Kiến trúc mở (tiếng Anh Open Architecture) là một loại kiến trúc phần cứng hoặc phần mềm máy tính cho phép người dùng truy cập vào tất cả hoặc các phần của kiến trúc mà không có bất kỳ ràng buộc độc quyền nào. kiến trúc mở cho phép thêm, nâng cấp, sửa đổi và hoán đổi các thành phần. Thông thường, một kiến trúc mở chia sẻ công khai tất cả hoặc một phần kiến trúc mà các nhà phát triển, nhà tích hợp mong muốn. Quá trình kinh doanh liên quan đến một kiến trúc mở có thể yêu cầu một số thỏa thuận cấp phép giữa các bên chia sẻ thông tin kiến trúc.

Kiến trúc mở hiểu một cách đơn giản là một kiến trúc có các đặc tả thông số kỹ thuật được công khai, gồm các tiêu chuẩn đã được công nhận chính thức cũng như các kiến trúc được thiết kế riêng mà đặc tả thông số kỹ thuật được minh bạch bởi các nhà cung cấp.

Các yếu tố cơ bản

• Tiêu chuẩn mở: Các bộ phận, mô-đun, đối tượng, sản phẩm và hệ thống được dựa trên các tiêu chuẩn độc lập, không độc quyền, công khai và được chấp nhận rộng rãi bởi các nhà cung cấp. Các tiêu chuẩn cho phép một môi trường minh bạch, nơi người dùng có thể kết hợp phần cứng, phần mềm và mạng máy tính của các thiết bị khác nhau từ các nhà cung cấp khác nhau để đáp ứng các nhu cầu khác nhau.

• Khả năng tương tác: Khả năng của các hệ thống trong việc cung cấp và nhận dịch vụ từ các hệ thống khác; sử dụng các dịch vụ được hoán đổi để cho phép chúng hoạt động hiệu quả cùng nhau.

• Khả năng hoán đổi: Khả năng hai hoặc nhiều bộ phận, mô-đun, đối tượng hoặc sản phẩm có thể thay thế cho nhau mà không yêu cầu thay đổi khác về phần cứng hoặc phần mềm.

• Khả năng di động: Khả năng hai hoặc nhiều hệ thống hoặc thành phần trao đổi và sử dụng thông tin hoặc dễ dàng chuyển giao một hệ thống hoặc thành phần từ môi trường phần cứng hoặc phần mềm này sang môi trường phần cứng hoặc phần mềm khác.

• Khả năng mô-đun hóa: Khả năng mô-đun hóa một cách vật lý hoặc logic nhằm đáp ứng các yêu cầu chức năng.

• Khả năng mở rộng: Khả năng phát triển (và liên kết phần cứng phần mềm) để đảm bảo hiệu năng.

Nhìn chung, cụm từ “kiến trúc mở” ít khi xuất hiện độc lập, thường được đặt trong một số ngữ cảnh cụ thể. Xét ngữ cảnh ngành công nghệ thông tin, cụm từ “Hệ thống kiến trúc mở” được đề cập nhiều trong nhiều tài liệu chuyên ngành.

Kiến trúc mở được áp dụng trong việc xây dựng cấu trúc xương sống cho nhiều hệ thống khác nhau, như cấu trúc mạng, cấu trúc máy tính và hệ điều hành. Phần cứng và phần mềm ứng dụng được kết nối trực tiếp vào các cấu trúc xương sống này, nhưng bản thân các ứng dụng đó có thể sẽ không được mở. Ví dụ, phần cứng PC của IBM có kiến trúc mở, trong khi máy tính cá nhân của Apple có không có kiến trúc mở. Tương tự, Linux là hệ điều hànhcó kiến trúc mở cho phép người dùng sửa đổi trong khi Microsoft Windows thì không có kiến trúc mở.

Kiến trúc mở cho phép các nhà phát triển hoặc nhà cung cấp bên thứ ba tham gia vào việc phát triển phần mềm và các thiết bị ngoại vi cho hệ thống, thay vì sự độc quyền từ nhà cung cấp hệ thống kiến trúc mở.

Trong thực tế, các hệ thống máy tính thường không mở hoàn toàn, chỉ có một số thành phần trong các hệ thống này sử dụng kiến trúc mở và tuân thủ theo các chuẩn công nghiệp.

Đặc điểm

Một số đặc điểm của các hệ thống kiến trúc mở:

• Các đặc tả phần cứng, phần mềm, cơ sở dữ liệu được công bố công khai;

• Có các công cụ lập trình kèm theo cho các nhà phát triển, tích hợp khác sử dụng;

• Cho phép phần cứng của nhà phát triển bên thứ ba kết nối vào hệ thống;

• Nhà cung cấp hệ thống tuân thủ, hoặc thiết lập, chuẩn hóa theo như thực tế hoặc cộng đồng phát triển;

• Cho phép hoặc khuyến khích các nhà cung cấp bên thứ ba phát triển phần cứng hoặc phần mềm cho hệ thống;

• Cho phép khách hàng được hưởng lợi ích từ các sản phẩm nổi bật và chính sách giá của các nhà cung cấp bên thứ ba.

Ưu điểm

Ưu điểm lớn nhất của hệ thống kiến trúc mở là bất kỳ nhà phát triển cá nhân hoặc tổ chức cũng có thể thiết kế các sản phẩm bổ trợ, cho phép tích hợp vào kiến trúc hiện tại. Xét ở góc độ rộng hơn, ưu điểm của kiến trúc mở bao gồm:

• Dễ dàng cài đặt: Các hệ thống kiến trúc mở được cài đặt dễ dàng bởi các nhà phát triển bởi sự tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn mở. Điều này cho phép chúng có thể ghép nối nhanh chóng với một số thành phần hệ thống có sẵn, vd. như đầu đọc thẻ, khóa điện tử trong các hệ thống quản lý điều khiển;

• Tổng chi phí sở hữu thấp hơn: Đây là kết quả của sự kết hợp của một số yếu tố, như chi phí tích hợp và chi phí nâng cấp thấp hơn. Về mặt tích hợp, các hệ thống kiến trúc mở cho phép tích hợp với các thiết bị ngoại vi của hầu hết các nhà sản xuất thiết bị gốc (OEM). Việc này giúp cho người dùng cuối giảm bớt chi phí đầu tư khi áp dụng các công nghệ mới vào hệ thống của họ;

• Dễ dàng mở rộng: Các hệ thống kiến trúc mở cho phép mở rộng, nâng cấp thêm các thành phần một cách đơn giản để đảm bảo vấn đề về hiệu năng của hệ thống;

• Loại bỏ các vấn đề độc quyền: Các hệ thống kiến trúc mở cho phép người dùng cuối có nhiều lựa chọn hơn trong việc sử dụng các thiết bị phần cứng, phần mềm từ nhiều nhà cung cấp;

• Dễ dàng tích hợp: Các thiết bị ngoại vi, phần mềm tuân theo các tiêu chuẩn mở của các hệ thống kiến trúc mở quy định, đều có thể dễ dàng tích hợp.

Lịch sử phát triển

Kiến trúc mở lần đầu tiên được đề cập và sử dụng bởi Công ty IBM trong dự án phát triển máy tính cá nhân từ những năm 1980. Thay vì duy trì tính độc quyền thông qua việc mua lại một công ty máy tính, mua công nghệ bộ xử lý trung tâm (CPU) và các phần mềm từ các công ty khác như Apple hoặc Atari, nhóm thực hiện dự án quyết định áp dụng kiến trúc mở, trong đó việc phát triển phần cứng và phần mềm được thực hiện một cách độc lập. Quyết định này tạo ra một thị trường cho các phần mềm bổ trợ của công ty bên thứ ba và cuối cùng là một lượng lớn các đối thủ cạnh tranh tạo ra các máy tính tương đương với máy tính cá nhân của IBM. Năm 1987, dự án TRON được giới thiệu một cách rộng rãi và công khai sau 5 năm thực hiện. Dự án này hướng tới việc xây dựng một kiến trúc hệ thống máy tính cho thập kỷ tiếp theo. kiến trúc mở cho phép mọi người truy cập miễn phí vào các đặc tả thông số kỹ thuật được coi là cần thiết để xây dựng một mạng lưới máy tính toàn cầu. Những dự án này là nền tảng cơ sở cho các hệ thống kiến trúc mở ngày nay.

Từ những cơ sở lý thuyết ban đầu, kiến trúc mở được nghiên cứu và ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, từ phần cứng cho tới phần mềm, từ dân sự tới quân sự hay từ phi lợi nhuận tới thương mại. Trong lĩnh vực phát triển hệ điều hànhcho máy tính cá nhân, hệ điều hànhmã nguồn mở hiện là một trong những hệ điều hànhphổ biến, tuân thủ các tiêu chuẩn của kiến trúc mở. Tương tự, Microsoft cũng là một ví dụ tiêu biểu. Bằng việc ứng dụng kiến trúc mở với giao diện thân thiện người dùng, hệ điều hànhWindows là sản phẩm thương mại được sử dụng bởi số lượng lớn các cá nhân, tổ chức. Trong việc kết nối các hệ thống máy tính, kiến trúc mở giúp tạo ra một phát kiến vĩ đại trong thế kỷ 20 là Internet. Trong lĩnh vực quân sự, kiến trúc mở giúp Quân đội Hoa Kỳ xây dựng nên các hệ thống truy cập điều khiển vũ khí, thiết bị một cách hiệu quả. Các hệ thống kiến trúc mở vẫn đang được tiếp tục ứng dụng và phát triển nhằm đáp ứng các yêu cầu hiện tại và tương lai của xã hội loài người.

Trong bối cảnh cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4, Việt Nam đang hướng tới mục tiêu xây dựng một chính phủ số để quản trị ngành kinh tế số. Để thực hiện được mục tiêu này đòi hỏi phải có các hạ tầng số phục vụ chiến lược chuyển đổi số quốc gia trong giai đoạn khởi đầu. Như xu thế của thế giới, các hạ tầng số này cần dựa trên các kiến trúc mở nhằm tích hợp được những nền tảng công nghệ tiên tiến nhất. Vì vậy, Chính phủ và các bộ ngành liên quan hết sức quan tâm, tạo điều kiện và khuyến khích các doanh nghiệp đầu tư cho hạ tầng kinh tế số. Hệ sinh thái C.OPEN2N của Tập đoàn công nghệ CMC là một hệ sinh thái hạ tầng mở như vậy, trong đó tích hợp toàn bộ các thế mạnh công nghệ của CMC như nền tảng Multi-Cloud, nền tảng dữ liệu, trí tuệ nhân tạo và nền tảng ứng dụng. Ngoài ra, các tập đoàn viễn thông như Viettel, VNPT cũng đang triển khai các kế hoạch phát triển các hạ tầng kiến trúc mở nhằm chuyển đổi từ nhà cung cấp dịch vụ viễn thông truyền thống sang nhà cung cấp dịch vụ số.

Tài liệu tham khảo

1. Alan D. Mazursky. (1989). Closed-Architecture Systems. Journal of Information Systems Management, 6:3, 73-76, DOI: 10.1080/07399018908960163.
2. Lee, I. (2016). Encyclopedia of E-Commerce Development, Implementation, and Management.
3. Frank Kendall. (2013). Open Systems Architecture Contract Guidebook for Program Managers, Version 1.1
4. RS2 Technologies (2008). Open Architecture in Access Control Systems. White paper
5. Sakamura, Ken (1987). TRON Project 1987 Open-Architecture Computer Systems. In Proceedings of the Third TRON Project Symposium
6. Doug Domke (2019). A Brief History of Digital Electronics.