Phân biệt Stateful vs. Stateless Components

29th Oct 2022

Table of contents

Stateless

Trong lập trình web, chúng ta có sự tương tác giữa client với server. Phần mềm gồm 2 thành phần chính: phần mềm và data. Như vậy, một phần mềm được thiết kế theo tương tác client – server thì phần nhiều tập lệnh sẽ nằm phía server. Client có nhiệm vụ gửi dữ liệu lên để xử lý sau đó nhận kết quả trả về. Vậy stateful vs stateless là gì?

Để hiểu khái niệm stateful vs stateless là gì chúng ta cần phải biết rằng, Stateless là thiết kế không lưu dữ liệu của client trên server. Có nghĩa là sau khi client gửi dữ liệu lên server, server thực thi xong, trả kết quả thì “quan hệ” giữa client và server bị “cắt đứt” – server không lưu bất cứ dữ liệu gì của client. Như vậy, khái niệm “trạng thái” ở đây được hiểu là dữ liệu.

Stateful

Stateful là một thiết kế ngược lại, chúng ta cần server lưu dữ liệu của client, điều đó đồng nghĩa với việc ràng buộc giữa client và server vẫn được giữ sau mỗi request (yêu cầu) của client. Data được lưu lại phía server có thể làm input parameters cho lần kế tiếp.

Ví dụ

HTTP là một Application Protocol dạng stateless, tương tác client-server theo HTTP thì phần server sẽ không lưu lại dữ liệu của client. HTTP ban đầu chỉ được dùng đơn thuần cho website, client gửi request, server nhận request xử lý rồi trả về lại cho client hiển thị. Sau đó thì kết thúc 1 quy trình. Sau này người ta mới bắt đầu nâng cấp cho phép website giống như một ứng dụng stateful bao gồm html, database (mysql, mongodb…), transaction…

Có 4 cách lưu data của client khi xây dựng Web Application bao gồm: URL Rewriter, Form, Cookie, HTTP Session.

Dù vậy, có nhiều biện pháp để khắc phục yếu điểm đó. Dù là 1 stateless design nhưng nếu kết hợp với HTML thì chúng ta vẫn có thể biến 1 website làm được những điều tương tự như stateful. Có 4 cách lưu dữ liệu của client khi xây dựng Web Application là:

Sử dụng URL Rewrite: HTML là ngôn ngữ định dạng tài liệu (không phải ngôn ngữ lập trình) nên không thể sử dụng các biến để lưu dữ liệu. Tuy nhiên, các dữ liệu có thể được viết vào các link. Như thế, khi người dùng click vào link thì dữ liệu được gửi lên server. Phần lớn dữ liệu sẽ được viết vào phần query dưới các cặp parameters gồm key=value (cặp khóa/giá trị) hoặc một vài cài đặt có thể đưa dữ liệu vào phần path, trong các biến của Javascript,...;
Hidden Form: Thay vì đưa dữ liệu vào đường link, ta có thể lưu dữ liệu vào các thành phần của form và type của các element này là hidden (ẩn). Như vậy, mọi hành động của người dùng sẽ gọi đến hành động gửi form đó lên server, như thế dữ liệu cần lưu ở lần trước đó sẽ được gửi lại. HTTP method ở đây là post (gửi), không phải get như trong URL Rewrite. Get là dạng truy vấn cho phép đọc (read), trong khi post là dạng truy vấn cho phép ghi (write). Khi đó, dữ liệu của client được gửi lên server sẽ nằm trong phần body của 1 HTTP Message, không phải trong phần Header như việc dùng link ở trên;
Sử dụng Cookie: Trình duyệt cũng cho phép mỗi Web Application cũng lưu khoảng 4KB dữ liệu dưới dạng key/value. Nếu ta lưu data của lần truy vấn trước đó vào Cookie thì giá trị này sẽ được gửi lên server trong mỗi lần yêu cầu. Cookie là 1 phần quan trọng trong Header của HTTP Message;
Sử dụng HTTP Session: Trái ngược với Cookie, các Web Server có thể cho phép mỗi client lưu 1 dung lượng nhỏ date trên đó. Dữ liệu sẽ được lưu dưới dạng key/value và bị expire nếu bị timeout (sau khoảng thời gian tính từ lúc client gửi truy vấn cuối cùng tới server nếu vượt quá giới hạn thì sẽ hủy).

Quy trình hoạt động của Stateless

Nếu bạn đã là người đi làm, chắc chắn bạn sẽ rất quen thuộc với việc giao dịch tại ngân hàng rồi đúng không nào?

Đầu tiên, chúng ta sẽ có một hình ảnh minh họa cho việc bạn thao tác với trang của ngân hàng. Như sau:

Bước 1: bạn vào trang đăng nhập và yêu cầu đăng nhập vào tài khoản của mình
Bước 2: bạn nhập tên đăng nhập và mật khẩu vào, thông tin sẽ được gửi đến Server xác thực chuyên dụng. Server này sẽ so sánh thông tin dựa trên cơ sở dữ liệu và chữ ký đăng nhập/OTP/mã xác thực của bạn.
Bước 3: trình duyệt của bạn sẽ gửi 1 request mới tới Server chính của ngân hàng để yêu cầu đăng nhập và hiển thị màn hình đăng nhập thành công.
Bước 4: bạn bấm để tạo một yêu cầu chuyển tiền. Trình duyệt của bạn sẽ gửi một chữ ký xác thực kèm với request. Server trước đó hỗ trợ bạn xác thực sẽ bị quá tải. Vì vậy, request này sẽ được gửi đến một Server vật lý thứ 4 để xem mã đăng nhập còn hiệu lực hay không. Nếu có, một biểu mẫu để nhập tiền sẽ được gửi đến bạn.
Bước 5: bạn nhập chi tiết về giao dịch của mình chuyển bao nhiêu, lời nhắn ra sao và bấm vào Chuyển khoản để thực hiện giao dịch. Lúc này, mã xác thực sẽ được gửi đến máy chủ lần nữa và sẽ phản hồi lại cho bạn một trang tóm tắt kèm theo nút xác nhận.
Bước 6: bạn bấm vào Xác nhận lúc này, mã xác thực sẽ được gửi đi lần nữa ở trong nền. Số tiền chuyển khoản của bạn sẽ được xác nhận và có một biên lai được gửi đến bạn.

Bằng cách sử dụng mã xác thực. Mỗi session sẽ được tách ra để tương tác với Server và có thể sử dụng nhiều cơ sở hạ tầng cho mỗi session khác nhau.

Stateful là gì?

Stateful Protocol là một giao thức mạng khi Client thực hiện gửi một request đến Server, Client lúc này sẽ mong đợi một loạt những phản hồi lại từ Server. Trong trường hợp Server không phản hồi, Client sẽ gửi request lại lần nữa.

Quá trình này giống như việc bạn thực hiện gửi email vậy. Bạn gửi 1 email đi, email vẫn nằm ở đó và bạn sẽ có thể tiếp tục phản hồi lại cho người bạn gửi đến.

Ví dụ, bạn gửi 1 email xin việc, trong hầu hết các trường hợp, bạn và nơi bạn xin việc sẽ phản hồi thông qua 1 chuỗi email duy nhất. Điều này tương tự với trạng thái Stateful khi bối cảnh của chúng được thực hiện giao dịch cùng 1 máy chủ và ảnh hưởng bởi những sự kiện đã diễn ra. Vì thế, những Stateful Application sẽ yêu cầu cùng 1 Server cùng 1 trạng thái khi giải quyết request cho người dùng.

Hiện tại, hầu hết các ứng dụng hiện đại chúng ta đang sử dụng đều ở trạng thái Stateful và các công nghệ như microservices và container giúp các nhà phát triển có thể dễ dàng xây ứng dụng của họ trên nền tảng đám mây hơn.

Bảng so sánh giữa Stateless và Stateful

Tiếp theo, khi các bạn đã hiểu sơ lược về Stateless và Stateful, chúng ta sẽ đi tìm hiểu sâu hơn về Stateless và Stateful thông qua sự so sánh giữa 2 thành phần này.

Để so sánh trở nên trực quan hơn,

Key	Stateless	Stateful
Định nghĩa	Client gửi request và Server phản hồi lại theo 1 trạng thái nhất định	Client gửi request và mong đợi nhiều phản hồi từ Server. Nếu không có phản hồi, Client sẽ tiếp tục gửi request
Ví dụ	Giao thức HTTP – Hypertext Transfer Protocol, UDP – User Datagram Protocol hay DNS – Domain Name System	FTP – File Transfer Protocol và Telnet
Server Restriction	Không giữ các thông tin hay chi tiết session của mỗi giao dịch	Yêu cầu duy trì trạng thái hiện tại và thông tin của session
Phụ thuộc	Client và Server có kết nối loosely coupled nên có thể dễ dàng hoạt động độc lập với nhau.	Client và Server bị ràng buộc chặt chẽ với nhau
Thiết kế	Thiết kế đơn giản, dễ dàng thực hiện và triển khai	Tương đối phức tạp đến rất phức tạp và rất khó để triển khai
Khi sự cố xảy ra	Có thể dễ dàng khởi động lại máy chủ khi bị lỗi, sự cố	Một máy chủ phải giữ thông tin về session và các thông tin khác. Rất khó để quản lý sự cố.
Transactions	Server xử lý giao dịch một cách nhanh chóng	Server xử lý giao dịch tương đối chậm.

Hy vọng rằng chúng tôi đã cung cấp cho bạn những thông tin hữu ích về Stateless. Nếu bạn cảm thấy ví dụ và nội dung trong bài viết này vẫn chưa đủ đáp ứng nhu cầu tìm hiểu, bạn có thể liên hệ để chúng tôi bổ sung thêm những nội dung cần thiết nhé! Chúc bạn sẽ luôn thành công trên con đường lập trình đã chọn.

Tiêu chí	Stateless	Stateful
Định nghĩa	Là trạng thái không lưu các dữ liệu của client trên server	Là trạng thái lưu dữ liệu của client trên server
Ví dụ	HTTP, DNS, UDP	FTP, Telnet
Hạn chế máy chủ	Máy chủ không cần lưu giữ thông tin máy chủ hoặc các chi tiết cho phiên của nó	Máy chủ được lưu giữ để yêu cầu duy trì trạng thái hiện tại & thông tin phiên làm việc
Sự phụ thuộc	Máy chủ và máy khách được kết hợp lỏng lẻo, có thể hoạt động độc lập	Máy chủ và máy khách có sự ràng buộc chặt chẽ
Thiết kế	Thiết kế máy chủ đơn giản	Thiết kế máy chủ phức tạp & khó thực hiện
Sự cố	Khi có sự cố, máy chủ dễ dàng khởi động lại	Máy chủ phải lưu giữ nhiều thông tin khác nhau nên rất khó quản lý sự cố
Tốc độ	Máy chủ xử lý nhanh chóng các giao dịch	Tốc độ khá chậm

Những câu hỏi thường gặp về Stateless

Microservice là gì?

Microservice là một kiểu kiến trúc tập hợp hợp nhiều dịch vụ nhỏ khác nhau, liên kết lại và tạo thành một khối lớn hơn là một phần mềm hay một dịch vụ. Bạn có thể tìm hiểu thêm về Microservice trong bài viết: Microservice là gì? 6 ứng dụng nổi bật của Microservice

Loose coupled là gì?

Bạn có thể hiểu coupling là sự kết nối giữa 2 phần mềm, dịch vụ với nhau. Nếu các kết nối giữa chúng ít phụ thuộc với nhau, sự liên kết này sẽ được gọi là Loose coupling.

Nên chọn Stateless hay Stateful?

Tùy theo phần mềm bạn đang phát triển, chính bạn sẽ là người hiểu rõ và chọn ra được một kiểu phù hợp cho mình. Tino Group sẽ không hướng dẫn chi tiết vì chúng tôi không biết bạn đã và đang thực hiện dự án ra sao. Cách tốt nhất nếu bạn không thể tự xác định là đi hỏi những người đi trước trong ngành của bạn.

Nên tạo token xác thực bằng dịch vụ nào?

Nếu bạn đang muốn tìm hiểu thêm về các signed token được nhắc đến trong ví dụ. Bạn có thể tìm hiểu thêm về JSON Web Tokens, một dịch vụ token hỗ trợ bảo toàn truyền đạt thông tin giữa Client và Server.

Stateful components

Khá giống với Javascript function, stateful component sẽ quyết định hướng xử lý của dữ liệu.

Một số các đặc điểm của stateful component:

Xử lý luồng dữ liệu thông qua các hàm
Hứng dữ liệu (thông qua httpClient chẳng hạn...)
Nhận dữ liệu khởi tạo cũng như state hiện tại.
Được thông báo bởi các thành phần phi trạng thái khi có gì đó cần thay đổi
Có thể giao tiếp được với các services
Có thể có các Redux actions (ngrx/store hoặc ng2redux...)

Stateless components

Stateless component nhận dữ liệu qua property binding (tương tự như arguments trong Javascript) và thông báo sự thay đổi qua sự kiện (tương tự như return block).

Hay nói cách khác, stateless components không bị tác động bởi các component khác nó. Do đó, chúng ta có thể tái sử dụng, dễ dàng test cũng như xóa chúng đi mà không lo lắng về ảnh hưởng của chúng với ứng dụng.

Một vài điểm đặc biệt của Stateless Components: