Saga Deseni: Mikroservisler için Dağıtık İşlemlerin Uygulanması

Mikroservisler dünyasında, birden fazla servis arasında veri tutarlılığını sürdürmek önemli bir zorluk olabilir. Monolitik uygulamalarda yaygın olarak kullanılan geleneksel ACID (Atomisite, Tutarlılık, İzolasyon, Dayanıklılık) işlemleri, dağıtık ortamlar için genellikle uygun değildir. İşte bu noktada Saga deseni devreye girerek, dağıtık işlemleri yönetmek ve mikroservisler arasında veri bütünlüğünü sağlamak için sağlam bir çözüm sunar.

Saga Deseni Nedir?

Saga deseni, birden fazla mikroservis arasında bir dizi yerel işlemi yönetmek için kullanılan bir tasarım desenidir. Verinin geçici olarak tutarsız olabileceği ancak sonunda tutarlı bir duruma geleceği anlamına gelen nihai tutarlılığı (eventual consistency) sağlamanın bir yolunu sunar. Saga deseni, birden fazla servise yayılan tek bir atomik işleme güvenmek yerine, işlemi her biri tek bir servis tarafından gerçekleştirilen daha küçük, bağımsız işlemlere ayırır.

Bir Saga içindeki her yerel işlem, tek bir mikroservisin veritabanını günceller. Eğer işlemlerden biri başarısız olursa, Saga, önceki işlemlerin yaptığı değişiklikleri geri almak için bir dizi telafi edici işlem yürüterek genel operasyonu etkili bir şekilde geri alır.

Neden Saga Deseni Kullanılmalı?

Birkaç faktör, Saga desenini mikroservis mimarilerinde işlemleri yönetmek için değerli bir araç haline getirir:

• Gevşek Bağlılık: Saga'lar, mikroservisler arasında gevşek bağlılığı teşvik ederek, diğer servisleri etkilemeden bağımsız olarak gelişmelerine olanak tanır. Bu, mikroservis mimarilerinin temel bir avantajıdır.
• Ölçeklenebilirlik: Uzun süren, dağıtık işlemlerden kaçınarak, Saga'lar ölçeklenebilirliği ve performansı artırır. Her mikroservis kendi işlemlerini bağımsız olarak yönetebilir, bu da çekişmeyi azaltır ve verimi artırır.
• Dayanıklılık: Saga'lar, hatalara karşı dayanıklı olacak şekilde tasarlanmıştır. Bir işlem başarısız olursa, Saga geri alınabilir, bu da veri tutarsızlıklarını önler ve sistemin tutarlı bir durumda kalmasını sağlar.
• Esneklik: Saga deseni, birden fazla servise yayılan karmaşık iş süreçlerini yönetmede esneklik sağlar. İşlem sırasını ve hata durumunda alınacak telafi edici eylemleri tanımlamanıza olanak tanır.

ACID ve BASE Karşılaştırması

Saga desenini kullanıp kullanmamaya karar verirken ACID ve BASE (Temelde Mevcut, Esnek Durum, Nihai Tutarlılık) arasındaki farkı anlamak çok önemlidir.

• ACID (Atomisite, Tutarlılık, İzolasyon, Dayanıklılık): İşlemlerin güvenilir bir şekilde işlenmesini garanti eder. Atomisite, bir işlem içindeki tüm operasyonların ya hep ya hiç başarılı olmasını sağlar. Tutarlılık, bir işlemin veritabanını bir geçerli durumdan diğerine dönüştürmesini sağlar. İzolasyon, eş zamanlı işlemlerin birbirine müdahale etmemesini sağlar. Dayanıklılık, bir işlem onaylandıktan sonra bir sistem arızası durumunda bile öyle kalmasını sağlar.
• BASE (Temelde Mevcut, Esnek Durum, Nihai Tutarlılık): Bu, dağıtık sistemler için tasarlanmış farklı bir yaklaşımdır. Temelde Mevcut, sistemin çoğu zaman kullanılabilir olduğu anlamına gelir. Esnek Durum, sistemin durumunun girdi olmadan bile zamanla değişebileceği anlamına gelir. Nihai Tutarlılık, sistemin girdi almayı bıraktığında eninde sonunda tutarlı hale geleceği anlamına gelir. Saga deseni, BASE ilkeleriyle uyumludur.

İki Ana Saga Uygulama Stratejisi

Saga desenini uygulamanın iki temel yolu vardır: Koreografi ve Orkestrasyon.

1. Koreografi Tabanlı Saga

Koreografi tabanlı bir Saga'da, her mikroservis, diğer mikroservisler tarafından yayınlanan olayları dinleyerek ve buna göre tepki vererek Saga'ya katılır. Merkezi bir orkestratör yoktur; her servis kendi sorumluluklarını ve eylemlerini ne zaman gerçekleştireceğini bilir.

Nasıl Çalışır:

1. Saga, bir mikroservisin işlemin başlangıcını belirten bir olay yayınlamasıyla başlar.
2. Diğer mikroservisler bu olaya abone olur ve olayı aldıklarında yerel işlemlerini gerçekleştirirler.
3. İşlemlerini tamamladıktan sonra, her mikroservis operasyonunun başarısını veya başarısızlığını belirten başka bir olay yayınlar.
4. Diğer mikroservisler bu olayları dinler ve Saga'nın bir sonraki adımına geçmek veya bir hata meydana gelirse telafi edici işlemleri başlatmak gibi uygun eylemleri gerçekleştirir.

Örnek: E-ticaret Sipariş Verme (Koreografi)

1. Sipariş Servisi: Yeni bir sipariş talebi alır ve bir `OrderCreated` olayı yayınlar.
2. Envanter Servisi: `OrderCreated` olayına abone olur. Olayı aldığında envanteri kontrol eder. Yeterliyse, ürünleri rezerve eder ve `InventoryReserved` olayını yayınlar. Yetersizse, `InventoryReservationFailed` olayını yayınlar.
3. Ödeme Servisi: `InventoryReserved` olayına abone olur. Olayı aldığında ödemeyi işler. Başarılı olursa, `PaymentProcessed` olayını yayınlar. Başarısız olursa, `PaymentFailed` olayını yayınlar.
4. Kargo Servisi: `PaymentProcessed` olayına abone olur. Olayı aldığında gönderiyi hazırlar ve `ShipmentPrepared` olayını yayınlar.
5. Sipariş Servisi: `ShipmentPrepared` olayına abone olur. Olayı aldığında siparişi tamamlandı olarak işaretler.
6. Telafi: `PaymentFailed` veya `InventoryReservationFailed` olayı yayınlanırsa, diğer servisler dinler ve telafi edici işlemleri gerçekleştirir (örneğin, rezerve edilen envanteri serbest bırakma).

Koreografinin Avantajları:

• Basitlik: Basit iş akışları için uygulanması daha kolaydır.
• Merkeziyetsiz: Mikroservislerin gevşek bağlılığını ve bağımsız gelişimini teşvik eder.

Koreografinin Dezavantajları:

• Karmaşıklık: Saga'daki katılımcı sayısı arttıkça yönetimi karmaşık hale gelebilir.
• Görünürlük: Saga'nın genel ilerlemesini ve durumunu izlemek zordur.
• Bağlılık: Gevşek bağlılığı teşvik etse de, servislerin hala diğer servisler tarafından yayınlanan olaylardan haberdar olması gerekir.

2. Orkestrasyon Tabanlı Saga

Orkestrasyon tabanlı bir Saga'da, merkezi bir orkestratör (genellikle adanmış bir servis veya bir durum makinesi olarak uygulanır) Saga'yı yönetir ve katılımcı mikroservisler tarafından yerel işlemlerin yürütülmesini koordine eder. Orkestratör, her servise ne yapacağını ve ne zaman yapacağını söyler.

Nasıl Çalışır:

1. Saga, bir istemcinin orkestratörden işlemi başlatmasını istemesiyle başlar.
2. Orkestratör, katılımcı mikroservislere yerel işlemlerini gerçekleştirmeleri için komutlar gönderir.
3. Her mikroservis işlemini gerçekleştirir ve orkestratöre başarıyı veya başarısızlığı bildirir.
4. Sonuca bağlı olarak, orkestratör bir sonraki adıma geçip geçmeyeceğine veya telafi edici işlemleri başlatıp başlatmayacağına karar verir.

Örnek: E-ticaret Sipariş Verme (Orkestrasyon)

1. Sipariş Orkestratörü: Yeni bir sipariş talebi alır.
2. Sipariş Orkestratörü: Envanter Servisi'ne ürünleri rezerve etmesi için bir komut gönderir.
3. Envanter Servisi: Ürünleri rezerve eder ve Sipariş Orkestratörü'ne bildirir.
4. Sipariş Orkestratörü: Ödeme Servisi'ne ödemeyi işlemesi için bir komut gönderir.
5. Ödeme Servisi: Ödemeyi işler ve Sipariş Orkestratörü'ne bildirir.
6. Sipariş Orkestratörü: Kargo Servisi'ne gönderiyi hazırlaması için bir komut gönderir.
7. Kargo Servisi: Gönderiyi hazırlar ve Sipariş Orkestratörü'ne bildirir.
8. Sipariş Orkestratörü: Siparişi tamamlandı olarak işaretler.
9. Telafi: Herhangi bir adım başarısız olursa, Sipariş Orkestratörü ilgili servislere telafi edici komutlar gönderir (örneğin, rezerve edilen envanteri serbest bırakma).

Orkestrasyonun Avantajları:

• Merkezi Kontrol: Saga'yı merkezi bir noktadan yönetmek ve izlemek daha kolaydır.
• Geliştirilmiş Görünürlük: Orkestratör, Saga'nın genel ilerlemesi ve durumu hakkında net bir görünüm sağlar.
• Azaltılmış Bağlılık: Mikroservislerin yalnızca orkestratörle iletişim kurması gerekir, bu da aralarındaki doğrudan bağımlılıkları azaltır.

Orkestrasyonun Dezavantajları:

• Karmaşıklık: Başlangıçta, özellikle basit iş akışları için uygulanması daha karmaşık olabilir.
• Tek Hata Noktası: Orkestratör tek bir hata noktası haline gelebilir, ancak bu durum yedeklilik ve hata toleransı önlemleriyle azaltılabilir.

Telafi Edici İşlemlerin Uygulanması

Saga deseninin çok önemli bir yönü, telafi edici işlemlerin uygulanmasıdır. Bu işlemler, başarısızlık durumunda önceden tamamlanmış işlemlerin etkilerini geri almak için yürütülür. Amaç, genel Saga tamamlanamasa bile sistemi tutarlı bir duruma geri getirmektir.

Telafi Edici İşlemler İçin Temel Hususlar:

• Idempotent Olma: Telafi edici işlemler idempotent olmalıdır, yani sonucu değiştirmeden birden çok kez yürütülebilir olmalıdırlar. Bu önemlidir çünkü hatalar herhangi bir noktada meydana gelebilir ve telafi edici işlem yeniden denenebilir.
• Hataların Ele Alınması: Telafi edici işlemler de başarısız olabilir. Telafi edici işlemlerdeki hataları ele almak için yeniden deneme, hataları günlüğe kaydetme ve yöneticileri uyarma gibi bir stratejiniz olmalıdır.
• Veri Tutarlılığı: Telafi edici işlemler, verilerin tutarlı kalmasını sağlamalıdır. Bu, verileri önceki durumuna geri yüklemeyi, yeni oluşturulan verileri silmeyi veya verileri işlemin iptalini yansıtacak şekilde güncellemeyi içerebilir.

Telafi Edici İşlem Örnekleri:

• Envanter Servisi: Envanter Servisi ürünleri rezerve ettiyse ancak ödeme başarısız olduysa, telafi edici işlem rezerve edilen ürünleri serbest bırakmak olacaktır.
• Ödeme Servisi: Ödeme Servisi bir ödemeyi işlediyse ancak kargo başarısız olduysa, telafi edici işlem bir geri ödeme yapmayı içerebilir.

Zorluklar ve Dikkat Edilmesi Gerekenler

Saga deseni önemli avantajlar sunarken, bazı zorluklar ve dikkat edilmesi gereken hususlar da ortaya çıkarır:

• Karmaşıklık: Saga desenini uygulamak, özellikle karmaşık iş süreçleri için karmaşık olabilir. Dikkatli planlama ve tasarım esastır.
• Nihai Tutarlılık: Saga deseni nihai tutarlılık sağlar, bu da verilerin geçici olarak tutarsız olabileceği anlamına gelir. Bu, güçlü tutarlılık garantileri gerektiren uygulamalar için bir endişe kaynağı olabilir.
• Test Etme: Saga'ları test etmek, dağıtık doğaları ve çeşitli noktalarda hata potansiyeli nedeniyle zorlayıcı olabilir.
• İzleme: Saga'ların ilerlemesini ve durumunu izlemek, sorunları belirlemek ve çözmek için çok önemlidir. Uygun izleme araçlarına ve süreçlerine sahip olmanız gerekir.
• Idempotent Olma: İşlemlerin ve telafi edici işlemlerin idempotent olmasını sağlamak, veri tutarsızlıklarını önlemek için çok önemlidir.
• İzolasyon: Saga'lar birden fazla yerel işlem içerdiğinden, izolasyon bir endişe kaynağı olabilir. Anlamsal kilitler veya iyimser kilitleme gibi stratejiler gerekebilir.

Kullanım Alanları ve Örnekler

Saga deseni, özellikle dağıtık sistemlerde ve mikroservis mimarilerinde çeşitli kullanım durumları için çok uygundur. İşte bazı yaygın örnekler:

• E-ticaret Sipariş Yönetimi: Yukarıdaki örneklerde gösterildiği gibi, Saga deseni, sipariş oluşturmadan ödeme işlemine ve kargoya kadar tüm sipariş yaşam döngüsünü yönetmek için kullanılabilir.
• Finansal İşlemler: Saga deseni, para transferleri, kredi başvuruları ve sigorta talepleri gibi birden fazla sistemi içeren karmaşık finansal işlemleri yönetmek için kullanılabilir.
• Tedarik Zinciri Yönetimi: Saga deseni, üreticiler, distribütörler ve perakendeciler gibi bir tedarik zincirindeki birden fazla kuruluş arasındaki faaliyetleri koordine etmek için kullanılabilir.
• Sağlık Sistemleri: Saga deseni, hasta kayıtlarını yönetmek ve farklı departmanlar ve sağlayıcılar arasında bakımı koordine etmek için kullanılabilir.

Örnek: Küresel Bankacılık İşlemi

Farklı ülkelerde bulunan, çeşitli düzenlemelere ve uyumluluk kontrollerine tabi iki farklı banka arasında küresel bir bankacılık işlemi içeren bir senaryo düşünün. Saga deseni, işlemin tanımlanmış adımları takip etmesini sağlayabilir:

1. İşlemi Başlatma: Müşteri, ABD'de bulunan Banka A'daki hesabından, Almanya'da bulunan Banka B'deki bir alıcının hesabına para transferi başlatır.
2. Banka A - Hesap Doğrulama: Banka A, müşterinin hesabını doğrular, yeterli bakiye olup olmadığını kontrol eder ve herhangi bir bloke veya kısıtlama olmadığını teyit eder.
3. Uyumluluk Kontrolü (Banka A): Banka A, işlemin kara para aklamayı önleme (AML) düzenlemelerini veya herhangi bir uluslararası yaptırımı ihlal etmediğinden emin olmak için bir uyumluluk kontrolü yapar.
4. Para Transferi (Banka A): Banka A, müşterinin hesabından borç kaydeder ve parayı bir takas odasına veya aracı bankaya gönderir.
5. Takas Odası İşlemi: Takas odası işlemi işler, para birimi dönüşümünü (USD'den EUR'ya) gerçekleştirir ve parayı Banka B'ye yönlendirir.
6. Banka B - Hesap Doğrulama: Banka B, alıcının hesabını doğrular ve aktif olduğundan ve para almaya uygun olduğundan emin olur.
7. Uyumluluk Kontrolü (Banka B): Banka B, Alman ve AB düzenlemelerine uygun olarak kendi uyumluluk kontrolünü yapar.
8. Hesaba Alacak Kaydetme (Banka B): Banka B, alıcının hesabına alacak kaydeder.
9. Onay: Banka B, Banka A'ya bir onay mesajı gönderir, bu da daha sonra müşteriye işlemin tamamlandığını bildirir.

Telafi Edici İşlemler:

• Banka A'daki uyumluluk kontrolü başarısız olursa, işlem iptal edilir ve müşterinin hesabından borç kaydedilmez.
• Banka B'deki uyumluluk kontrolü başarısız olursa, para Banka A'ya iade edilir ve müşterinin hesabına geri alacak kaydedilir.
• Takas odasında para birimi dönüşümü veya yönlendirme ile ilgili sorunlar olursa, işlem tersine çevrilir ve para Banka A'ya iade edilir.

Araçlar ve Teknolojiler

Saga desenini uygulamada yardımcı olabilecek birkaç araç ve teknoloji bulunmaktadır:

• Mesaj Kuyrukları: Apache Kafka, RabbitMQ ve Amazon SQS, koreografi tabanlı bir Saga'da olayları yayınlamak ve bunlara abone olmak için kullanılabilir.
• İş Akışı Motorları: Camunda, Zeebe ve Apache Airflow, orkestratörleri uygulamak ve karmaşık iş akışlarını yönetmek için kullanılabilir.
• Event Sourcing: Event sourcing, bir Saga'daki olayların geçmişini izlemek ve başarısızlık durumunda geri almayı kolaylaştırmak için kullanılabilir.
• Dağıtık İşlem Yöneticileri: Atomikos gibi bazı dağıtık işlem yöneticileri, birden fazla servis arasında işlemleri koordine etmek için kullanılabilir. Ancak, dağıtık ortamlardaki doğal sınırlamaları nedeniyle tüm mikroservis mimarileri için uygun olmayabilirler.
• Saga Framework'leri: Saga desenini uygulamak için soyutlamalar ve araçlar sağlayan Saga framework'leri de bulunmaktadır.

Saga Desenini Uygulamak için En İyi Pratikler

Saga desenini etkili bir şekilde uygulamak için aşağıdaki en iyi pratikleri göz önünde bulundurun:

• Dikkatli Tasarım: İş gereksinimlerinizi kapsamlı bir şekilde analiz edin ve Saga'yı buna göre tasarlayın. Katılımcı mikroservisleri, işlem sırasını ve telafi edici eylemleri belirleyin.
• Idempotent Olma: Tüm işlemlerin ve telafi edici işlemlerin idempotent olduğundan emin olun.
• Hata Yönetimi: Saga'nın herhangi bir noktasındaki hatalarla başa çıkmak için sağlam hata yönetimi mekanizmaları uygulayın.
• İzleme ve Günlüğe Kaydetme: Saga'ların ilerlemesini ve durumunu izlemek için kapsamlı izleme ve günlüğe kaydetme uygulayın.
• Test Etme: Saga'larınızın doğru çalıştığından ve hataları zarif bir şekilde ele aldığından emin olmak için kapsamlı bir şekilde test edin.
• Anlamsal Kilitler: Farklı Saga'lar tarafından aynı veriye eş zamanlı güncellemeleri önlemek için anlamsal kilitler uygulayın.
• İyimser Kilitleme: Eş zamanlı işlemler arasındaki çakışmaları tespit etmek ve önlemek için iyimser kilitleme kullanın.
• Doğru Uygulama Stratejisini Seçin: Koreografi ve orkestrasyon arasındaki değiş tokuşları dikkatlice düşünün ve ihtiyaçlarınıza en uygun stratejiyi seçin.
• Açık Telafi Politikaları Tanımlayın: Telafinin hangi koşullarda tetikleneceği ve alınacak belirli eylemler de dahil olmak üzere telafiyi ele almak için açık politikalar oluşturun.

Sonuç

Saga deseni, mikroservis mimarilerinde dağıtık işlemleri yönetmek için güçlü bir araçtır. İşlemleri daha küçük, bağımsız işlemlere ayırarak ve başarısızlıkları telafi etmek için bir mekanizma sağlayarak, Saga deseni veri tutarlılığını korumanıza ve dayanıklı, ölçeklenebilir ve gevşek bağlı sistemler kurmanıza olanak tanır. Saga desenini uygulamak karmaşık olabilse de, esneklik, ölçeklenebilirlik ve dayanıklılık açısından sunduğu faydalar, onu herhangi bir mikroservis mimarisi için değerli bir varlık haline getirir.

Saga deseninin inceliklerini, koreografi ve orkestrasyon arasındaki değiş tokuşları ve telafi edici işlemlerin önemini anlamak, günümüzün karmaşık iş ortamlarının taleplerini karşılayan sağlam dağıtık sistemler tasarlamanız ve uygulamanız için sizi güçlendirecektir. Saga desenini benimsemek, en karmaşık dağıtık işlemleri bile güvenle yürütebilen, gerçekten dayanıklı ve ölçeklenebilir mikroservis mimarileri oluşturmaya yönelik bir adımdır. Bu deseni uygularken özel ihtiyaçlarınızı ve bağlamınızı göz önünde bulundurmayı ve uygulamanızı gerçek dünya deneyimine ve geri bildirimlere dayanarak sürekli olarak iyileştirmeyi unutmayın.