Arhitektura, Ki Jo Poganjajo Dogodki: Obvladovanje Vzorcev Sporočil za Razširljive Sisteme

Arhitektura, Ki Jo Poganjajo Dogodki (EDA) je paradigma programske arhitekture, ki je osredotočena na proizvodnjo, zaznavanje in porabo dogodkov. Namesto tesno povezanih interakcij storitev, EDA spodbuja asinhrono komunikacijo, kar vodi do bolj razširljivih, odpornih in ločenih sistemov. Osrednja komponenta EDA je učinkovita uporaba vzorcev sporočil. Ta vodnik raziskuje različne vzorce sporočil, ki se pogosto uporabljajo v EDA, ter ponuja praktične primere in najboljše prakse za globalne razvojne ekipe.

Kaj je Arhitektura, Ki Jo Poganjajo Dogodki?

V tradicionalni arhitekturi zahteva/odziv se storitve neposredno sklicujejo druga na drugo. Ta tesna povezanost lahko ustvari ozka grla in naredi sisteme krhke. EDA pa ločuje storitve z uvedbo vodila dogodkov ali posrednika sporočil. Storitve komunicirajo z objavljanjem dogodkov na vodilu, druge storitve pa se naročijo na dogodke, ki jih zanimajo. Ta asinhrona komunikacija omogoča storitvam, da delujejo neodvisno, kar izboljšuje razširljivost in odpornost na napake.

Ključne Prednosti EDA

• Ločevanje: Storitve so neodvisne in jim ni treba vedeti druga za drugo.
• Razširljivost: Posamezne storitve je mogoče razširiti neodvisno glede na povpraševanje.
• Odpornost: Neuspeh ene storitve ne vpliva nujno na druge storitve.
• Prilagodljivost: Nove storitve je mogoče dodati ali odstraniti, ne da bi to vplivalo na obstoječe storitve.
• Odzivnost v realnem času: Storitve se lahko odzovejo na dogodke skoraj v realnem času.

Pogosti Vzorci Sporočil v Arhitekturi, Ki Jo Poganjajo Dogodki

V EDA se lahko uporabi več vzorcev sporočil, vsak s svojimi prednostmi in slabostmi. Izbira pravega vzorca je odvisna od specifičnih zahtev vaše aplikacije.

1. Objava-Naročnina (Pub-Sub)

Vzorec objava-naročnina je eden najpomembnejših vzorcev sporočil v EDA. V tem vzorcu založniki proizvajajo sporočila za temo ali izmenjavo, naročniki pa registrirajo svoje zanimanje za določene teme. Posrednik sporočil nato usmerja sporočila od založnikov do vseh zainteresiranih naročnikov.

Primer

Razmislite o platformi za e-trgovino. Ko stranka odda naročilo, se dogodek "Ustvarjeno Naročilo" objavi v temi "Naročila". Storitve, kot so storitev inventarja, storitev plačil in storitev pošiljanja, se naročijo na temo "Naročila" in ustrezno obdelajo dogodek.

Izvedba

Pub-Sub se lahko izvede z uporabo posrednikov sporočil, kot so Apache Kafka, RabbitMQ ali storitve sporočanja v oblaku, kot so AWS SNS/SQS ali Azure Service Bus. Specifične podrobnosti implementacije se razlikujejo glede na izbrano tehnologijo.

Prednosti

• Ločevanje: Založniki in naročniki so popolnoma ločeni.
• Razširljivost: Naročnike je mogoče dodati ali odstraniti, ne da bi to vplivalo na založnike.
• Prilagodljivost: Nove vrste dogodkov je mogoče uvesti brez sprememb obstoječih storitev.

Slabosti

• Kompleksnost: Upravljanje tem in naročnin lahko postane zapleteno v velikih sistemih.
• Končna Doslednost: Naročniki morda ne bodo prejeli dogodkov takoj, kar vodi do končne doslednosti.

2. Vir Dogodkov (Event Sourcing)

Vir dogodkov je vzorec, kjer se vse spremembe stanja aplikacije zajamejo kot zaporedje dogodkov. Namesto shranjevanja trenutnega stanja entitete, aplikacija shranjuje zgodovino dogodkov, ki so privedli do tega stanja. Trenutno stanje je mogoče rekonstruirati s predvajanjem dogodkov.

Primer

Razmislite o bančni aplikaciji. Namesto shranjevanja trenutnega stanja računa, aplikacija shranjuje dogodke, kot so "Depozit", "Dvig" in "Prenos". Trenutno stanje se lahko izračuna s predvajanjem teh dogodkov po vrstnem redu.

Izvedba

Vir dogodkov običajno vključuje shranjevanje dogodkov v shrambo dogodkov, ki je specializirana baza podatkov, optimizirana za shranjevanje in pridobivanje dogodkov. Apache Kafka se pogosto uporablja kot shramba dogodkov zaradi svoje sposobnosti obvladovanja velikih količin dogodkov in zagotavljanja močnih jamstev o vrstnem redu.

Prednosti

• Revizija: Na voljo je celotna zgodovina sprememb.
• Razhroščevanje: Lažje je odpraviti težave s predvajanjem dogodkov.
• Časovne poizvedbe: Sposobnost poizvedovanja stanja aplikacije kadar koli v času.
• Ponovljivost: Sposobnost ponovnega predvajanja dogodkov za ponovno izgradnjo stanja ali ustvarjanje novih projekcij.

Slabosti

• Kompleksnost: Izvajanje vira dogodkov je lahko zapleteno.
• Shramba: Zahteva shranjevanje velike količine podatkov o dogodkih.
• Poizvedovanje: Poizvedovanje shrambe dogodkov je lahko zahtevno.

3. Ločevanje Odgovornosti Ukaza in Poizvedbe (CQRS)

CQRS je vzorec, ki ločuje operacije branja in pisanja za shrambo podatkov. Določa dva različna modela: model ukazov za obravnavo operacij pisanja in model poizvedb za obravnavo operacij branja. Ta ločitev omogoča, da se vsak model optimizira za svoj specifični namen.

Primer

V aplikaciji za e-trgovino lahko model ukazov obravnava operacije, kot so ustvarjanje naročil, posodabljanje informacij o izdelkih in obdelava plačil. Model poizvedb lahko obravnava operacije, kot so prikaz seznamov izdelkov, prikaz zgodovine naročil in ustvarjanje poročil.

Izvedba

CQRS se pogosto uporablja skupaj z virom dogodkov. Ukazi se uporabljajo za sprožitev dogodkov, ki se nato uporabijo za posodobitev modelov branja. Modeli branja se lahko optimizirajo za določene vzorce poizvedb, kar zagotavlja hitrejše in učinkovitejše delovanje branja.

Prednosti

• Učinkovitost: Operacije branja in pisanja je mogoče optimizirati neodvisno.
• Razširljivost: Modela branja in pisanja je mogoče razširiti neodvisno.
• Prilagodljivost: Modela branja in pisanja se lahko razvijata neodvisno.

Slabosti

• Kompleksnost: Izvajanje CQRS lahko znatno poveča kompleksnost.
• Končna Doslednost: Modeli branja morda ne bodo takoj dosledni modelu pisanja.

4. Zahteva-Odgovor

Medtem ko EDA spodbuja asinhrono komunikacijo, obstajajo scenariji, kjer je vzorec zahteva-odgovor še vedno potreben. V tem vzorcu storitev pošlje sporočilo zahteve drugi storitvi in čaka na sporočilo odgovora.

Primer

Uporabniški vmesnik lahko pošlje zahtevo zaledni storitvi za pridobitev informacij o uporabniškem profilu. Zaledna storitev obdela zahtevo in pošlje odgovor, ki vsebuje podatke o uporabniškem profilu.

Izvedba

Vzorec zahteva-odgovor se lahko izvede z uporabo posrednikov sporočil s podporo za semantiko zahteva-odgovor, kot je RabbitMQ. Sporočilo zahteve običajno vključuje korelacijsko ID, ki se uporablja za ujemanje sporočila odgovora z izvirno zahtevo.

Prednosti

• Enostavno: Relativno enostavno za implementacijo v primerjavi z drugimi vzorci sporočil.
• Podobno Sinhrono: Zagotavlja sinhrono podobno interakcijo prek asinhone infrastrukture za sporočanje.

Slabosti

• Tesna Povezanost: Storitve so bolj tesno povezane v primerjavi s čistimi asinhronimi vzorci.
• Blokiranje: Storitev, ki zahteva, se blokira med čakanjem na odgovor.

5. Saga

Saga je vzorec za upravljanje dolgotrajnih transakcij, ki zajemajo več storitev. V porazdeljenem sistemu lahko ena sama transakcija vključuje posodobitve več baz podatkov ali storitev. Saga zagotavlja, da se te posodobitve izvajajo dosledno, tudi v primeru napak.

Primer

Razmislite o scenariju obdelave naročil e-trgovine. Saga lahko vključuje naslednje korake: 1. Ustvarite naročilo v storitvi naročil. 2. Rezervirajte inventar v storitvi inventarja. 3. Obdelajte plačilo v storitvi plačil. 4. Pošljite naročilo v storitvi pošiljanja.

Če kateri koli od teh korakov ne uspe, mora saga kompenzirati prejšnje korake, da zagotovi, da sistem ostane v doslednem stanju. Na primer, če plačilo ne uspe, mora saga preklicati naročilo in sprostiti rezervirani inventar.

Izvedba

Obstajata dva glavna pristopa k izvajanju sag: 1. Saga, ki temelji na koreografiji: Vsaka storitev, vključena v sago, je odgovorna za objavo dogodkov, ki sprožijo naslednji korak v sagi. Ni osrednjega orkestratorja. 2. Saga, ki temelji na orkestraciji: Osrednja orkestratorska storitev upravlja sago in usklajuje vključene korake. Orkestrator pošilja ukaze sodelujočim storitvam in posluša dogodke, ki kažejo na uspeh ali neuspeh vsakega koraka.

Prednosti

• Doslednost: Zagotavlja doslednost podatkov v več storitvah.
• Odpornost na napake: Obravnava napake milostno in zagotavlja, da se sistem povrne v dosledno stanje.

Slabosti

• Kompleksnost: Izvajanje sag je lahko zapleteno, zlasti za dolgotrajne transakcije.
• Logika Kompenzacije: Zahteva izvajanje logike kompenzacije za razveljavitev učinkov neuspešnih korakov.

Izbira Pravega Vzorca Sporočil

Izbira vzorca sporočil je odvisna od specifičnih zahtev vaše aplikacije. Pri odločanju upoštevajte naslednje dejavnike:

• Zahteve glede doslednosti: Ali potrebujete močno doslednost ali končno doslednost?
• Zahteve glede latence: Kako hitro se morajo storitve odzvati na dogodke?
• Kompleksnost: Kako zapleteno je vzorec izvajati in vzdrževati?
• Razširljivost: Kako dobro se vzorec razširi za obvladovanje velikih količin dogodkov?
• Odpornost na napake: Kako dobro vzorec obravnava napake?

Tukaj je tabela, ki povzema ključne značilnosti vsakega vzorca sporočil:

Vzorec	Opis	Doslednost	Kompleksnost	Primeri Uporabe
Pub-Sub	Založniki pošiljajo sporočila temam, naročniki prejemajo sporočila od tem.	Končna	Zmerna	Obvestila, distribucija dogodkov, ločevanje storitev.
Vir Dogodkov	Shranite vse spremembe stanja aplikacije kot zaporedje dogodkov.	Močna	Visoka	Revizija, razhroščevanje, časovne poizvedbe, ponovna izgradnja stanja.
CQRS	Ločite operacije branja in pisanja v ločene modele.	Končna (za modele branja)	Visoka	Optimizacija delovanja branja in pisanja, neodvisno razširjanje operacij branja in pisanja.
Zahteva-Odgovor	Storitev pošlje zahtevo in čaka na odgovor.	Takojšnja	Enostavna	Sinhrono podobne interakcije prek asinhronih sporočil.
Saga	Upravljanje dolgotrajnih transakcij, ki zajemajo več storitev.	Končna	Visoka	Porazdeljene transakcije, zagotavljanje doslednosti podatkov v več storitvah.

Najboljše Prakse za Izvajanje Vzorcev Sporočil EDA

Tukaj je nekaj najboljših praks, ki jih morate upoštevati pri izvajanju vzorcev sporočil EDA:

• Izberite pravega posrednika sporočil: Izberite posrednika sporočil, ki ustreza zahtevam vaše aplikacije. Upoštevajte dejavnike, kot so razširljivost, zanesljivost in nabor funkcij. Priljubljene možnosti vključujejo Apache Kafka, RabbitMQ in storitve sporočanja v oblaku.
• Določite jasne sheme dogodkov: Določite jasne in dobro definirane sheme dogodkov, da zagotovite, da lahko storitve pravilno razumejo in obdelujejo dogodke. Uporabite registre shem za upravljanje in preverjanje shem dogodkov.
• Izvedite idempotentne porabnike: Zagotovite, da so vaši porabniki idempotentni, kar pomeni, da lahko večkrat obdelajo isti dogodek, ne da bi povzročili nenamerne stranske učinke. To je pomembno za obravnavanje napak in zagotavljanje, da se dogodki obdelujejo zanesljivo.
• Spremljajte svoj sistem: Spremljajte svoj sistem za odkrivanje in diagnosticiranje težav. Spremljajte ključne meritve, kot so latenca dogodkov, prepustnost sporočil in stopnje napak.
• Uporabite porazdeljeno sledenje: Uporabite porazdeljeno sledenje za sledenje dogodkom, ko tečejo skozi vaš sistem. To vam lahko pomaga prepoznati ozka grla v delovanju in odpraviti težave.
• Upoštevajte varnost: Zaščitite svoje vodilo dogodkov in čakalne vrste sporočil, da se zaščitite pred nepooblaščenim dostopom. Uporabite preverjanje pristnosti in avtorizacijo za nadzor nad tem, kdo lahko objavlja in se naroči na dogodke.
• Obravnavajte napake milostno: Izvedite mehanizme za obravnavanje napak za obravnavanje napak in zagotovite, da se dogodki obdelujejo zanesljivo. Uporabite čakalne vrste z mrtvimi črkami za shranjevanje dogodkov, ki jih ni mogoče obdelati.

Primeri iz Resničnega Sveta

EDA in z njo povezani vzorci sporočil se uporabljajo v številnih panogah in aplikacijah. Tukaj je nekaj primerov:

• E-trgovina: Obdelava naročil, upravljanje zalog, obvestila o pošiljanju.
• Finančne storitve: Odkrivanje goljufij, obdelava transakcij, upravljanje s tveganji.
• Zdravstveno varstvo: Spremljanje bolnikov, načrtovanje sestankov, upravljanje zdravstvene dokumentacije.
• IoT: Obdelava podatkov senzorjev, upravljanje naprav, daljinski nadzor.
• Družbeni mediji: Posodobitve virov, obvestila, sledenje dejavnosti uporabnikov.

Na primer, globalna storitev dostave hrane lahko uporablja EDA za upravljanje naročil. Ko stranka odda naročilo, se objavi dogodek `UstvarjenoNaročilo`. Restavracijska storitev se naroči na ta dogodek, da pripravi hrano. Storitev dostave se naroči na ta dogodek, da dodeli voznika. Plačilna storitev se naroči na ta dogodek za obdelavo plačila. Vsaka storitev deluje neodvisno in asinhrono, kar sistemu omogoča učinkovito obravnavo velikega števila naročil.

Zaključek

Arhitektura, Ki Jo Poganjajo Dogodki, je zmogljiva paradigma za izgradnjo razširljivih, odpornih in ločenih sistemov. Z razumevanjem in učinkovito uporabo vzorcev sporočil lahko razvijalci ustvarijo robustne in prilagodljive aplikacije, ki se lahko prilagodijo spreminjajočim se poslovnim zahtevam. Ta vodnik je ponudil pregled pogostih vzorcev sporočil, ki se uporabljajo v EDA, skupaj s praktičnimi primeri in najboljšimi praksami. Izbira pravega vzorca za vaše specifične potrebe je ključnega pomena za izgradnjo uspešnih sistemov, ki jih poganjajo dogodki. Ne pozabite upoštevati doslednosti, latence, kompleksnosti, razširljivosti in odpornosti na napake pri odločanju. Sprejmite moč asinhronih komunikacij in sprostite polni potencial svojih aplikacij.