Esilehe hajutatud tehingukoordinaator: mitme teenuse tehingute haldamine

Kaasaegses tarkvaraarenduses, eriti mikroteenuste ja keeruliste esilehe arhitektuuride valdkonnas, kujutab mitut teenust hõlmavate tehingute haldamine endast märkimisväärset väljakutset. See postitus uurib esilehe hajutatud tehingute koordineerimise keerukust, keskendudes lahendustele ja parimatele praktikatele andmete järjepidevuse ja süsteemi vastupidavuse tagamiseks.

Hajutatud tehingute väljakutsed

Traditsioonilised andmebaasitehingud, mida sageli nimetatakse ACID (Aatomilisus, Järjepidevus, Isolatsioon, Vastupidavus) tehinguteks, pakuvad usaldusväärset viisi andmemuutuste haldamiseks ühes andmebaasis. Hajutatud keskkonnas muutuvad need garantiid aga keerulisemaks. Siin on põhjus:

• Aatomilisus: Tagada, et kõik tehingu osad õnnestuvad või mitte ükski, on keeruline, kui toimingud on jaotatud mitme teenuse vahel. Ühe teenuse rike võib jätta süsteemi ebajärjekindlasse olekusse.
• Järjepidevus: Andmete terviklikkuse säilitamine eri teenuste vahel nõuab hoolikat koordineerimist ja andmete sünkroniseerimise strateegiaid.
• Isolatsioon: Samaaegsete tehingute takistamine üksteist häirimast on keerulisem, kui tehingud hõlmavad mitut teenust.
• Vastupidavus: Tagada, et kinnitatud tehingud on püsivad isegi süsteemi rikete korral, eeldab tugevaid andmete replikatsiooni- ja taastemehhanisme.

Need väljakutsed tekivad, kui üks kasutaja interaktsioon, näiteks tellimuse esitamine e-kaubanduse platvormil, käivitab toimingud mitmes teenuses: makseteenuses, laoteenuses, saatmisteenuses ja potentsiaalselt ka teistes. Kui üks nendest teenustest ebaõnnestub, võib kogu tehing muutuda problemaatiliseks, mis toob kaasa ebajärjekindluse kasutajakogemuses ja andmete terviklikkuse probleemid.

Esilehe kohustused hajutatud tehingute haldamises

Kuigi taustasüsteem kannab sageli peamist vastutust tehingute haldamise eest, mängib esileht olulist rolli nende keerukate interaktsioonide koordineerimisel ja orkestreerimisel. Esileht tavaliselt:

• Algatab tehinguid: Esileht käivitab sageli toimingute jada, mis moodustab hajutatud tehingu.
• Annab kasutajale tagasisidet: Esileht vastutab kasutajale reaalajas tagasiside andmise eest tehingu oleku kohta. See hõlmab laadimismärguannete, edukate sõnumite ja informatiivsete veateadete kuvamist.
• Käitleb veaolukordi: Esileht peab vead elegantselt käitlema ja pakkuma kasutajatele sobivaid taastamisvõimalusi, näiteks ebaõnnestunud toimingute uuesti proovimist või tehingu tühistamist.
• Orkestreerib API-kõnesid: Esileht peab tegema API-kõnesid tehingusse kaasatud mikroteenustele kindlas järjekorras, vastavalt valitud tehinguhaldusstrateegiale.
• Halab olekut: Esileht hoiab tehingu olekul silma peal, mis on oluline uuesti proovimiste, tagasipööramiste ja kasutaja interaktsioonide haldamisel.

Arhitektuurilised mustrid hajutatud tehingute haldamiseks

Hajutatud tehingute väljakutsetega tegelevad mitmed arhitektuurimustrid. Kaks populaarset lähenemist on Saga muster ja Kaheetapilise kinnitamise (2PC) protokoll. Kuid 2PC protokolli ei soovitata üldiselt tänapäevastele hajutatud süsteemidele selle blokeeriva iseloomu ja võimalike jõudluspudelite tõttu.

Saga muster

Saga muster on kohalike tehingute jada. Iga tehing värskendab ühe teenuse andmeid. Kui üks tehingutest ebaõnnestub, käivitab saga kompenseerivaid tehinguid, et tühistada eelnevate tehingute tehtud muudatused. Sagad saab rakendada kahel viisil:

• Koreograafiapõhised sagad: Selles lähenemises kuulab iga teenus teiste teenuste sündmusi ja reageerib vastavalt. Puudub keskne koordinaator; teenused suhtlevad otse. See lähenemine pakub suurt autonoomiat, kuid võib olla süsteemi kasvades keeruline hallata ja siluda.
• Orkestratsioonipõhised sagad: Selles lähenemises vastutab keskne orkestraator tehingute koordineerimise eest. Orkestraator saadab teenustele käske ja haldab tulemusi. See lähenemine pakub rohkem kontrolli ja muudab keeruliste tehingute haldamise lihtsamaks.

Näide: Lennu broneerimine Kujutage ette lennubroneerimisteenust. Saga võib hõlmata järgmisi samme (orkestratsioonipõhine):

1. Esileht algatab tehingu.
2. Orkestraator kutsub "Saadavuse teenust" lennu saadavuse kontrollimiseks.
3. Orkestraator kutsub "Makseteenust" makse töötlemiseks.
4. Orkestraator kutsub "Broneerimisteenust" kohtade broneerimiseks.
5. Kui mõni nendest sammudest ebaõnnestub, käivitab orkestraator kompenseerivad tehingud (nt makse tagastamine, broneeringu vabastamine), et muudatusi tagasi pöörata.

Õige mustri valimine

Valik koreograafiapõhiste ja orkestratsioonipõhiste sagade või muude lähenemiste vahel sõltub süsteemi spetsiifilistest nõuetest, sealhulgas:

• Tehingute keerukus: Lihtsamate tehingute puhul võib koreograafia olla piisav. Keeruliste tehingute puhul, mis hõlmavad arvukaid teenuseid, pakub orkestratsioon paremat kontrolli.
• Teenuse autonoomia: Koreograafia soodustab suuremat teenuse autonoomiat, kuna teenused suhtlevad otse.
• Hooldatavus ja silumine: Orkestratsioon lihtsustab silumist ja muudab tehinguvoo mõistmise lihtsamaks.
• Mastaapsus ja jõudlus: Kaaluge iga mustri jõudlusele avalduvaid tagajärgi. Orkestratsioon võib tekitada keskse rikkepunkti ja potentsiaalseid pudelikaelu.

Esilehe rakendamine: peamised kaalutlused

Tugeva esilehe rakendamine hajutatud tehingute haldamiseks nõuab mitmete tegurite hoolikat kaalumist:

1. Veakäitlus ja vastupidavus

Idempotsus: Toimingud peavad olema idempotsed—see tähendab, et kui neid täidetakse mitu korda, annavad need sama tulemuse kui ühekordne täitmine. See on kriitilise tähtsusega uuesti proovimiste haldamisel. Näiteks veenduge, et "Makseteenus" ei võtaks kliendilt kaks korda tasu, kui uuesti proovimine on vajalik. Kasutage unikaalseid tehingu ID-sid, et tõhusalt jälgida ja hallata uuesti proovimisi.

Uuesti proovimise mehhanismid: Rakendage tugevaid uuesti proovimise mehhanisme eksponentsiaalse tagasipöördumisega ajutiste rikete käsitlemiseks. Konfigureerige uuesti proovimise poliitikad teenuse ja vea iseloomu alusel.

Kaitselülitid: Integreerige kaitselüliti mustrid kaskaadrikete vältimiseks. Kui teenus pidevalt ebaõnnestub, "avaneb" kaitselüliti, vältides edasisi päringuid ja võimaldades teenusel taastuda. Esileht peaks tuvastama, millal kaitselüliti on avatud, ja käitlema seda sobivalt (nt kuvama kasutajasõbralikku veateadet või võimaldama kasutajal hiljem uuesti proovida).

Ajalõpud: Määrake API-kõnede jaoks sobivad ajalõpud, et vältida lõputut ootamist. See on eriti oluline hajutatud süsteemides, kus võrguprobleemid on tavalised.

Kompenseerivad tehingud: Rakendage kompenseerivaid tehinguid ebaõnnestunud toimingute tagajärgede tühistamiseks. Esilehel on oluline roll nende kompenseerivate toimingute käivitamisel. Näiteks pärast makse töötlemist, kui kohabroneerimine ebaõnnestub, peate makse tagastama.

2. Kasutajakogemus (UX)

Reaalajas tagasiside: Pakkuge kasutajale reaalajas tagasisidet tehingu edenemise kohta. Kasutage laadimismärguandeid, edenemisribasid ja informatiivseid olekuteateid, et hoida kasutajat kursis. Vältige tühja ekraani kuvamist või midagi kuvamata jätmist enne, kui tehing on lõpule viidud.

Selged veateated: Kuvage selged ja kokkuvõtlikud veateated, mis selgitavad probleemi ja annavad kasutajale tegutsemisjuhised. Vältige tehnilist žargooni ja selgitage probleemi lihtsas keeles. Kaaluge kasutajale võimaluste pakkumist uuesti proovida, tühistada või toega ühendust võtta.

Tehingu oleku haldamine: Säilitage selge arusaam tehingu olekust. See on ülioluline uuesti proovimiste, tagasipööramiste ja täpse tagasiside andmiseks. Kasutage olekumasinat või muid olekuhaldustehnikaid tehingu edenemise jälgimiseks. Veenduge, et esileht kajastab täpselt praegust olekut.

Kaaluge UI/UX parimaid praktikaid globaalsete auditooriumide jaoks: Esilehe kujundamisel pidage silmas kultuurilisi erinevusi ja keelebarjääre. Veenduge, et teie liides on lokaliseeritud ja ligipääsetav kõigi piirkondade kasutajatele. Kasutage universaalselt mõistetavaid ikoone ja visuaalseid vihjeid kasutusmugavuse suurendamiseks. Kaaluge ajavööndi erinevusi värskenduste ajastamisel või tähtaegade määramisel.

3. Esilehe tehnoloogiad ja tööriistad

Olekuhaldusraamatukogud: Kasutage olekuhaldusraamatukogusid (nt Redux, Zustand, Vuex), et tehingu olekut tõhusalt hallata. See tagab, et kõigil esilehe osadel on juurdepääs praegusele olekule.

API orkestratsiooni teegid: Kaaluge API orkestratsiooni teekide või raamistike (nt Apollo Federation, AWS AppSync) kasutamist, et lihtsustada API-kõnede tegemist mitmele teenusele ja andmevoo haldamist. Need tööriistad aitavad sujuvamaks muuta esilehe ja taustateenuste vahelist suhtlust.

Asünkroonsed toimingud: Kasutage asünkroonseid toiminguid (nt Promises, async/await), et vältida kasutajaliidese blokeerimist. See tagab reageeriva ja kasutajasõbraliku kogemuse.

Testimine ja jälgimine: Rakendage põhjalik testimine, sealhulgas ühikutestid, integratsioonitestid ja otsast lõpuni testid, et tagada esilehe usaldusväärsus. Kasutage jälgimisvahendeid esilehe jõudluse jälgimiseks ja võimalike probleemide tuvastamiseks.

4. Taustasüsteemi kaalutlused

Kuigi esmane fookus on siin esilehel, on taustasüsteemi disainil oluline mõju esilehe tehinguhaldusele. Taustasüsteem peab:

• Pakkuma järjepidevaid API-sid: API-d peavad olema hästi defineeritud, dokumenteeritud ja järjepidevad.
• Rakendama idempotsust: Teenused peavad olema loodud potentsiaalselt dubleeritud päringute käsitlemiseks.
• Pakkuma tagasipööramise võimalusi: Teenustel peab olema võimalus toiminguid tagasi pöörata, kui on vaja kompenseerivat tehingut.
• Omaks võtma lõpuks järjepidevuse: Paljudes hajutatud stsenaariumides ei ole range kohene järjepidevus alati võimalik. Veenduge, et andmed on lõpuks järjepidevad, ja kujundage oma esileht vastavalt. Kaaluge selliste tehnikate kasutamist nagu optimistlik lukustamine andmete konfliktide riski vähendamiseks.
• Rakendama tehingute koordinaatoreid/orkestraatoreid: Kasutage taustasüsteemis tehingute koordinaatoreid, eriti kui esileht tehingut orkestreerib.

Praktiline näide: E-kaubanduse tellimuse esitamine

Vaatleme praktilist näidet tellimuse esitamisest e-kaubanduse platvormil, demonstreerides esilehe interaktsiooni ja teenuste koordineerimist Saga mustri abil (orkestratsioonipõhine):

1. Kasutaja tegevus: Kasutaja klõpsab nupul "Esita tellimus".
2. Esilehe algatamine: Esileht, kasutaja interaktsiooni tulemusena, algatab tehingu, kutsudes teenuse API lõpp-punkti, mis tegutseb orkestraatorina.
3. Orkestraatori loogika: Taustasüsteemis asuv orkestraator järgib eelnevalt määratletud toimingute jada:
   1. Makseteenus: Orkestraator kutsub makseteenust makse töötlemiseks. Päring võib sisaldada krediitkaardi infot, arveldusaadressi ja tellimuse kogusummat.
   2. Laoteenus: Seejärel kutsub orkestraator laoteenust toote saadavuse kontrollimiseks ja saadaoleva koguse vähendamiseks. See API-kõne võib sisaldada tellimuses olevate toodete ja koguste nimekirja.
   3. Saateteenus: Orkestraator jätkab saateteenuse kutsumist, et luua saateleht ja planeerida kohaletoimetamine. See võib sisaldada tarneaadressi, saatmisvõimalusi ja tellimuse üksikasju.
   4. Tellimuse teenus: Lõpuks kutsub orkestraator tellimuse teenust, et luua andmebaasi tellimuse kirje, sidudes tellimuse kliendi, toodete ja saatmisteabega.
4. Veakäitlus ja kompenseerimine: Kui mõni teenus ebaõnnestub selle jada jooksul:
   • Orkestraator tuvastab vea ja alustab kompenseerivaid tehinguid.
   • Makseteenust võidakse kutsuda makse tagastamiseks, kui laoseisu või saatmistoimingud ebaõnnestusid.
   • Laoteenust kutsutakse laoseisu täiendamiseks, kui makse ebaõnnestus.
5. Esilehe tagasiside: Esileht saab orkestraatorilt uuendusi iga teenusekõne oleku kohta ja uuendab vastavalt kasutajaliidest.
   • Laadimismärguanded kuvatakse päringute edenemise ajal.
   • Kui teenus edukalt lõpule viiakse, näitab esileht edukat sammu.
   • Kui viga tekib, kuvab esileht veateate, pakkudes kasutajale võimalusi nagu uuesti proovimine või tellimuse tühistamine.
6. Kasutajakogemus: Kasutaja saab visuaalset tagasisidet kogu tellimisprotsessi vältel ja teda hoitakse kursis tehingu edenemisega. Lõpetamisel kuvatakse edukas sõnum koos tellimuse kinnituse ja saatmisandmetega (nt "Tellimus kinnitatud. Teie tellimus saadetakse 2-3 tööpäeva jooksul.")

Selles stsenaariumis on esileht tehingu algataja. See suhtleb API-ga, mis asub taustasüsteemis, mis omakorda kasutab määratletud Saga mustrit teiste mikroteenustega suhtlemiseks.

Parimad praktikad esilehe hajutatud tehingute haldamiseks

Siin on mõned parimad praktikad, mida silmas pidada esilehe hajutatud tehingute koordineerimise kavandamisel ja rakendamisel:

• Vali õige muster: Hinda hoolikalt tehingute keerukust ja iga teenuse poolt nõutavat autonoomia astet. Vali vastavalt koreograafia või orkestratsioon.
• Omaks võta idempotsus: Kujunda teenused dubleeritud päringute sujuvaks käsitlemiseks.
• Rakenda tugevad uuesti proovimise mehhanismid: Kaasa vastupidavuse tagamiseks eksponentsiaalne tagasipöördumine ja kaitselülitid.
• Prioriseeri kasutajakogemus (UX): Anna kasutajale selget ja informatiivset tagasisidet.
• Kasuta olekuhaldust: Halda tehingu olekut tõhusalt, kasutades sobivaid teeke.
• Testi põhjalikult: Rakenda põhjalikke ühiku-, integratsiooni- ja otsast lõpuni teste.
• Jälgi ja teavita: Seadista põhjalik jälgimis- ja teavitussüsteem, et ennetavalt tuvastada potentsiaalseid probleeme.
• Turvalisus ennekõike: Turva kõik API-kõned sobivate autentimis- ja autoriseerimismehhanismidega. Kasuta side krüpteerimiseks TLS/SSL-i. Valideeri kõik taustasüsteemist saadud andmed ja puhasta sisendid turvaaukude vältimiseks.
• Dokumentatsioon: Dokumenteeri kõik API lõpp-punktid, teenuse interaktsioonid ja tehinguvood lihtsamaks hooldatavuseks ja tulevaseks arenduseks.
• Kaalu lõpuks järjepidevust: Kujunda arusaamaga, et kohene järjepidevus ei pruugi alati võimalik olla.
• Plaanista tagasipööramisi: Veendu, et kompenseerivad tehingud on paigas, et tühistada kõik muudatused juhul, kui tehingu samm ebaõnnestub.

Edasijõudnute teemad

1. Hajutatud jälgimine

Kuna tehingud hõlmavad mitut teenust, muutub hajutatud jälgimine silumisel ja veaotsingul kriitilise tähtsusega. Tööriistad nagu Jaeger või Zipkin võimaldavad jälgida päringu voogu kõigi tehingus osalevate teenuste vahel, muutes jõudluspudelite ja vigade tuvastamise lihtsamaks. Rakendage järjepidevaid jälgimispäiseid logide ja päringute korreleerimiseks teenuse piiride üleselt.

2. Lõpuks järjepidevus ja andmete sünkroniseerimine

Hajutatud süsteemides on tugeva järjepidevuse saavutamine kõigi teenuste vahel sageli kulukas ja mõjutab jõudlust. Omaks võta lõpuks järjepidevus, kavandades süsteemi andmete sünkroniseerimiseks asünkroonselt. Kasutage sündmusjuhitavaid arhitektuure ja sõnumijärjekordi (nt Kafka, RabbitMQ), et levitada andmemuutusi teenuste vahel. Kaaluge selliste tehnikate kasutamist nagu optimistlik lukustamine samaaegsete uuenduste käsitlemiseks.

3. Idempotsuse võtmed

Idempotsuse tagamiseks peaksid teenused genereerima ja kasutama iga tehingu jaoks idempotsuse võtmeid. Neid võtmeid kasutatakse päringute dubleeritud töötlemise vältimiseks. Esileht saab genereerida unikaalse idempotsuse võtme ja edastada selle taustasüsteemile iga päringuga. Taustasüsteem kasutab võtit tagamaks, et iga päring töödeldakse ainult üks kord, isegi kui see saadakse mitu korda.

4. Jälgimine ja teavitamine

Looge tugev jälgimis- ja teavitussüsteem hajutatud tehingute jõudluse ja seisundi jälgimiseks. Jälgige olulisi mõõdikuid, nagu ebaõnnestunud tehingute arv, latentsus ja iga teenuse edukuse määr. Seadistage hoiatused, et teavitada meeskonda mis tahes probleemidest või anomaaliatest. Kasutage armatuurlaudu tehinguvoogude visualiseerimiseks ja jõudluspudelite tuvastamiseks.

5. Andmete migratsiooni strateegia

Monoliitsest rakendusest mikroteenuste arhitektuurile üleminekul on üleminekuperioodil vaja erilist tähelepanu pöörata hajutatud tehingute käsitlemisele. Üks lähenemine on kasutada "kägistusviigi mustrit", kus uued teenused võetakse järk-järgult kasutusele, samal ajal kui monoliit on veel olemas. Teine tehnika hõlmab hajutatud tehingute kasutamist, et koordineerida monoliidi ja uute mikroteenuste vahelisi muudatusi migratsiooni ajal. Kujundage hoolikalt oma migratsioonistrateegia, et minimeerida seisakuid ja andmete ebajärjekindlusi.

Kokkuvõte

Hajutatud tehingute haldamine esilehe arhitektuurides on keeruline, kuid oluline aspekt tugevate ja skaleeritavate rakenduste loomisel. Hoolikalt väljakutseid kaaludes, sobivaid arhitektuurimustreid (nagu Saga muster) kasutusele võttes, kasutajakogemust esikohale seades ning parimaid praktikaid veakäitluse, uuesti proovimise mehhanismide ja jälgimise osas rakendades saate luua vastupidava süsteemi, mis pakub teie kasutajatele usaldusväärset ja järjepidevat kogemust, olenemata nende asukohast. Hoolika planeerimise ja rakendamisega annab esilehe hajutatud tehingute koordineerimine arendajatele võimaluse luua süsteeme, mis skaleeruvad vastavalt kaasaegsete rakenduste pidevalt kasvavatele nõudmistele.