ไทย

เจาะลึก Saga pattern สำหรับการจัดการ distributed transactions ในสถาปัตยกรรมไมโครเซอร์วิส ครอบคลุมถึงประโยชน์ ความท้าทาย กลยุทธ์การใช้งาน และตัวอย่างจริง

Saga Pattern: การนำไปใช้สำหรับ Distributed Transactions ใน Microservices

ในโลกของไมโครเซอร์วิส การรักษาความสอดคล้องของข้อมูลระหว่างเซอร์วิสต่างๆ อาจเป็นความท้าทายที่สำคัญ ธุรกรรมแบบ ACID (Atomicity, Consistency, Isolation, Durability) แบบดั้งเดิมที่ใช้กันทั่วไปในแอปพลิเคชันแบบ Monolithic มักไม่เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมแบบกระจาย นี่คือจุดที่ Saga pattern เข้ามามีบทบาท โดยเป็นโซลูชันที่แข็งแกร่งสำหรับการจัดการ distributed transactions และรับประกันความสมบูรณ์ของข้อมูลในไมโครเซอร์วิส

Saga Pattern คืออะไร?

Saga pattern เป็นรูปแบบการออกแบบที่ใช้จัดการลำดับของ local transactions ในไมโครเซอร์วิสหลายๆ ตัว มันเป็นวิธีการบรรลุ eventual consistency ซึ่งหมายความว่าแม้ข้อมูลอาจไม่สอดคล้องกันชั่วคราว แต่ในที่สุดมันจะมาบรรจบกันในสถานะที่สอดคล้องกัน แทนที่จะอาศัยธุรกรรมเดียวที่เป็น atomic ซึ่งครอบคลุมหลายเซอร์วิส Saga pattern จะแบ่งธุรกรรมออกเป็นชุดของธุรกรรมย่อยๆ ที่เป็นอิสระต่อกัน โดยแต่ละธุรกรรมจะดำเนินการโดยเซอร์วิสเดียว

แต่ละ local transaction ภายใน Saga จะอัปเดตฐานข้อมูลของไมโครเซอร์วิสเพียงตัวเดียว หากหนึ่งในธุรกรรมล้มเหลว Saga จะดำเนินการชุดของ compensating transactions เพื่อยกเลิกการเปลี่ยนแปลงที่ทำโดยธุรกรรมก่อนหน้า ซึ่งเป็นการย้อนกลับ (rollback) การดำเนินการโดยรวมอย่างมีประสิทธิภาพ

ทำไมต้องใช้ Saga Pattern?

มีหลายปัจจัยที่ทำให้ Saga pattern เป็นเครื่องมือที่มีค่าสำหรับการจัดการธุรกรรมในสถาปัตยกรรมไมโครเซอร์วิส:

ACID vs. BASE

การทำความเข้าใจความแตกต่างระหว่าง ACID และ BASE (Basically Available, Soft state, Eventually consistent) เป็นสิ่งสำคัญในการตัดสินใจว่าจะใช้ Saga pattern หรือไม่

สองกลยุทธ์หลักในการนำ Saga ไปใช้

มีสองวิธีหลักในการนำ Saga pattern ไปใช้: Choreography และ Orchestration

1. Choreography-Based Saga

ใน Choreography-Based Saga ไมโครเซอร์วิสแต่ละตัวจะมีส่วนร่วมใน Saga โดยการฟังสัญญาณ (event) ที่เผยแพร่โดยไมโครเซอร์วิสอื่น ๆ และตอบสนองตามนั้น ไม่มีตัวประสานงานกลาง (central orchestrator) แต่ละเซอร์วิสจะรู้หน้าที่ของตนเองและรู้ว่าเมื่อใดควรดำเนินการ

วิธีการทำงาน:

  1. Saga เริ่มต้นเมื่อไมโครเซอร์วิสเผยแพร่ event ที่บ่งชี้การเริ่มต้นของธุรกรรม
  2. ไมโครเซอร์วิสอื่น ๆ จะติดตาม (subscribe) event นี้ และเมื่อได้รับ ก็จะดำเนินการ local transaction ของตน
  3. หลังจากทำธุรกรรมเสร็จสิ้น ไมโครเซอร์วิสแต่ละตัวจะเผยแพร่ event อีกอันเพื่อบ่งชี้ความสำเร็จหรือความล้มเหลวของการดำเนินการ
  4. ไมโครเซอร์วิสอื่น ๆ จะฟังสัญญาณเหล่านี้และดำเนินการที่เหมาะสม ไม่ว่าจะเป็นการดำเนินการขั้นต่อไปใน Saga หรือเริ่มต้น compensating transactions หากเกิดข้อผิดพลาด

ตัวอย่าง: การสั่งซื้อสินค้าใน E-commerce (Choreography)

  1. Order Service: ได้รับคำสั่งซื้อใหม่และเผยแพร่ event `OrderCreated`
  2. Inventory Service: ติดตาม `OrderCreated` เมื่อได้รับ event จะตรวจสอบสต็อกสินค้า หากเพียงพอ จะสำรองสินค้าและเผยแพร่ `InventoryReserved` หากไม่เพียงพอ จะเผยแพร่ `InventoryReservationFailed`
  3. Payment Service: ติดตาม `InventoryReserved` เมื่อได้รับ event จะดำเนินการชำระเงิน หากสำเร็จ จะเผยแพร่ `PaymentProcessed` หากล้มเหลว จะเผยแพร่ `PaymentFailed`
  4. Shipping Service: ติดตาม `PaymentProcessed` เมื่อได้รับ event จะเตรียมการจัดส่งและเผยแพร่ `ShipmentPrepared`
  5. Order Service: ติดตาม `ShipmentPrepared` เมื่อได้รับ event จะทำเครื่องหมายว่าคำสั่งซื้อเสร็จสมบูรณ์
  6. การชดเชย: หากมีการเผยแพร่ `PaymentFailed` หรือ `InventoryReservationFailed` เซอร์วิสอื่น ๆ จะฟังสัญญาณและดำเนินการ compensating transactions (เช่น การปล่อยสินค้าที่สำรองไว้)

ข้อดีของ Choreography:

ข้อเสียของ Choreography:

2. Orchestration-Based Saga

ใน Orchestration-Based Saga จะมีตัวประสานงานกลาง (Orchestrator) (ซึ่งมักจะสร้างเป็นเซอร์วิสเฉพาะหรือ state machine) ทำหน้าที่จัดการ Saga และประสานงานการดำเนินการ local transactions โดยไมโครเซอร์วิสที่เข้าร่วม ตัวประสานงานจะบอกแต่ละเซอร์วิสว่าต้องทำอะไรและเมื่อไหร่

วิธีการทำงาน:

  1. Saga เริ่มต้นเมื่อ client ร้องขอให้ orchestrator เริ่มต้นธุรกรรม
  2. Orchestrator ส่งคำสั่งไปยังไมโครเซอร์วิสที่เข้าร่วมเพื่อดำเนินการ local transactions ของตน
  3. แต่ละไมโครเซอร์วิสจะดำเนินการธุรกรรมของตนและแจ้งผลความสำเร็จหรือความล้มเหลวให้ orchestrator ทราบ
  4. จากผลลัพธ์ที่ได้ orchestrator จะตัดสินใจว่าจะดำเนินการขั้นต่อไปหรือเริ่มต้น compensating transactions

ตัวอย่าง: การสั่งซื้อสินค้าใน E-commerce (Orchestration)

  1. Order Orchestrator: ได้รับคำสั่งซื้อใหม่
  2. Order Orchestrator: ส่งคำสั่งไปยัง Inventory Service เพื่อสำรองสินค้า
  3. Inventory Service: สำรองสินค้าและแจ้งให้ Order Orchestrator ทราบ
  4. Order Orchestrator: ส่งคำสั่งไปยัง Payment Service เพื่อดำเนินการชำระเงิน
  5. Payment Service: ดำเนินการชำระเงินและแจ้งให้ Order Orchestrator ทราบ
  6. Order Orchestrator: ส่งคำสั่งไปยัง Shipping Service เพื่อเตรียมการจัดส่ง
  7. Shipping Service: เตรียมการจัดส่งและแจ้งให้ Order Orchestrator ทราบ
  8. Order Orchestrator: ทำเครื่องหมายว่าคำสั่งซื้อเสร็จสมบูรณ์
  9. การชดเชย: หากขั้นตอนใดล้มเหลว Order Orchestrator จะส่งคำสั่งชดเชยไปยังเซอร์วิสที่เกี่ยวข้อง (เช่น การปล่อยสินค้าที่สำรองไว้)

ข้อดีของ Orchestration:

ข้อเสียของ Orchestration:

การนำ Compensating Transactions ไปใช้

ส่วนสำคัญของ Saga pattern คือการนำ compensating transactions ไปใช้ ธุรกรรมเหล่านี้ถูกดำเนินการเพื่อยกเลิกผลกระทบของธุรกรรมที่เสร็จสมบูรณ์ไปแล้วในกรณีที่เกิดความล้มเหลว เป้าหมายคือการนำระบบกลับสู่สถานะที่สอดคล้องกัน แม้ว่า Saga โดยรวมจะไม่สามารถดำเนินการให้เสร็จสิ้นได้

ข้อควรพิจารณาที่สำคัญสำหรับ Compensating Transactions:

ตัวอย่างของ Compensating Transactions:

ความท้าทายและข้อควรพิจารณา

แม้ว่า Saga pattern จะมีข้อดีมากมาย แต่ก็มีความท้าทายและข้อควรพิจารณาบางประการ:

กรณีการใช้งานและตัวอย่าง

Saga pattern เหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับกรณีการใช้งานที่หลากหลาย โดยเฉพาะในระบบแบบกระจายและสถาปัตยกรรมไมโครเซอร์วิส นี่คือตัวอย่างทั่วไปบางส่วน:

ตัวอย่าง: ธุรกรรมธนาคารระดับโลก

ลองจินตนาการถึงสถานการณ์ที่เกี่ยวข้องกับธุรกรรมธนาคารระดับโลกระหว่างธนาคารสองแห่งที่ตั้งอยู่ในประเทศต่างๆ ซึ่งอยู่ภายใต้กฎระเบียบและการตรวจสอบการปฏิบัติตามข้อกำหนดที่หลากหลาย Saga pattern สามารถทำให้แน่ใจได้ว่าธุรกรรมจะดำเนินไปตามขั้นตอนที่กำหนด:

  1. เริ่มต้นธุรกรรม: ลูกค้าเริ่มต้นการโอนเงินจากบัญชีของตนที่ธนาคาร A (ตั้งอยู่ในสหรัฐอเมริกา) ไปยังบัญชีของผู้รับที่ธนาคาร B (ตั้งอยู่ในเยอรมนี)
  2. ธนาคาร A - การตรวจสอบบัญชี: ธนาคาร A ตรวจสอบบัญชีของลูกค้า ตรวจสอบว่ามีเงินเพียงพอ และตรวจสอบให้แน่ใจว่าไม่มีการระงับหรือข้อจำกัดใด ๆ
  3. การตรวจสอบการปฏิบัติตามกฎระเบียบ (ธนาคาร A): ธนาคาร A ดำเนินการตรวจสอบการปฏิบัติตามกฎระเบียบเพื่อให้แน่ใจว่าธุรกรรมไม่ละเมิดกฎหมายต่อต้านการฟอกเงิน (AML) หรือมาตรการคว่ำบาตรระหว่างประเทศใดๆ
  4. การโอนเงิน (ธนาคาร A): ธนาคาร A หักเงินจากบัญชีของลูกค้าและส่งเงินไปยังสำนักหักบัญชีหรือธนาคารตัวกลาง
  5. การประมวลผลของสำนักหักบัญชี: สำนักหักบัญชีประมวลผลธุรกรรม แปลงสกุลเงิน (USD เป็น EUR) และส่งเงินไปยังธนาคาร B
  6. ธนาคาร B - การตรวจสอบบัญชี: ธนาคาร B ตรวจสอบบัญชีของผู้รับและตรวจสอบให้แน่ใจว่าบัญชีนั้นใช้งานได้และมีสิทธิ์รับเงิน
  7. การตรวจสอบการปฏิบัติตามกฎระเบียบ (ธนาคาร B): ธนาคาร B ดำเนินการตรวจสอบการปฏิบัติตามกฎระเบียบของตนเอง โดยปฏิบัติตามกฎระเบียบของเยอรมนีและสหภาพยุโรป
  8. การนำเงินเข้าบัญชี (ธนาคาร B): ธนาคาร B นำเงินเข้าบัญชีของผู้รับ
  9. การยืนยัน: ธนาคาร B ส่งข้อความยืนยันไปยังธนาคาร A ซึ่งจากนั้นจะแจ้งให้ลูกค้าทราบว่าธุรกรรมเสร็จสมบูรณ์

Compensating Transactions:

เครื่องมือและเทคโนโลยี

มีเครื่องมือและเทคโนโลยีหลายอย่างที่สามารถช่วยในการนำ Saga pattern ไปใช้:

แนวปฏิบัติที่ดีที่สุดสำหรับการนำ Saga Pattern ไปใช้

เพื่อให้การนำ Saga pattern ไปใช้มีประสิทธิภาพ ควรพิจารณาแนวปฏิบัติที่ดีที่สุดต่อไปนี้:

สรุป

Saga pattern เป็นเครื่องมือที่ทรงพลังสำหรับการจัดการ distributed transactions ในสถาปัตยกรรมไมโครเซอร์วิส ด้วยการแบ่งธุรกรรมออกเป็นชุดของธุรกรรมย่อย ๆ ที่เป็นอิสระและมีกลไกในการชดเชยความล้มเหลว Saga pattern ช่วยให้คุณสามารถรักษาความสอดคล้องของข้อมูลและสร้างระบบที่ทนทาน ขยายขนาดได้ และเชื่อมต่อกันแบบหลวมๆ แม้ว่าการนำ Saga pattern ไปใช้อาจมีความซับซ้อน แต่ประโยชน์ที่ได้รับในด้านความยืดหยุ่น ความสามารถในการขยายขนาด และความทนทาน ทำให้มันเป็นสินทรัพย์ที่มีค่าสำหรับสถาปัตยกรรมไมโครเซอร์วิส

การทำความเข้าใจในรายละเอียดปลีกย่อยของ Saga pattern ข้อดีข้อเสียระหว่าง choreography และ orchestration และความสำคัญของ compensating transactions จะช่วยให้คุณสามารถออกแบบและสร้างระบบแบบกระจายที่แข็งแกร่งซึ่งตอบสนองความต้องการของสภาพแวดล้อมทางธุรกิจที่ซับซ้อนในปัจจุบันได้ การนำ Saga pattern มาใช้เป็นก้าวหนึ่งสู่การสร้างสถาปัตยกรรมไมโครเซอร์วิสที่ทนทานและขยายขนาดได้อย่างแท้จริง สามารถจัดการได้แม้กระทั่ง distributed transactions ที่ซับซ้อนที่สุดด้วยความมั่นใจ อย่าลืมพิจารณาความต้องการและบริบทเฉพาะของคุณเมื่อนำรูปแบบนี้ไปใช้ และปรับปรุงการใช้งานของคุณอย่างต่อเนื่องตามประสบการณ์และข้อเสนอแนะจากโลกแห่งความเป็นจริง