صف‌های پیام نوع-امن: سنگ بنای معماری‌های رویداد-محور مدرن

در چشم‌انداز دیجیتال امروز که به سرعت در حال تحول است، ساخت سیستم‌های نرم‌افزاری مقاوم، مقیاس‌پذیر و سازگار از اهمیت بالایی برخوردار است. معماری‌های رویداد-محور (EDA) به عنوان یک پارادایم غالب برای دستیابی به این اهداف ظهور کرده‌اند و سیستم‌ها را قادر می‌سازند تا به رویدادها در زمان واقعی واکنش نشان دهند. در قلب هر EDA قدرتمند، صف پیام قرار دارد، یک جزء حیاتی که ارتباط ناهمزمان بین سرویس‌های مختلف را تسهیل می‌کند. با این حال، با افزایش پیچیدگی سیستم‌ها، یک چالش اساسی به وجود می‌آید: تضمین یکپارچگی و قابل پیش‌بینی بودن پیام‌های مبادله شده. اینجاست که صف‌های پیام نوع-امن (type-safe) وارد عمل می‌شوند و راه‌حلی قوی برای قابلیت نگهداری، قابلیت اطمینان و بهره‌وری توسعه‌دهندگان در سیستم‌های توزیع‌شده ارائه می‌دهند.

این راهنمای جامع به دنیای صف‌های پیام نوع-امن و نقش محوری آنها در معماری‌های رویداد-محور مدرن می‌پردازد. ما مفاهیم بنیادی EDA را بررسی خواهیم کرد، الگوهای معماری مختلف را بررسی می‌کنیم و نشان می‌دهیم که چگونه نوع-امنی، صف‌های پیام را از مجراهای ساده داده به کانال‌های ارتباطی قابل اعتماد تبدیل می‌کند.

درک معماری‌های رویداد-محور (EDA)

قبل از پرداختن به نوع-امنی، درک اصول اصلی معماری‌های رویداد-محور ضروری است. EDA یک الگوی طراحی نرم‌افزار است که در آن جریان اطلاعات توسط رویدادها هدایت می‌شود. یک رویداد، یک رخداد مهم یا تغییر در وضعیت درون یک سیستم است که ممکن است سایر بخش‌های سیستم به آن علاقه‌مند باشند. به جای درخواست‌های مستقیم و همزمان بین سرویس‌ها، EDA بر تولیدکنندگان (producers) که رویدادها را منتشر می‌کنند و مصرف‌کنندگانی (consumers) که به آنها واکنش نشان می‌دهند، متکی است. این جداسازی مزایای متعددی را ارائه می‌دهد:

• جداسازی (Decoupling): سرویس‌ها نیازی به دانش مستقیم از وجود یا جزئیات پیاده‌سازی یکدیگر ندارند. آنها فقط باید رویدادهایی را که تولید یا مصرف می‌کنند، درک کنند.
• مقیاس‌پذیری (Scalability): سرویس‌های فردی می‌توانند به طور مستقل بر اساس بار خاص خود مقیاس‌بندی شوند.
• مقاومت (Resilience): اگر یک سرویس به طور موقت در دسترس نباشد، سایر سرویس‌ها می‌توانند با پردازش رویدادها در زمان بعد یا از طریق تلاش مجدد، به کار خود ادامه دهند.
• پاسخ‌گویی در زمان واقعی (Real-time Responsiveness): سیستم‌ها می‌توانند فوراً به تغییرات واکنش نشان دهند و ویژگی‌هایی مانند داشبوردهای زنده، تشخیص تقلب و پردازش داده‌های IoT را فعال کنند.

صف‌های پیام (که به عنوان کارگزاران پیام یا میان‌افزار پیام‌گرا نیز شناخته می‌شوند) ستون فقرات EDA هستند. آنها به عنوان واسطه عمل می‌کنند، پیام‌ها را به طور موقت ذخیره کرده و آنها را به مصرف‌کنندگان علاقه‌مند تحویل می‌دهند. نمونه‌های محبوب شامل آپاچی کافکا، RabbitMQ، Amazon SQS و Google Cloud Pub/Sub هستند.

چالش: اسکماهای پیام و یکپارچگی داده‌ها

در یک سیستم توزیع‌شده، به ویژه سیستمی که از EDA استفاده می‌کند، چندین سرویس پیام‌ها را تولید و مصرف خواهند کرد. این پیام‌ها اغلب رویدادهای تجاری، تغییرات وضعیت یا تبدیل داده‌ها را نشان می‌دهند. بدون یک رویکرد ساختاریافته برای فرمت‌های پیام، چندین مشکل می‌تواند به وجود آید:

• تکامل اسکما (Schema Evolution): با تکامل برنامه‌ها، ساختارهای پیام (اسکماها) به ناچار تغییر خواهند کرد. اگر به درستی مدیریت نشود، تولیدکنندگان ممکن است پیام‌هایی را با فرمت جدیدی ارسال کنند که مصرف‌کنندگان آن را درک نکنند، یا برعکس. این می‌تواند منجر به خرابی داده‌ها، از دست رفتن پیام‌ها و شکست سیستم شود.
• عدم تطابق نوع داده (Data Type Mismatches): یک تولیدکننده ممکن است برای یک فیلد مقدار صحیح (integer) ارسال کند، در حالی که یک مصرف‌کننده انتظار یک رشته (string) را دارد، یا برعکس. این عدم تطابق‌های ظریف نوع داده می‌تواند باعث خطاهای زمان اجرا شود که اشکال‌زدایی آنها در یک محیط توزیع‌شده دشوار است.
• ابهام و سوءتعبیر (Ambiguity and Misinterpretation): بدون تعریف واضحی از انواع داده‌ها و ساختارهای مورد انتظار، توسعه‌دهندگان ممکن است معنا یا فرمت فیلدهای پیام را اشتباه تفسیر کنند، که منجر به منطق نادرست در مصرف‌کنندگان می‌شود.
• جهنم یکپارچه‌سازی (Integration Hell): یکپارچه‌سازی سرویس‌های جدید یا به‌روزرسانی سرویس‌های موجود به فرآیندی طاقت‌فرسا برای تأیید دستی فرمت‌های پیام و رسیدگی به مسائل سازگاری تبدیل می‌شود.

این چالش‌ها نیاز به مکانیزمی را برجسته می‌کنند که ثبات و قابلیت پیش‌بینی را در تبادل پیام اعمال کند - جوهر نوع-امنی در صف‌های پیام.

صف‌های پیام نوع-امن چیستند؟

صف‌های پیام نوع-امن، در زمینه EDA، به سیستم‌هایی اطلاق می‌شود که در آن ساختار و انواع داده‌های پیام‌ها به طور رسمی تعریف و اجرا می‌شوند. این بدان معناست که وقتی یک تولیدکننده پیامی را ارسال می‌کند، باید با یک اسکما از پیش تعریف‌شده مطابقت داشته باشد، و هنگامی که یک مصرف‌کننده آن را دریافت می‌کند، تضمین می‌شود که ساختار و انواع مورد انتظار را دارد. این معمولاً از طریق موارد زیر حاصل می‌شود:

• تعریف اسکما (Schema Definition): یک تعریف رسمی و قابل خواندن توسط ماشین از ساختار پیام، شامل نام فیلدها، انواع داده‌ها (مانند رشته، عدد صحیح، بولین، آرایه، شیء) و محدودیت‌ها (مانند فیلدهای الزامی، مقادیر پیش‌فرض).
• رجیستری اسکما (Schema Registry): یک مخزن متمرکز که این اسکماها را ذخیره، مدیریت و ارائه می‌کند. تولیدکنندگان اسکماهای خود را ثبت می‌کنند و مصرف‌کنندگان آنها را برای اطمینان از سازگاری بازیابی می‌کنند.
• سریال‌سازی/دی‌سریال‌سازی (Serialization/Deserialization): کتابخانه‌ها یا میان‌افزارهایی که از اسکماهای تعریف‌شده برای سریال‌سازی داده‌ها به یک جریان بایت برای انتقال و دی‌سریال‌سازی آن به اشیاء هنگام دریافت استفاده می‌کنند. این فرآیندها به طور ذاتی داده‌ها را در برابر اسکما تأیید می‌کنند.

هدف این است که بار اعتبارسنجی داده‌ها از زمان اجرا به زمان کامپایل یا مراحل اولیه توسعه منتقل شود، تا خطاها قابل کشف‌تر شوند و از رسیدن آنها به محیط تولید جلوگیری شود.

مزایای کلیدی صف‌های پیام نوع-امن

اتخاذ صف‌های پیام نوع-امن مزایای زیادی را برای سیستم‌های رویداد-محور به همراه دارد:

• افزایش قابلیت اطمینان: با اجرای قراردادهای داده، نوع-امنی به طور قابل توجهی شانس خطاهای زمان اجرا ناشی از محموله‌های پیام ناقص یا غیرمنتظره را کاهش می‌دهد. مصرف‌کنندگان می‌توانند به داده‌هایی که دریافت می‌کنند اعتماد کنند.
• بهبود قابلیت نگهداری: تکامل اسکما به یک فرآیند مدیریت‌شده تبدیل می‌شود. هنگامی که یک اسکما نیاز به تغییر دارد، این کار به صراحت انجام می‌شود. مصرف‌کنندگان می‌توانند برای مدیریت نسخه‌های جدید اسکماها به‌روز شوند و سازگاری رو به عقب یا رو به جلو را در صورت نیاز تضمین کنند.
• چرخه‌های توسعه سریع‌تر: توسعه‌دهندگان تعاریف روشنی از ساختارهای پیام دارند که حدس و گمان و ابهام را کاهش می‌دهد. ابزارها اغلب می‌توانند کد (مانند کلاس‌های داده، رابط‌ها) را بر اساس اسکماها تولید کنند که یکپارچه‌سازی را تسریع کرده و کدهای تکراری را کاهش می‌دهد.
• اشکال‌زدایی ساده‌تر: هنگامی که مشکلی پیش می‌آید، نوع-امنی به شناسایی سریع‌تر علت اصلی کمک می‌کند. عدم تطابق‌ها اغلب در مراحل اولیه توسعه یا تست شناسایی می‌شوند، یا به وضوح توسط فرآیند سریال‌سازی/دی‌سریال‌سازی نشان داده می‌شوند.
• تسهیل الگوهای پیچیده EDA: الگوهایی مانند منبع‌یابی رویداد (Event Sourcing) و CQRS (جداسازی مسئولیت دستور و پرس‌وجو) به شدت به توانایی ذخیره، بازپخش و پردازش قابل اعتماد توالی رویدادها متکی هستند. نوع-امنی برای تضمین یکپارچگی این جریان‌های رویداد حیاتی است.

الگوهای رایج معماری رویداد-محور و نوع-امنی

صف‌های پیام نوع-امن برای پیاده‌سازی مؤثر الگوهای پیشرفته مختلف EDA بنیادی هستند. بیایید چند مورد را بررسی کنیم:

۱. انتشار-اشتراک (Publish-Subscribe / Pub/Sub)

در الگوی Pub/Sub، ناشران (publishers) پیام‌ها را به یک تاپیک (topic) ارسال می‌کنند بدون اینکه بدانند مشترکین (subscribers) چه کسانی هستند. مشترکین به تاپیک‌های خاصی ابراز علاقه می‌کنند و پیام‌های منتشر شده در آنها را دریافت می‌کنند. صف‌های پیام اغلب این کار را از طریق تاپیک‌ها یا اکسچنج‌ها (exchanges) پیاده‌سازی می‌کنند.

تأثیر نوع-امنی: هنگامی که سرویس‌ها رویدادهایی (مثلاً `OrderCreated`، `UserLoggedIn`) را به یک تاپیک منتشر می‌کنند، نوع-امنی تضمین می‌کند که تمام مشترکینی که از آن تاپیک مصرف می‌کنند، این رویدادها را با یک ساختار ثابت انتظار دارند. به عنوان مثال، یک رویداد `OrderCreated` ممکن است همیشه شامل `orderId` (رشته)، `customerId` (رشته)، `timestamp` (لانگ) و `items` (آرایه‌ای از اشیاء، هر کدام با `productId` و `quantity`) باشد. اگر یک ناشر بعداً `customerId` را از رشته به عدد صحیح تغییر دهد، رجیستری اسکما و فرآیند سریال‌سازی/دی‌سریال‌سازی این ناسازگاری را علامت‌گذاری کرده و از انتشار داده‌های معیوب جلوگیری می‌کند.

مثال جهانی: یک پلتفرم تجارت الکترونیک جهانی ممکن است یک رویداد `ProductPublished` داشته باشد. سرویس‌های منطقه‌ای مختلف (مثلاً برای اروپا، آسیا، آمریکای شمالی) در این رویداد مشترک می‌شوند. نوع-امنی تضمین می‌کند که همه مناطق رویداد `ProductPublished` را با فیلدهای ثابتی مانند `productId`، `name`، `description` و `price` (با یک فرمت ارزی تعریف‌شده یا فیلد ارز جداگانه) دریافت می‌کنند، حتی اگر منطق پردازش برای هر منطقه متفاوت باشد.

۲. منبع‌یابی رویداد (Event Sourcing)

منبع‌یابی رویداد یک الگوی معماری است که در آن تمام تغییرات وضعیت برنامه به عنوان دنباله‌ای از رویدادهای تغییرناپذیر ذخیره می‌شوند. وضعیت فعلی یک برنامه با بازپخش این رویدادها به دست می‌آید. صف‌های پیام می‌توانند به عنوان ذخیره‌گاه رویداد یا مجرای آن عمل کنند.

تأثیر نوع-امنی: یکپارچگی کل وضعیت سیستم به دقت و ثبات لاگ رویدادها بستگی دارد. نوع-امنی در اینجا غیرقابل مذاکره است. اگر یک اسکما رویداد تکامل یابد، باید یک استراتژی برای مدیریت داده‌های تاریخی وجود داشته باشد (مانند نسخه‌بندی اسکما، تبدیل رویداد). بدون نوع-امنی، بازپخش رویدادها می‌تواند منجر به وضعیت خراب شده و سیستم را غیرقابل اعتماد کند.

مثال جهانی: یک مؤسسه مالی ممکن است از منبع‌یابی رویداد برای تاریخچه تراکنش‌ها استفاده کند. هر تراکنش (سپرده، برداشت، انتقال) یک رویداد است. نوع-امنی تضمین می‌کند که سوابق تراکنش‌های تاریخی به طور مداوم ساختار یافته‌اند، که امکان حسابرسی دقیق، تطبیق و بازسازی وضعیت را در شعب مختلف جهانی یا نهادهای نظارتی فراهم می‌کند.

۳. جداسازی مسئولیت دستور و پرس‌وجو (CQRS)

CQRS مدل‌های مورد استفاده برای به‌روزرسانی اطلاعات (دستورات - Commands) را از مدل‌های مورد استفاده برای خواندن اطلاعات (پرس‌وجوها - Queries) جدا می‌کند. اغلب، دستورات منجر به رویدادهایی می‌شوند که سپس برای به‌روزرسانی مدل‌های خواندنی استفاده می‌شوند. صف‌های پیام به طور مکرر برای انتشار دستورات و رویدادها بین این مدل‌ها استفاده می‌شوند.

تأثیر نوع-امنی: دستورات ارسال شده به سمت نوشتن (write side) و رویدادهای منتشر شده توسط سمت نوشتن باید به اسکماهای دقیق پایبند باشند. به همین ترتیب، رویدادهای مورد استفاده برای به‌روزرسانی مدل‌های خواندنی به فرمت‌های ثابت نیاز دارند. نوع-امنی تضمین می‌کند که کنترل‌کننده دستور (command handler) دستورات ورودی را به درستی تفسیر می‌کند و رویدادهای تولید شده می‌توانند به طور قابل اعتماد توسط سایر سرویس‌ها و پروژکتورهای مدل خواندنی پردازش شوند.

مثال جهانی: یک شرکت لجستیک ممکن است از CQRS برای مدیریت محموله‌ها استفاده کند. یک `CreateShipmentCommand` به سمت نوشتن ارسال می‌شود. پس از ایجاد موفقیت‌آمیز، یک `ShipmentCreatedEvent` منتشر می‌شود. سپس مصرف‌کنندگان مدل خواندنی (مثلاً برای داشبوردهای ردیابی، اعلان‌های تحویل) این رویداد را پردازش می‌کنند. نوع-امنی تضمین می‌کند که `ShipmentCreatedEvent` حاوی تمام جزئیات لازم مانند `shipmentId`، `originAddress`، `destinationAddress`، `estimatedDeliveryDate` و `status` در یک فرمت قابل پیش‌بینی است، صرف نظر از منشأ دستور یا مکان سرویس مدل خواندنی.

پیاده‌سازی نوع-امنی: ابزارها و فناوری‌ها

دستیابی به نوع-امنی در صف‌های پیام معمولاً شامل ترکیبی از فرمت‌های سریال‌سازی، زبان‌های تعریف اسکما و ابزارهای تخصصی است.

۱. فرمت‌های سریال‌سازی

انتخاب فرمت سریال‌سازی نقش مهمی ایفا می‌کند. برخی از گزینه‌های محبوب با قابلیت‌های اجرای اسکما عبارتند از:

• آپاچی آورو (Apache Avro): یک سیستم سریال‌سازی داده که از اسکماهای نوشته شده در JSON استفاده می‌کند. فشرده، سریع و از تکامل اسکما پشتیبانی می‌کند.
• پروتکل بافرز (Protobuf): یک مکانیزم خنثی از نظر زبان، پلتفرم و قابل توسعه برای سریال‌سازی داده‌های ساختاریافته. کارآمد و به طور گسترده‌ای پذیرفته شده است.
• اسکما JSON (JSON Schema): واژگانی که به شما امکان می‌دهد اسناد JSON را حاشیه‌نویسی و اعتبارسنجی کنید. در حالی که خود JSON بدون اسکما است، اسکما JSON راهی برای تعریف اسکما برای داده‌های JSON فراهم می‌کند.
• Thrift: که توسط فیسبوک توسعه یافته است، Thrift یک زبان تعریف رابط (IDL) است که برای تعریف انواع داده و سرویس‌ها استفاده می‌شود.

این فرمت‌ها، هنگامی که با کتابخانه‌های مناسب استفاده می‌شوند، تضمین می‌کنند که داده‌ها بر اساس یک اسکما تعریف‌شده سریال‌سازی و دی‌سریال‌سازی می‌شوند و عدم تطابق نوع را در طول فرآیند شناسایی می‌کنند.

۲. رجیستری‌های اسکما

یک رجیستری اسکما یک جزء مرکزی است که اسکماهای انواع پیام شما را ذخیره و مدیریت می‌کند. رجیستری‌های اسکما محبوب عبارتند از:

• رجیستری اسکما Confluent: برای آپاچی کافکا، این یک استاندارد واقعی است که از Avro، JSON Schema و Protobuf پشتیبانی می‌کند.
• رجیستری اسکما AWS Glue: یک رجیستری اسکما کاملاً مدیریت‌شده که از Avro، JSON Schema و Protobuf پشتیبانی می‌کند و به خوبی با سرویس‌های AWS مانند Kinesis و MSK یکپارچه می‌شود.
• رجیستری اسکما Google Cloud: بخشی از پیشنهاد Pub/Sub گوگل کلود است که امکان مدیریت اسکما برای تاپیک‌های Pub/Sub را فراهم می‌کند.

رجیستری‌های اسکما موارد زیر را فعال می‌کنند:

• نسخه‌بندی اسکما (Schema Versioning): مدیریت نسخه‌های مختلف اسکماها، که برای مدیریت تکامل اسکما به طور روان حیاتی است.
• بررسی‌های سازگاری (Compatibility Checks): تعریف قوانین سازگاری (مانند سازگاری رو به عقب، رو به جلو، کامل) برای اطمینان از اینکه به‌روزرسانی‌های اسکما مصرف‌کنندگان یا تولیدکنندگان موجود را خراب نمی‌کند.
• کشف اسکما (Schema Discovery): مصرف‌کنندگان می‌توانند اسکما مرتبط با یک پیام خاص را کشف کنند.

۳. یکپارچه‌سازی با کارگزاران پیام

اثربخشی نوع-امنی به این بستگی دارد که چقدر خوب با کارگزار پیام انتخابی شما یکپارچه شده باشد:

• آپاچی کافکا (Apache Kafka): اغلب با رجیستری اسکما Confluent استفاده می‌شود. مصرف‌کنندگان و تولیدکنندگان کافکا می‌توانند برای استفاده از سریال‌سازی Avro یا Protobuf پیکربندی شوند، در حالی که اسکماها توسط رجیستری مدیریت می‌شوند.
• RabbitMQ: در حالی که RabbitMQ خود یک کارگزار پیام عمومی است، می‌توانید با استفاده از کتابخانه‌هایی که پیام‌ها را قبل از ارسال به صف‌های RabbitMQ به Avro، Protobuf یا JSON Schema سریال‌سازی می‌کنند، نوع-امنی را اعمال کنید. سپس مصرف‌کننده از همان کتابخانه‌ها و تعاریف اسکما برای دی‌سریال‌سازی استفاده می‌کند.
• Amazon SQS/SNS: مشابه RabbitMQ، SQS/SNS را می‌توان با منطق سریال‌سازی سفارشی استفاده کرد. برای راه‌حل‌های مدیریت‌شده، رجیستری اسکما AWS Glue می‌تواند با سرویس‌هایی مانند Kinesis (که سپس می‌تواند به SQS تغذیه کند) یا مستقیماً با سرویس‌هایی که از اعتبارسنجی اسکما پشتیبانی می‌کنند، یکپارچه شود.
• Google Cloud Pub/Sub: از مدیریت اسکما برای تاپیک‌های Pub/Sub پشتیبانی می‌کند و به شما امکان می‌دهد اسکماها را با استفاده از Avro یا Protocol Buffers تعریف و اجرا کنید.

بهترین شیوه‌ها برای پیاده‌سازی صف‌های پیام نوع-امن

برای به حداکثر رساندن مزایای صف‌های پیام نوع-امن، این بهترین شیوه‌ها را در نظر بگیرید:

• قراردادهای پیام واضح تعریف کنید: با اسکماهای پیام مانند APIهای عمومی رفتار کنید. آنها را به طور کامل مستند کنید و تمام تیم‌های مربوطه را در تعریف آنها دخیل کنید.
• از یک رجیستری اسکما استفاده کنید: مدیریت اسکما را متمرکز کنید. این برای نسخه‌بندی، سازگاری و حاکمیت حیاتی است.
• یک فرمت سریال‌سازی مناسب انتخاب کنید: هنگام انتخاب Avro، Protobuf یا فرمت‌های دیگر، عواملی مانند عملکرد، قابلیت‌های تکامل اسکما، پشتیبانی اکوسیستم و اندازه داده را در نظر بگیرید.
• نسخه‌بندی اسکما را به صورت استراتژیک پیاده‌سازی کنید: قوانین روشنی برای تکامل اسکما تعریف کنید. تفاوت بین سازگاری رو به عقب، رو به جلو و کامل را درک کنید و استراتژی‌ای را انتخاب کنید که به بهترین وجه با نیازهای سیستم شما مطابقت دارد.
• اعتبارسنجی اسکما را خودکار کنید: اعتبارسنجی اسکما را در خطوط لوله CI/CD خود ادغام کنید تا خطاها را زودتر تشخیص دهید.
• کد را از اسکماها تولید کنید: از ابزارها برای تولید خودکار کلاس‌های داده یا رابط‌ها در زبان‌های برنامه‌نویسی خود از اسکماهایتان استفاده کنید. این تضمین می‌کند که کد برنامه شما همیشه با قراردادهای پیام همگام است.
• تکامل اسکما را با دقت مدیریت کنید: هنگام تکامل اسکماها، در صورت امکان سازگاری رو به عقب را در اولویت قرار دهید تا از اختلال در مصرف‌کنندگان موجود جلوگیری شود. اگر سازگاری رو به عقب امکان‌پذیر نیست، یک عرضه تدریجی را برنامه‌ریزی کرده و تغییرات را به طور مؤثر اطلاع‌رسانی کنید.
• استفاده از اسکما را نظارت کنید: ردیابی کنید که کدام اسکماها، توسط چه کسی و با چه وضعیت سازگاری استفاده می‌شوند. این به شناسایی مشکلات بالقوه و برنامه‌ریزی برای مهاجرت کمک می‌کند.
• تیم‌های خود را آموزش دهید: اطمینان حاصل کنید که همه توسعه‌دهندگانی که با صف‌های پیام کار می‌کنند، اهمیت نوع-امنی، مدیریت اسکما و ابزارهای انتخاب شده را درک می‌کنند.

برش مطالعه موردی: پردازش سفارش تجارت الکترونیک جهانی

یک شرکت تجارت الکترونیک جهانی را با میکروسرویس‌هایی برای مدیریت کاتالوگ، پردازش سفارش، موجودی و حمل و نقل تصور کنید که در قاره‌های مختلف فعالیت می‌کنند. این سرویس‌ها از طریق یک صف پیام مبتنی بر کافکا با هم ارتباط برقرار می‌کنند.

سناریو بدون نوع-امنی: سرویس پردازش سفارش انتظار یک رویداد `OrderPlaced` با `order_id` (رشته)، `customer_id` (رشته) و `items` (آرایه‌ای از اشیاء با `product_id` و `quantity`) را دارد. اگر تیم سرویس کاتالوگ، با عجله، به‌روزرسانی را منتشر کند که در آن `order_id` به عنوان یک عدد صحیح ارسال می‌شود، سرویس پردازش سفارش احتمالاً از کار می‌افتد یا سفارشات را به اشتباه پردازش می‌کند، که منجر به نارضایتی مشتری و از دست رفتن درآمد می‌شود. اشکال‌زدایی این مشکل در بین سرویس‌های توزیع‌شده می‌تواند یک کابوس باشد.

سناریو با نوع-امنی (با استفاده از Avro و رجیستری اسکما Confluent):

1. تعریف اسکما: یک اسکما رویداد `OrderPlaced` با استفاده از Avro تعریف می‌شود، که `orderId` را به عنوان `string`، `customerId` را به عنوان `string` و `items` را به عنوان آرایه‌ای از رکوردها با `productId` (string) و `quantity` (int) مشخص می‌کند. این اسکما در رجیستری اسکما Confluent ثبت می‌شود.
2. تولیدکننده (سرویس کاتالوگ): سرویس کاتالوگ برای استفاده از سریالایزر Avro پیکربندی شده است و به رجیستری اسکما اشاره می‌کند. هنگامی که تلاش می‌کند یک `orderId` را به عنوان عدد صحیح ارسال کند، سریالایزر پیام را رد می‌کند زیرا با اسکما ثبت‌شده مطابقت ندارد. این خطا بلافاصله در حین توسعه یا تست شناسایی می‌شود.
3. مصرف‌کننده (سرویس پردازش سفارش): سرویس پردازش سفارش از دی‌سریالایزر Avro استفاده می‌کند که آن هم به رجیستری اسکما متصل است. این سرویس می‌تواند با اطمینان رویدادهای `OrderPlaced` را پردازش کند، زیرا می‌داند که آنها همیشه ساختار و انواع داده تعریف‌شده را خواهند داشت.
4. تکامل اسکما: بعداً، شرکت تصمیم می‌گیرد یک `discountCode` (رشته) اختیاری به رویداد `OrderPlaced` اضافه کند. آنها اسکما را در رجیستری به‌روز می‌کنند و `discountCode` را به عنوان nullable یا اختیاری علامت‌گذاری می‌کنند. آنها اطمینان حاصل می‌کنند که این به‌روزرسانی سازگار با عقب است. مصرف‌کنندگان موجود که هنوز انتظار `discountCode` را ندارند، به سادگی آن را نادیده می‌گیرند، در حالی که نسخه‌های جدیدتر سرویس کاتالوگ می‌توانند شروع به ارسال آن کنند.

این رویکرد سیستماتیک از مشکلات یکپارچگی داده جلوگیری می‌کند، توسعه را سرعت می‌بخشد و کل سیستم را بسیار قوی‌تر و مدیریت آن را آسان‌تر می‌کند، حتی برای یک تیم جهانی که روی یک سیستم پیچیده کار می‌کند.

نتیجه‌گیری

صف‌های پیام نوع-امن صرفاً یک تجمل نیستند، بلکه یک ضرورت برای ساخت معماری‌های رویداد-محور مدرن، مقاوم و مقیاس‌پذیر هستند. با تعریف و اجرای رسمی اسکماهای پیام، ما دسته قابل توجهی از خطاهایی را که سیستم‌های توزیع‌شده را آزار می‌دهند، کاهش می‌دهیم. آنها به توسعه‌دهندگان اطمینان از یکپارچگی داده‌ها را می‌دهند، توسعه را ساده می‌کنند و سنگ بنای الگوهای پیشرفته‌ای مانند منبع‌یابی رویداد و CQRS را تشکیل می‌دهند.

همانطور که سازمان‌ها به طور فزاینده‌ای میکروسرویس‌ها و سیستم‌های توزیع‌شده را اتخاذ می‌کنند، پذیرش نوع-امنی در زیرساخت صف پیام آنها یک سرمایه‌گذاری استراتژیک است. این منجر به سیستم‌های قابل پیش‌بینی‌تر، حوادث تولید کمتر و تجربه توسعه بهره‌ورتر می‌شود. چه در حال ساخت یک پلتفرم جهانی باشید و چه یک میکروسرویس تخصصی، اولویت دادن به نوع-امنی در ارتباطات رویداد-محور شما، در قابلیت اطمینان، قابلیت نگهداری و موفقیت بلندمدت نتیجه خواهد داد.