Xabarlar Navbatini Loyihalash: Xabarlar Tartibini Ta'minlash Kafolatlari

Xabarlar navbatlari zamonaviy taqsimlangan tizimlarning asosiy qurilish bloki bo‘lib, xizmatlar o‘rtasida asinxron aloqani ta’minlaydi, masshtablanuvchanlikni yaxshilaydi va barqarorlikni oshiradi. Biroq, xabarlarning yuborilgan tartibda qayta ishlanishini ta'minlash ko'plab ilovalar uchun muhim talabdir. Ushbu blog posti taqsimlangan xabar navbatlarida xabar tartibini saqlash muammolarini o'rganadi va turli dizayn strategiyalari va murosalar bo'yicha keng qamrovli qo'llanmani taqdim etadi.

Nima uchun Xabar Tartibi Muhim

Xabar tartibi ma'lumotlar barqarorligi va dastur mantig'ini saqlab qolish uchun hodisalar ketma-ketligi muhim bo'lgan stsenariylarda hal qiluvchi ahamiyatga ega. Quyidagi misollarni ko'rib chiqing:

• Moliyaviy operatsiyalar: Bank tizimida debet va kredit operatsiyalari overdraftlar yoki noto'g'ri balanslarning oldini olish uchun to'g'ri tartibda qayta ishlanishi kerak. Kredit xabaridan keyin kelgan debet xabari hisobning noto'g'ri holatiga olib kelishi mumkin.
• Buyurtmalarni qayta ishlash: Elektron tijorat platformasida buyurtmani joylashtirish, to'lovni qayta ishlash va jo'natishni tasdiqlash xabarlari mijozlarga muammosiz tajriba va inventarizatsiyani to'g'ri boshqarishni ta'minlash uchun to'g'ri ketma-ketlikda qayta ishlanishi kerak.
• Hodisalar manbasi (Event Sourcing): Hodisalar manbasiga asoslangan tizimda hodisalar tartibi ilovaning holatini ifodalaydi. Hodisalarni tartibsiz qayta ishlash ma'lumotlarning buzilishi va nomuvofiqliklarga olib kelishi mumkin.
• Ijtimoiy tarmoq tasmalarida: Yakuniy izchillik ko'pincha maqbul bo'lsa-da, postlarni xronologik tartibda ko'rsatmaslik foydalanuvchi uchun noqulay tajriba bo'lishi mumkin. Ko'pincha real vaqtga yaqin tartiblash talab etiladi.
• Inventarizatsiyani boshqarish: Inventarizatsiya darajasini yangilashda, ayniqsa taqsimlangan muhitda, zaxira qo'shish va ayirishlar to'g'ri tartibda qayta ishlanishini ta'minlash aniqlik uchun juda muhimdir. Sotuvning tegishli zaxira qo'shilishidan (qaytarib berish tufayli) oldin qayta ishlanadigan stsenariy noto'g'ri zaxira darajalariga va potentsial haddan tashqari sotuvga olib kelishi mumkin.

Xabar tartibini saqlay olmaslik ma'lumotlarning buzilishiga, ilovaning noto'g'ri holatiga va foydalanuvchi tajribasining yomonlashishiga olib kelishi mumkin. Shu sababli, xabar navbatini loyihalashda xabar tartibi kafolatlarini diqqat bilan ko'rib chiqish muhimdir.

Xabar Tartibini Saqlash Muammolari

Taqsimlangan xabar navbatida xabar tartibini saqlash bir necha omillar tufayli qiyin:

• Taqsimlangan arxitektura: Xabarlar navbatlari ko'pincha bir nechta brokerlar yoki tugunlar bilan taqsimlangan muhitda ishlaydi. Barcha tugunlar bo'ylab xabarlarning bir xil tartibda qayta ishlanishini ta'minlash qiyin.
• Bir vaqtda ishlash: Bir nechta iste'molchilar bir vaqtning o'zida xabarlarni qayta ishlashi mumkin, bu esa tartibsiz qayta ishlashga olib kelishi mumkin.
• Nosozliklar: Tugunlarning ishdan chiqishi, tarmoq bo'linishlari yoki iste'molchilarning ishdan chiqishi xabarlarni qayta ishlashni buzishi va tartiblash muammolariga olib kelishi mumkin.
• Xabarlarni qayta urinishlar: Muvaffaqiyatsiz xabarlarni qayta urinish, agar qayta urinilgan xabar keyingi xabarlardan oldin qayta ishlansa, tartiblash muammolarini keltirib chiqarishi mumkin.
• Yukni muvozanatlash: Yukni muvozanatlash strategiyalari yordamida xabarlarni bir nechta iste'molchilar o'rtasida taqsimlash bexosdan xabarlarning tartibsiz qayta ishlanishiga olib kelishi mumkin.

Xabar Tartibini Ta'minlash Strategiyalari

Taqsimlangan xabar navbatlarida xabar tartibini ta'minlash uchun bir nechta strategiyalarni qo'llash mumkin. Har bir strategiya ishlash, masshtablanuvchanlik va murakkablik nuqtai nazaridan o'zining murosalariga ega.

1. Yagona Navbat, Yagona Iste'molchi

Eng oddiy yondashuv - bu yagona navbat va yagona iste'molchidan foydalanish. Bu xabarlarning qabul qilingan tartibda qayta ishlanishini kafolatlaydi. Biroq, bu yondashuv masshtablanuvchanlik va o'tkazuvchanlikni cheklaydi, chunki bir vaqtning o'zida faqat bitta iste'molchi xabarlarni qayta ishlashi mumkin. Ushbu yondashuv kichik hajmli, tartib muhim bo'lgan stsenariylar uchun, masalan, kichik moliyaviy muassasa uchun pul o'tkazmalarini birma-bir qayta ishlash uchun maqbuldir.

Afzalliklari:

• Amalga oshirish oson
• Qat'iy tartibni kafolatlaydi

Kamchiliklari:

• Cheklangan masshtablanuvchanlik va o'tkazuvchanlik
• Yagona nosozlik nuqtasi

2. Tartiblash Kalitlari Bilan Bo'laklarga Bo'lish (Partitioning)

Ko'proq masshtablanuvchan yondashuv - navbatni tartiblash kalitiga asoslanib bo'laklarga bo'lishdir. Bir xil tartiblash kalitiga ega bo'lgan xabarlar bir xil bo'lakka yetkazilishi kafolatlanadi va iste'molchilar har bir bo'lakdagi xabarlarni tartib bilan qayta ishlaydilar. Umumiy tartiblash kalitlari foydalanuvchi ID, buyurtma ID yoki hisob raqami bo'lishi mumkin. Bu har bir kalit ichidagi tartibni saqlagan holda turli tartiblash kalitlariga ega bo'lgan xabarlarni parallel ravishda qayta ishlash imkonini beradi.

Misol:

Ma'lum bir buyurtma bilan bog'liq xabarlarni tartib bilan qayta ishlash kerak bo'lgan elektron tijorat platformasini ko'rib chiqing. Buyurtma ID tartiblash kaliti sifatida ishlatilishi mumkin. 123-buyurtma ID bilan bog'liq barcha xabarlar (masalan, buyurtmani joylashtirish, to'lovni tasdiqlash, jo'natish yangilanishlari) bir xil bo'lakka yo'naltiriladi va tartib bilan qayta ishlanadi. Boshqa buyurtma ID (masalan, 456-buyurtma ID) bilan bog'liq xabarlar boshqa bo'lakda bir vaqtning o'zida qayta ishlanishi mumkin.

Apache Kafka va Apache Pulsar kabi mashhur xabar navbati tizimlari tartiblash kalitlari bilan bo'laklarga bo'lishni o'rnatilgan holda qo'llab-quvvatlaydi.

Afzalliklari:

• Yagona navbatga nisbatan yaxshilangan masshtablanuvchanlik va o'tkazuvchanlik
• Har bir bo'lak ichida tartibni kafolatlaydi

Kamchiliklari:

• Tartiblash kalitini diqqat bilan tanlashni talab qiladi
• Tartiblash kalitlarining notekis taqsimlanishi "issiq" bo'laklarga olib kelishi mumkin
• Bo'laklar va iste'molchilarni boshqarishdagi murakkablik

3. Ketma-ketlik Raqamlari

Yana bir yondashuv - xabarlarga ketma-ketlik raqamlarini belgilash va iste'molchilarning xabarlarni ketma-ketlik raqamlari tartibida qayta ishlashini ta'minlashdir. Bunga tartibsiz kelgan xabarlarni buferlash va oldingi xabarlar qayta ishlanganida ularni chiqarish orqali erishish mumkin. Bu yetishmayotgan xabarlarni aniqlash va qayta uzatishni so'rash uchun mexanizmni talab qiladi.

Misol:

Taqsimlangan jurnal tizimi bir nechta serverlardan jurnal xabarlarini qabul qiladi. Har bir server o'zining jurnal xabarlariga ketma-ketlik raqamini belgilaydi. Jurnal agregatori xabarlarni buferlaydi va ularni ketma-ketlik raqamlari tartibida qayta ishlaydi, bu esa tarmoq kechikishlari tufayli tartibsiz kelgan taqdirda ham jurnal hodisalarining to'g'ri tartiblanishini ta'minlaydi.

Afzalliklari:

• Tartibsiz xabarlarni qayta ishlashda moslashuvchanlikni ta'minlaydi
• Har qanday xabar navbati tizimi bilan ishlatilishi mumkin

Kamchiliklari:

• Iste'molchi tomonida buferlash va qayta tartiblash mantig'ini talab qiladi
• Yetishmayotgan xabarlar va qayta urinishlarni boshqarishdagi murakkablikning ortishi
• Buferlash tufayli kechikishning ortish ehtimoli

4. Idempotent Iste'molchilar

Idempotentlik - bu operatsiyaning dastlabki qo'llanilishidan tashqari natijani o'zgartirmasdan bir necha marta qo'llanilishi mumkin bo'lgan xususiyatidir. Agar iste'molchilar idempotent qilib loyihalashtirilsa, ular nomuvofiqliklarga olib kelmasdan xabarlarni bir necha marta xavfsiz qayta ishlashi mumkin. Bu kamida bir marta yetkazib berish semantikasiga imkon beradi, bunda xabarlar kamida bir marta yetkazilishi kafolatlanadi, lekin bir necha marta yetkazilishi mumkin. Bu qat'iy tartibni kafolatlamasa-da, uni ketma-ketlik raqamlari kabi boshqa usullar bilan birlashtirib, xabarlar dastlab tartibsiz kelgan taqdirda ham yakuniy izchillikni ta'minlash mumkin.

Misol:

To'lovlarni qayta ishlash tizimida iste'molchi to'lovni tasdiqlash xabarlarini qabul qiladi. Iste'molchi ma'lumotlar bazasiga so'rov yuborib, to'lov allaqachon qayta ishlanganligini tekshiradi. Agar to'lov allaqachon qayta ishlangan bo'lsa, iste'molchi xabarni e'tiborsiz qoldiradi. Aks holda, u to'lovni qayta ishlaydi va ma'lumotlar bazasini yangilaydi. Bu bir xil to'lovni tasdiqlash xabari bir necha marta qabul qilingan taqdirda ham to'lov faqat bir marta qayta ishlanishini ta'minlaydi.

Afzalliklari:

• Kamida bir marta yetkazib berishga ruxsat berib, xabar navbati dizaynini soddalashtiradi
• Xabarlarning takrorlanishi ta'sirini kamaytiradi

Kamchiliklari:

• Idempotentlikni ta'minlash uchun iste'molchilarni diqqat bilan loyihalashni talab qiladi
• Iste'molchi mantig'iga murakkablik qo'shadi
• Xabar tartibini kafolatlamaydi

5. Tranzaksiyaviy Chiqish Qutisi Namunasi (Transactional Outbox Pattern)

Tranzaksiyaviy Chiqish Qutisi namunasi - bu xabarlarning ma'lumotlar bazasi tranzaktsiyasining bir qismi sifatida xabar navbatiga ishonchli tarzda nashr etilishini ta'minlaydigan dizayn namunasidir. Bu xabarlar faqat ma'lumotlar bazasi tranzaktsiyasi muvaffaqiyatli bo'lganda nashr etilishini va xabarni nashr etishdan oldin dastur ishdan chiqsa, xabarlar yo'qolmasligini kafolatlaydi. Garchi asosan ishonchli xabar yetkazib berishga qaratilgan bo'lsa-da, u ma'lum bir ob'ekt bilan bog'liq xabarlarning tartibli yetkazilishini ta'minlash uchun bo'laklarga bo'lish bilan birgalikda ishlatilishi mumkin.

U qanday ishlaydi:

1. Ilova ma'lumotlar bazasini yangilashi va xabar nashr etishi kerak bo'lganda, u ma'lumotlarni yangilash bilan bir xil ma'lumotlar bazasi tranzaktsiyasi ichida "chiqish qutisi" jadvaliga xabar kiritadi.
2. Alohida jarayon (masalan, ma'lumotlar bazasi tranzaksiya jurnali kuzatuvchisi yoki rejalashtirilgan vazifa) chiqish qutisi jadvalini kuzatib boradi.
3. Ushbu jarayon chiqish qutisi jadvalidagi xabarlarni o'qiydi va ularni xabar navbatiga nashr etadi.
4. Xabar muvaffaqiyatli nashr etilgandan so'ng, jarayon xabarni chiqish qutisi jadvalidan yuborilgan deb belgilaydi (yoki o'chirib tashlaydi).

Misol:

Yangi mijoz buyurtmasi joylashtirilganda, ilova buyurtma tafsilotlarini `orders` jadvaliga va tegishli xabarni `outbox` jadvaliga kiritadi, bularning barchasi bir xil ma'lumotlar bazasi tranzaktsiyasi ichida. `outbox` jadvalidagi xabar yangi buyurtma haqidagi ma'lumotlarni o'z ichiga oladi. Alohida jarayon ushbu xabarni o'qiydi va uni `new_orders` navbatiga nashr etadi. Bu xabar faqat buyurtma ma'lumotlar bazasida muvaffaqiyatli yaratilgan taqdirda nashr etilishini va ilova uni nashr etishdan oldin ishdan chiqsa, xabar yo'qolmasligini ta'minlaydi. Bundan tashqari, xabar navbatiga nashr etishda mijoz ID'sini bo'lak kaliti sifatida ishlatish ushbu mijoz bilan bog'liq barcha xabarlarning tartib bilan qayta ishlanishini ta'minlaydi.

Afzalliklari:

• Ma'lumotlar bazasi yangilanishlari va xabar nashr etish o'rtasida ishonchli xabar yetkazib berish va atomiklikni kafolatlaydi.
• Bog'liq xabarlarning tartibli yetkazilishini ta'minlash uchun bo'laklarga bo'lish bilan birlashtirilishi mumkin.

Kamchiliklari:

• Ilovaga murakkablik qo'shadi va chiqish qutisi jadvalini kuzatish uchun alohida jarayonni talab qiladi.
• Ma'lumotlar nomuvofiqliklarini oldini olish uchun ma'lumotlar bazasi tranzaksiya izolyatsiyasi darajalarini diqqat bilan ko'rib chiqishni talab qiladi.

To'g'ri Strategiyani Tanlash

Xabar tartibini ta'minlash uchun eng yaxshi strategiya ilovaning o'ziga xos talablariga bog'liq. Quyidagi omillarni ko'rib chiqing:

• Masshtablanuvchanlik talablari: Qancha o'tkazuvchanlik talab qilinadi? Ilova yagona iste'molchiga toqat qila oladimi yoki bo'laklarga bo'lish kerakmi?
• Tartiblash talablari: Barcha xabarlar uchun qat'iy tartib talab qilinadimi yoki tartib faqat bog'liq xabarlar uchun muhimmi?
• Murakkablik: Ilova qancha murakkablikka toqat qila oladi? Yagona navbat kabi oddiy yechimlar amalga oshirish osonroq, lekin yaxshi masshtablanmasligi mumkin.
• Nosozliklarga bardoshlilik: Tizim nosozliklarga qanchalik chidamli bo'lishi kerak?
• Kechikish talablari: Xabarlar qanchalik tez qayta ishlanishi kerak? Buferlash va qayta tartiblash kechikishni oshirishi mumkin.
• Xabar navbati tizimi imkoniyatlari: Tanlangan xabar navbati tizimi qanday tartiblash xususiyatlarini taqdim etadi?

To'g'ri strategiyani tanlashga yordam beradigan qarorlar bo'yicha qo'llanma:

• Qat'iy Tartib, Past O'tkazuvchanlik: Yagona Navbat, Yagona Iste'molchi
• Kontekst ichida tartiblangan xabarlar (masalan, foydalanuvchi, buyurtma), Yuqori O'tkazuvchanlik: Tartiblash Kalitlari Bilan Bo'laklarga Bo'lish
• Vaqti-vaqti bilan tartibsiz xabarlarni qayta ishlash, Moslashuvchanlik: Buferlash bilan Ketma-ketlik Raqamlari
• Kamida bir marta yetkazib berish, Xabarlarning takrorlanishiga toqat qilinadi: Idempotent Iste'molchilar
• Ma'lumotlar bazasi yangilanishlari va xabar nashr etish o'rtasidagi atomiklikni ta'minlash: Tranzaksiyaviy Chiqish Qutisi Namunasi (tartibli yetkazib berish uchun bo'laklarga bo'lish bilan birlashtirilishi mumkin)

Xabar Navbati Tizimini Ko'rib Chiqish

Turli xabar navbati tizimlari xabar tartibini qo'llab-quvvatlashning turli darajalarini taklif qiladi. Xabar navbati tizimini tanlashda quyidagilarni ko'rib chiqing:

• Tartiblash kafolatlari: Tizim qat'iy tartibni ta'minlaydimi yoki faqat bo'lak ichida tartibni kafolatlaydimi?
• Bo'laklarga bo'lishni qo'llab-quvvatlash: Tizim tartiblash kalitlari bilan bo'laklarga bo'lishni qo'llab-quvvatlaydimi?
• Faqat bir marta semantikasi: Tizim faqat bir marta semantikasini ta'minlaydimi yoki faqat kamida bir marta yoki ko'pi bilan bir marta semantikasini ta'minlaydimi?
• Nosozliklarga bardoshlilik: Tizim tugun nosozliklari va tarmoq bo'linishlarini qanchalik yaxshi boshqaradi?

Bu yerda ba'zi mashhur xabar navbati tizimlarining tartiblash imkoniyatlari haqida qisqacha ma'lumot:

• Apache Kafka: Bo'lak ichida qat'iy tartibni ta'minlaydi. Bir xil kalitga ega xabarlar bir xil bo'lakka yetkazilishi va tartib bilan qayta ishlanishi kafolatlanadi.
• Apache Pulsar: Bo'lak ichida qat'iy tartibni ta'minlaydi. Shuningdek, faqat bir marta semantikasiga erishish uchun xabarlarni deduplikatsiyani qo'llab-quvvatlaydi.
• RabbitMQ: Qat'iy tartib uchun yagona navbat, yagona iste'molchini qo'llab-quvvatlaydi. Shuningdek, almashinuv turlari va marshrutlash kalitlari yordamida bo'laklarga bo'lishni qo'llab-quvvatlaydi, ammo qo'shimcha mijoz tomonidagi mantiqsiz bo'laklar bo'ylab tartib kafolatlanmaydi.
• Amazon SQS: Eng yaxshi harakat tartibini ta'minlaydi. Xabarlar odatda yuborilgan tartibda yetkaziladi, ammo tartibsiz yetkazib berish mumkin. SQS FIFO (First-In-First-Out) navbatlari faqat bir marta qayta ishlash va tartiblash kafolatlarini ta'minlaydi.
• Azure Service Bus: Bog'liq xabarlarni bir guruhga to'plash va ularning yagona iste'molchi tomonidan tartib bilan qayta ishlanishini ta'minlash usuli bo'lgan xabar sessiyalarini qo'llab-quvvatlaydi.

Amaliy Jihatlar

To'g'ri strategiya va xabar navbati tizimini tanlashdan tashqari, quyidagi amaliy jihatlarni ham ko'rib chiqing:

• Monitoring va Ogohlantirish: Tartibsiz xabarlar va boshqa tartiblash muammolarini aniqlash uchun monitoring va ogohlantirishni joriy qiling.
• Sinovdan o'tkazish: Xabar navbati tizimini tartiblash talablariga javob berishini ta'minlash uchun sinchkovlik bilan sinovdan o'tkazing. Nosozliklar va bir vaqtda qayta ishlashni simulyatsiya qiluvchi testlarni qo'shing.
• Taqsimlangan kuzatuv: Xabarlarni tizim bo'ylab harakatlanayotganda kuzatish va potentsial tartiblash muammolarini aniqlash uchun taqsimlangan kuzatuvni joriy qiling. Jaeger, Zipkin va AWS X-Ray kabi vositalar taqsimlangan xabar navbati arxitekturalarida muammolarni tashxislash uchun bebaho bo'lishi mumkin. Xabarlarni noyob identifikatorlar bilan belgilab, ularning turli xizmatlar bo'ylab sayohatini kuzatib, siz xabarlarning kechikayotgan yoki tartibsiz qayta ishlanayotgan nuqtalarini osongina aniqlay olasiz.
• Xabar hajmi: Katta hajmdagi xabarlar ishlashga ta'sir qilishi va tarmoq kechikishlari yoki xabar navbati cheklovlari tufayli tartiblash muammolari ehtimolini oshirishi mumkin. Ma'lumotlarni siqish yoki katta xabarlarni kichikroq qismlarga bo'lish orqali xabar hajmini optimallashtirishni ko'rib chiqing.
• Kutish vaqtlari va qayta urinishlar: Vaqtinchalik nosozliklar va tarmoq muammolarini bartaraf etish uchun tegishli kutish vaqtlari va qayta urinish siyosatlarini sozlang. Biroq, qayta urinishlarning xabar tartibiga ta'siridan ehtiyot bo'ling, ayniqsa xabarlar bir necha marta qayta ishlanishi mumkin bo'lgan stsenariylarda.

Xulosa

Taqsimlangan xabar navbatlarida xabar tartibini ta'minlash turli omillarni diqqat bilan ko'rib chiqishni talab qiladigan murakkab vazifadir. Ushbu blog postida bayon etilgan turli strategiyalar, murosalar va amaliy jihatlarni tushunib, siz ilovangizning tartiblash talablariga javob beradigan va ma'lumotlar barqarorligi hamda ijobiy foydalanuvchi tajribasini ta'minlaydigan xabar navbati tizimlarini loyihalashingiz mumkin. Ilovangizning o'ziga xos ehtiyojlariga asoslanib to'g'ri strategiyani tanlashni unutmang va tizimingiz tartiblash talablariga javob berishini ta'minlash uchun uni sinchkovlik bilan sinovdan o'tkazing. Tizimingiz rivojlanib borgan sari, o'zgaruvchan talablarga moslashish va optimal ishlash hamda ishonchlilikni ta'minlash uchun xabar navbati dizaynini doimiy ravishda kuzatib boring va takomillashtiring.