tra khả năng mở rộng và ổn định của NATS trong môi trường triển khai thực tế.
Bước 8: Giám Sát và Quản Lý:
- Cài đặt hệ thống giám sát để theo dõi hiệu suất và hoạt động của NATS.
- Xây dựng các quy trình quản lý để giải quyết sự cố và duy trì hệ thống.
Trong quá trình phát triển hệ thống quan sát biến động giá cả tiền tệ trực tuyến, nhóm chúng tôi tập trung vào việc xây dựng một ứng dụng web hiệu quả, cho phép hiển thị dữ liệu biến động giá theo thời gian thực Chúng tôi cam kết mang đến trải nghiệm người dùng tối ưu, đảm bảo hiệu suất cao về tốc độ truyền tải và thời gian tải trang Mục tiêu cuối cùng là giúp người dùng dễ dàng theo dõi và nắm bắt thông tin thị trường một cách trực quan và nhanh chóng.
Các công nghệ được sử dụng
Với Golang, hệ thống sẽ hoạt động như một producer và customer, sử dụng dữ liệu thời gian thực từ API của công ty Binance để mô phỏng một môi trường server cung cấp thông tin liên tục Nats Jetstream được áp dụng để truyền tải dữ liệu nhanh chóng và liên tục đến các producer, cho phép tất cả customer tham gia vào hệ thống Cuối cùng, ứng dụng web Flutter sẽ được phát triển để hiển thị dữ liệu thời gian thực và vẽ biểu đồ trên màn hình Thông qua customer Flutter, người dùng có thể kết nối với producer để đăng ký và nhận dữ liệu liên tục, từ đó hiển thị biểu đồ đường trên giao diện.
Dưới đây là sơ đồ hệ thông microservices hệ thông nhóm triển khai:
Sơ lược cách thức sử dụng công nghệ trong hệ thống
3.3.1 Xây dựng Service Producer (Golang)
Các thư viện sử dụng:
- stream ta mở một websocket cho các người dùng đăng kí:
Tạo phương thức kết nối vào stream:
- Phương thức tạo ra và quy định cho stream:
Tạo một phương thức để người dùng SubScribe nhận dữ liệu liên tục:
Tạo một phương thức để người dùng Unsubscribe nhận dữ liệu liên tục:
Xây dựng phương thức publish:
- Xây dựng hàm mở cổng Nats để kết nối:
Tại hàm main ta mở mở kết nối tới stream để lắng nghe người dùng đăng kí:
3.3.2 Xây dựng Service Consumer (Golang)
Phương thức kết nối router:
Mở cổng server tiếp nhập request API từ client:
- Tạo dựng cách kết nối cùng chính sách tới stream NATS:
- Tạo phương thức trả lời cuộc gọi tham gia websocket để đưa dữ liệu về khi có sự thay đổi cho các máy con bên dưới:
Xây dựng phương pháp trả về danh sách loại tiền tệ cho hệ thống:
Xây dựng phương pháp tự động gửi dữ liệu mới của loại tiền tệ khi loại tiền tệ đó có sự thay đổi:
3.3.3 Xây dựng Service Client Web App (Flutter)
Xây dựng phương thức kết nối tới services Consumer để lấy dữ liệu danh sách các loại tiền tệ và đăng kí lấy dữ liệu theo thời gian thực:
- Đưa các giá trị theo thời gian thực được trả về liên tục vào biến bloc widget:
- Vẽ chart cho biến bloc ấy (chart lúc này cx sẽ thay đổi theo giá trị biến đổi của bloc)
