M

MLOG

Polski

Poznaj wzorzec Circuit Breaker dla odporności na błędy, zwiększający elastyczność i stabilność aplikacji. Dowiedz się o jego implementacji, korzyściach i rzeczywistych przykładach.

Circuit Breaker: Solidny wzorzec odporności na błędy w nowoczesnych aplikacjach

W świecie tworzenia oprogramowania, zwłaszcza w architekturach mikroserwisowych i systemach rozproszonych, zapewnienie elastyczności aplikacji jest kluczowe. Gdy komponenty ulegają awarii, kluczowe jest zapobieganie awariom kaskadowym i utrzymanie stabilnego, responsywnego doświadczenia użytkownika. Wzorzec Circuit Breaker jawi się jako potężne rozwiązanie do osiągania odporności na błędy i płynnej degradacji w takich scenariuszach.

Czym jest wzorzec Circuit Breaker?

Wzorzec Circuit Breaker jest inspirowany elektrycznym wyłącznikiem nadprądowym, który chroni obwody przed uszkodzeniem spowodowanym przez przetężenie. W oprogramowaniu działa on jako proxy dla operacji, które mogą się nie udać, uniemożliwiając aplikacji wielokrotne próby wykonania operacji, która prawdopodobnie zakończy się niepowodzeniem. To proaktywne podejście pozwala uniknąć marnowania zasobów, zmniejsza opóźnienia i ostatecznie zwiększa stabilność systemu.

Główna idea polega na tym, że gdy usługa stale nie odpowiada, wyłącznik 'otwiera się', uniemożliwiając dalsze żądania do tej usługi. Po określonym czasie wyłącznik przechodzi w stan 'półotwarty', pozwalając na przejście ograniczonej liczby żądań testowych. Jeśli te żądania zakończą się sukcesem, wyłącznik 'zamyka się', wznawiając normalne działanie. Jeśli się nie powiodą, wyłącznik pozostaje otwarty, a cykl się powtarza.

Stany wyłącznika

Wyłącznik działa w trzech odrębnych stanach:

Korzyści ze stosowania wzorca Circuit Breaker

Implementacja wzorca Circuit Breaker przynosi kilka kluczowych korzyści:

Kwestie do rozważenia przy implementacji

Skuteczna implementacja wzorca Circuit Breaker wymaga starannego rozważenia kilku czynników:

Przykładowe implementacje

Wzorzec Circuit Breaker można zaimplementować przy użyciu różnych języków programowania i frameworków. Oto kilka przykładów:

Java z Resilience4j

Resilience4j to popularna biblioteka Java, która dostarcza kompleksowy zestaw narzędzi do zapewniania odporności na błędy, w tym Circuit Breaker, Retry, Rate Limiter i Bulkhead. Oto podstawowy przykład:


CircuitBreakerConfig circuitBreakerConfig = CircuitBreakerConfig.custom()
    .failureRateThreshold(50)
    .waitDurationInOpenState(Duration.ofMillis(1000))
    .permittedNumberOfCallsInHalfOpenState(2)
    .slidingWindowSize(10)
    .build();

CircuitBreaker circuitBreaker = CircuitBreaker.of("myService", circuitBreakerConfig);

Supplier<String> decoratedSupplier = CircuitBreaker
    .decorateSupplier(circuitBreaker, () -> myRemoteService.getData());

try {
    String result = decoratedSupplier.get();
    // Przetwórz wynik
} catch (RequestNotPermitted e) {
    // Obsłuż otwarty obwód
    System.err.println("Obwód jest otwarty: " + e.getMessage());
}

Python z Pybreaker

Pybreaker to biblioteka Python, która zapewnia prostą i łatwą w użyciu implementację wzorca Circuit Breaker.


import pybreaker

breaker = pybreaker.CircuitBreaker(fail_max=3, reset_timeout=10)

@breaker
def unreliable_function():
    # Tutaj wywołanie twojej zawodnej funkcji
    pass

try:
    unreliable_function()
except pybreaker.CircuitBreakerError:
    print("Wyłącznik jest otwarty!")

.NET z Polly

Polly to biblioteka .NET do obsługi odporności i błędów przejściowych, która pozwala deweloperom wyrażać polityki takie jak Retry, Circuit Breaker, Timeout i Bulkhead w płynny i kompozytowy sposób.


var circuitBreakerPolicy = Policy
    .Handle<Exception>()
    .CircuitBreakerAsync(
        exceptionsAllowedBeforeBreaking: 3,
        durationOfBreak: TimeSpan.FromSeconds(10),
        onBreak: (exception, timespan) =>
        {
            Console.WriteLine("Wyłącznik został otwarty: " + exception.Message);
        },
        onReset: () =>
        {
            Console.WriteLine("Wyłącznik został zresetowany.");
        },
        onHalfOpen: () =>
        {
            Console.WriteLine("Wyłącznik jest w stanie półotwartym.");
        });


try
{
    await circuitBreakerPolicy.ExecuteAsync(async () =>
    {
        // Tutaj twoja zawodna operacja
        await MyRemoteService.GetDataAsync();
    });
}
catch (Exception ex)
{
    Console.WriteLine("Obsłużono wyjątek: " + ex.Message);
}

Przykłady z życia wzięte

Wzorzec Circuit Breaker jest szeroko stosowany w różnych branżach i aplikacjach:

Circuit Breaker a wzorzec ponawiania (Retry)

Chociaż zarówno wzorzec Circuit Breaker, jak i wzorzec ponawiania (Retry) są używane do zapewnienia odporności na błędy, służą one różnym celom.

W niektórych przypadkach wzorce te można stosować razem. Na przykład można zaimplementować wzorzec ponawiania w ramach wzorca Circuit Breaker. Circuit Breaker zapobiegałby nadmiernym ponownym próbom, jeśli usługa stale zawodzi, podczas gdy wzorzec ponawiania obsługiwałby błędy przejściowe, zanim Circuit Breaker zostanie uruchomiony.

Antywzorce, których należy unikać

Chociaż Circuit Breaker jest potężnym narzędziem, ważne jest, aby być świadomym potencjalnych antywzorców:

Koncepcje zaawansowane

Podsumowanie

Wzorzec Circuit Breaker jest niezbędnym narzędziem do budowania elastycznych i odpornych na błędy aplikacji, szczególnie w architekturach mikroserwisowych i systemach rozproszonych. Zapobiegając awariom kaskadowym, zmniejszając opóźnienia i umożliwiając płynną degradację, zwiększa stabilność aplikacji i poprawia doświadczenie użytkownika. Starannie rozważając szczegóły implementacji i unikając powszechnych antywzorców, można skutecznie wykorzystać wzorzec Circuit Breaker do tworzenia bardziej solidnych i niezawodnych systemów oprogramowania. Jego globalne zastosowanie czyni go kluczowym elementem do rozważenia dla każdej aplikacji projektowanej dla zróżnicowanej, międzynarodowej bazy użytkowników. Zrozumienie i wdrożenie wzorca Circuit Breaker jest kluczowe dla nowoczesnych praktyk inżynierii oprogramowania. Dzięki proaktywnemu podejściu do potencjalnych awarii, deweloperzy mogą tworzyć systemy lepiej przygotowane do radzenia sobie z nieuniknionymi wyzwaniami systemów rozproszonych.