Mikropaslaugų komunikacija: įvykių srautų įsisavinimas kuriant keičiamo mastelio architektūras

Šiuolaikinės programinės įrangos kūrimo pasaulyje mikropaslaugų architektūra tapo pagrindiniu metodu kuriant sudėtingas ir keičiamo mastelio aplikacijas. Šis architektūrinis stilius apima monolitinės aplikacijos suskaidymą į mažesnių, nepriklausomų paslaugų, kurios bendrauja tarpusavyje, rinkinį. Efektyvi komunikacija tarp šių paslaugų yra lemiama sėkmingam mikropaslaugomis pagrįstos sistemos veikimui. Vienas galingas mikropaslaugų komunikacijos metodas yra įvykių srautai, kurie leidžia asinchroninę ir laisvai susietą paslaugų sąveiką.

Mikropaslaugų architektūros supratimas

Prieš gilinantis į įvykių srautus, trumpai apžvelkime pagrindinius mikropaslaugų architektūros principus:

• Decentralizacija: Kiekviena mikropaslauga veikia nepriklausomai ir turi savo duomenų bazę bei technologijų rinkinį.
• Autonomija: Paslaugos gali būti kuriamos, diegiamos ir keičiamo mastelio nepriklausomai.
• Gedimų izoliavimas: Vienos paslaugos gedimas nebūtinai paveikia kitas paslaugas.
• Technologijų įvairovė: Komandos gali pasirinkti tinkamiausią technologiją kiekvienai paslaugai.
• Mastelio keitimas: Atskiros paslaugos gali būti keičiamo mastelio pagal jų specifinius poreikius.

Norint pasinaudoti šiais privalumais, komunikacija tarp paslaugų turi būti kruopščiai suprojektuota. Sinchroninė komunikacija (pvz., REST API) gali įvesti glaudų susiejimą ir sumažinti bendrą sistemos atsparumą. Asinchroninė komunikacija, ypač per įvykių srautus, suteikia lankstesnę ir keičiamo mastelio alternatyvą.

Kas yra įvykių srautai?

Įvykių srautai yra technika, skirta duomenims realiuoju laiku gauti iš įvykių šaltinių (pvz., mikropaslaugų, duomenų bazių, daiktų interneto (IoT) įrenginių) ir juos perduoti įvykių vartotojams (kitoms mikropaslaugoms, aplikacijoms, duomenų saugykloms) nuolatinio įvykių srauto pavidalu. Įvykis yra reikšmingas būsenos pasikeitimas, pavyzdžiui, pateiktas užsakymas, atnaujintas vartotojo profilis arba jutiklio rodmuo, viršijantis nustatytą ribą. Įvykių srautų platformos veikia kaip centrinė nervų sistema, palengvinanti šių įvykių mainus visoje sistemoje.

Pagrindinės įvykių srautų savybės apima:

• Asinchroninė komunikacija: Gamintojai ir vartotojai yra atsieti, o tai reiškia, kad jie neprivalo būti prisijungę tuo pačiu metu.
• Realaus laiko duomenys: Įvykiai apdorojami jiems atsirandant, leidžiant gauti beveik realaus laiko įžvalgas ir imtis veiksmų.
• Mastelio keitimas: Įvykių srautų platformos yra sukurtos tvarkyti didelius duomenų kiekius ir didelį skaičių vienu metu veikiančių gamintojų ir vartotojų.
• Atsparumas gedimams: Įvykiai paprastai yra išsaugomi ir replikuojami, užtikrinant, kad duomenys nebūtų prarasti gedimų atveju.
• Atsiejimas: Gamintojams ir vartotojams nereikia žinoti vieni kitų įgyvendinimo detalių.

Įvykių srautų privalumai mikropaslaugose

Įvykių srautai siūlo keletą reikšmingų privalumų mikropaslaugų architektūroms:

• Pagerintas mastelio keitimas: Asinchroninė komunikacija leidžia paslaugoms keisti mastelį nepriklausomai, nebūnant blokuojamoms kitų paslaugų.
• Padidintas atsparumas: Atsiejimas sumažina gedimų poveikį. Jei viena paslauga nustoja veikti, kitos paslaugos gali toliau veikti ir apdoroti įvykius, kai sugedusi paslauga atsigauna.
• Padidėjęs lankstumas: Komandos gali kurti ir diegti paslaugas nepriklausomai, pagreitindamos kūrimo procesą.
• Realaus laiko įžvalgos: Įvykių srautai suteikia nuolatinį duomenų srautą, kurį galima naudoti realaus laiko analitikai ir sprendimų priėmimui. Pavyzdžiui, mažmeninės prekybos įmonė gali naudoti įvykių srautus klientų elgsenai stebėti realiuoju laiku ir atitinkamai personalizuoti pasiūlymus.
• Supaprastinta integracija: Įvykių srautai supaprastina naujų paslaugų ir duomenų šaltinių integravimą.
• Audito sekos: Įvykių srautai suteikia išsamią visų sistemos būsenos pasikeitimų audito seką.

Įprasti įvykių srautų šablonai

Keli įprasti šablonai naudoja įvykių srautus sprendžiant specifinius iššūkius mikropaslaugų architektūrose:

1. Įvykiais valdoma architektūra (EDA)

EDA yra architektūrinis stilius, kai paslaugos bendrauja per įvykius. Paslaugos skelbia įvykius, kai pasikeičia jų būsena, o kitos paslaugos prenumeruoja tuos įvykius, kad atitinkamai reaguotų. Tai skatina laisvą susiejimą ir leidžia paslaugoms reaguoti į kitų paslaugų pokyčius be tiesioginių priklausomybių.

Pavyzdys: El. prekybos aplikacija gali naudoti EDA užsakymų apdorojimui. Kai klientas pateikia užsakymą, „Užsakymų paslauga“ paskelbia „UzsakymasSukurtas“ įvykį. „Mokėjimų paslauga“ prenumeruoja šį įvykį ir apdoroja mokėjimą. „Atsargų paslauga“ taip pat prenumeruoja įvykį ir atnaujina atsargų lygius. Galiausiai, „Pristatymo paslauga“ prenumeruoja ir inicijuoja siuntimą.

2. Komandų ir užklausų atsakomybės atskyrimas (CQRS)

CQRS atskiria skaitymo ir rašymo operacijas į skirtingus modelius. Rašymo operacijas (komandas) tvarko vienas paslaugų rinkinys, o skaitymo operacijas (užklausas) – kitas paslaugų rinkinys. Šis atskyrimas gali pagerinti našumą ir mastelio keitimą, ypač aplikacijoms su sudėtingais duomenų modeliais ir dideliais skaitymo/rašymo santykiais. Įvykių srautai dažnai naudojami sinchronizuoti skaitymo ir rašymo modelius.

Pavyzdys: Socialinės medijos aplikacijoje naujo įrašo rašymas yra komanda, kuri atnaujina rašymo modelį. Įrašo rodymas vartotojo laiko juostoje yra užklausa, kuri skaito iš skaitymo modelio. Įvykių srautai gali būti naudojami pakeitimams iš rašymo modelio (pvz., „IrasasSukurtas“ įvykis) perduoti į skaitymo modelį, kuris gali būti optimizuotas efektyvioms užklausoms.

3. Įvykių gavimas (Event Sourcing)

Įvykių gavimas išsaugo aplikacijos būseną kaip įvykių seką. Vietoj tiesioginio dabartinės esybės būsenos saugojimo, aplikacija saugo visus įvykius, kurie lėmė tą būseną. Dabartinę būseną galima atkurti perkartojant įvykius. Tai suteikia išsamią audito seką ir leidžia atlikti laiko kelionės derinimą bei sudėtingą įvykių apdorojimą.

Pavyzdys: Banko sąskaita gali būti modeliuojama naudojant įvykių gavimą. Vietoj tiesioginio dabartinio balanso saugojimo, sistema saugo tokius įvykius kaip „Indėlis“, „Išėmimas“ ir „Pervedimas“. Dabartinį balansą galima apskaičiuoti perkartojant visus su ta sąskaita susijusius įvykius. Įvykių gavimas taip pat gali būti naudojamas audito registravimui ir sukčiavimo aptikimui.

4. Duomenų pakeitimų fiksavimas (CDC)

CDC yra technika, skirta fiksuoti duomenų bazėje atliktus duomenų pakeitimus ir tuos pakeitimus realiuoju laiku perduoti kitoms sistemoms. Tai dažnai naudojama sinchronizuoti duomenis tarp duomenų bazių, duomenų saugyklų ir mikropaslaugų. Įvykių srautai natūraliai tinka CDC, nes suteikia keičiamo mastelio ir patikimą būdą perduoti pakeitimus srautu.

Pavyzdys: Mažmeninės prekybos įmonė gali naudoti CDC, kad replikuotų klientų duomenis iš savo transakcinės duomenų bazės į duomenų saugyklą analitikai. Kai klientas atnaujina savo profilio informaciją, pakeitimas yra fiksuojamas CDC ir paskelbiamas kaip įvykis įvykių srautų platformoje. Duomenų saugykla prenumeruoja šį įvykį ir atnaujina savo kliento duomenų kopiją.

Įvykių srautų platformos pasirinkimas

Yra keletas įvykių srautų platformų, kurių kiekviena turi savo privalumų ir trūkumų. Kai kurios iš populiariausių parinkčių apima:

• Apache Kafka: Paskirstyta, gedimams atspari ir labai keičiamo mastelio įvykių srautų platforma. Kafka plačiai naudojama kuriant realaus laiko duomenų vamzdynus ir srautines aplikacijas. Ji siūlo didelį pralaidumą, mažą delsą ir didelį patvarumą.
• RabbitMQ: Pranešimų tarpininkas, palaikantis kelis pranešimų siuntimo protokolus, įskaitant AMQP ir MQTT. RabbitMQ yra žinomas dėl savo lankstumo ir naudojimo paprastumo. Tai geras pasirinkimas aplikacijoms, kurioms reikalingas sudėtingas maršruto parinkimas ir pranešimų transformavimas.
• Apache Pulsar: Paskirstyta, realaus laiko įvykių srautų platforma, sukurta remiantis Apache BookKeeper. Pulsar siūlo didelį nuoseklumą, kelių nuomininkų palaikymą ir geografinį replikavimą.
• Amazon Kinesis: Visiškai valdoma, keičiamo mastelio ir patvari realaus laiko duomenų srautų paslauga, kurią siūlo „Amazon Web Services“ (AWS). Kinesis yra lengvai naudojama ir gerai integruojasi su kitomis AWS paslaugomis.
• Google Cloud Pub/Sub: Visiškai valdoma, keičiamo mastelio ir patikima pranešimų siuntimo paslauga, kurią siūlo „Google Cloud Platform“ (GCP). Pub/Sub skirta kurti asinchronines ir įvykiais pagrįstas aplikacijas.

Renkantis įvykių srautų platformą, atsižvelkite į šiuos veiksnius:

• Mastelio keitimas: Ar platforma gali apdoroti numatomą duomenų apimtį ir vienu metu prisijungusių vartotojų skaičių?
• Patikimumas: Ar platforma suteikia tvirtas garantijas dėl duomenų patvarumo ir atsparumo gedimams?
• Našumas: Ar platforma siūlo mažą delsą ir didelį pralaidumą?
• Naudojimo paprastumas: Ar platformą lengva nustatyti, konfigūruoti ir valdyti?
• Integracija: Ar platforma gerai integruojasi su jūsų esama infrastruktūra ir įrankiais?
• Kaina: Kokia yra bendra nuosavybės kaina, įskaitant infrastruktūrą, licencijavimą ir palaikymą?

Įvykių srautų diegimas: geriausios praktikos

Norėdami efektyviai įdiegti įvykių srautus savo mikropaslaugų architektūroje, apsvarstykite šias geriausias praktikas:

• Apibrėžkite aiškias įvykių sutartis: Nustatykite aiškias ir gerai apibrėžtas įvykių schemas, kurios nurodo kiekvieno įvykio struktūrą ir prasmę. Naudokite schemų registrus (pvz., Apache Avro, Protocol Buffers), kad valdytumėte ir patvirtintumėte įvykių schemas.
• Užtikrinkite idempotentiškumą: Suprojektuokite savo paslaugas taip, kad jos būtų idempotentiškos, t. y., kad to paties įvykio apdorojimas kelis kartus turėtų tą patį poveikį kaip ir jo apdorojimas vieną kartą. Tai svarbu tvarkant gedimus ir užtikrinant duomenų nuoseklumą.
• Įdiekite „Dead Letter Queues“ (neapdorojamų pranešimų eiles): Sukonfigūruokite neapdorojamų pranešimų eiles (DLQ), kad tvarkytumėte įvykius, kurių nepavyksta sėkmingai apdoroti. DLQ leidžia patikrinti ir bandyti iš naujo apdoroti nepavykusius įvykius.
• Stebėkite ir įspėkite: Stebėkite savo įvykių srautų platformos našumą ir nustatykite įspėjimus apie anomalijas ir klaidas. Tai padės greitai nustatyti ir išspręsti problemas.
• Naudokite stebimumo įrankius: Naudokite stebimumo įrankius (pvz., sekimą, metrikas, registravimą), kad gautumėte įžvalgų apie savo įvykiais pagrįstos sistemos elgseną. Tai padės suprasti įvykių srautą ir nustatyti kliūtis.
• Apsvarstykite galutinį nuoseklumą (eventual consistency): Supraskite, kad įvykiais pagrįstos sistemos paprastai yra galiausiai nuoseklios, o tai reiškia, kad duomenys gali būti ne iš karto nuoseklūs visose paslaugose. Suprojektuokite savo aplikacijas taip, kad jos tinkamai tvarkytų galutinį nuoseklumą.
• Apsaugokite savo įvykių srautus: Įgyvendinkite saugumo priemones, kad apsaugotumėte savo įvykių srautus nuo neautorizuotos prieigos. Tai apima autentifikavimą, autorizavimą ir šifravimą.
• Pradėkite nuo mažo ir kartokite: Pradėkite nuo nedidelio bandomojo projekto, kad įgytumėte patirties su įvykių srautais, ir palaipsniui plėskite jų naudojimą kitose savo sistemos dalyse.

Įvykių srautų pavyzdžiai praktikoje

Štai keletas realaus pasaulio pavyzdžių, kaip įvykių srautai naudojami įvairiose pramonės šakose:

• El. prekyba: Klientų elgsenos stebėjimas, užsakymų apdorojimas, atsargų valdymas ir rekomendacijų personalizavimas. Pavyzdžiui, Amazon plačiai naudoja Kafka savo realaus laiko duomenų apdorojimo poreikiams.
• Finansinės paslaugos: Sukčiavimo aptikimas, operacijų apdorojimas ir rizikos valdymas. Įmonės, tokios kaip Netflix, naudoja Kafka savo realaus laiko duomenų apdorojimo vamzdynuose.
• Daiktų internetas (IoT): Duomenų rinkimas ir apdorojimas iš jutiklių ir įrenginių. Pavyzdžiui, išmanioji gamykla naudoja Kafka nuolatiniams duomenims iš jutiklių gauti ir juos analizuoti gamybai optimizuoti.
• Žaidimai: Žaidėjų veiklos stebėjimas, realaus laiko atnaujinimų teikimas ir žaidimų patirties personalizavimas. Daugelis internetinių žaidimų naudoja Kafka realaus laiko analitikai.
• Sveikatos apsauga: Pacientų sveikatos stebėjimas, medicininių įrašų valdymas ir pacientų priežiūros gerinimas.
• Tiekimo grandinės valdymas: Prekių sekimas realiuoju laiku, logistikos optimizavimas ir efektyvumo didinimas.

Išvada

Įvykių srautai yra galinga technika kuriant keičiamo mastelio, atsparias ir lanksčias mikropaslaugų architektūras. Priimdami asinchroninę komunikaciją ir atsiedami paslaugas, įvykių srautai leidžia komandoms greičiau kurti ir diegti aplikacijas, greičiau reaguoti į pokyčius ir gauti vertingų realaus laiko įžvalgų. Kruopščiai apsvarstydami šiame vadove aptartus šablonus, platformas ir geriausias praktikas, galite sėkmingai panaudoti įvykių srautus, kad atskleistumėte visą savo mikropaslaugų architektūros potencialą ir kurtumėte tvirtas bei keičiamo mastelio aplikacijas ateičiai.

Mikropaslaugų pritaikymui toliau augant, efektyvių komunikacijos mechanizmų, tokių kaip įvykių srautai, svarba tik didės. Įvykių srautų įsisavinimas tampa esminiu įgūdžiu kūrėjams ir architektams, kuriantiems modernias, paskirstytas sistemas. Priimkite šią galingą paradigmą ir atskleiskite tikrąjį savo mikropaslaugų potencialą.