M

MLOG

Tiếng Việt

Phân tích sâu về mô hình Saga để quản lý các giao dịch phân tán trong kiến trúc microservices, bao gồm lợi ích, thách thức, chiến lược triển khai và ví dụ thực tế.

Mô hình Saga: Triển khai Giao dịch Phân tán cho Microservices

Trong thế giới microservices, việc duy trì tính nhất quán của dữ liệu trên nhiều dịch vụ có thể là một thách thức lớn. Các giao dịch ACID (Atomicity, Consistency, Isolation, Durability - Tính nguyên tử, Nhất quán, Cô lập, Bền vững) truyền thống, thường được sử dụng trong các ứng dụng nguyên khối, thường không phù hợp với môi trường phân tán. Đây là lúc mô hình Saga xuất hiện, cung cấp một giải pháp mạnh mẽ để quản lý các giao dịch phân tán và đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu trên các microservices.

Mô hình Saga là gì?

Mô hình Saga là một mẫu thiết kế được sử dụng để quản lý một chuỗi các giao dịch cục bộ trên nhiều microservices. Nó cung cấp một cách để đạt được tính nhất quán cuối cùng (eventual consistency), nghĩa là dữ liệu có thể tạm thời không nhất quán, nhưng cuối cùng sẽ hội tụ về một trạng thái nhất quán. Thay vì dựa vào một giao dịch nguyên tử duy nhất kéo dài trên nhiều dịch vụ, mô hình Saga chia nhỏ giao dịch thành một chuỗi các giao dịch nhỏ hơn, độc lập, mỗi giao dịch được thực hiện bởi một dịch vụ duy nhất.

Mỗi giao dịch cục bộ trong một Saga sẽ cập nhật cơ sở dữ liệu của một microservice duy nhất. Nếu một trong các giao dịch thất bại, Saga sẽ thực thi một chuỗi các giao dịch bù trừ (compensating transactions) để hoàn tác các thay đổi đã được thực hiện bởi các giao dịch trước đó, thực hiện việc quay lui (rollback) cho toàn bộ hoạt động.

Tại sao nên sử dụng Mô hình Saga?

Một số yếu tố làm cho mô hình Saga trở thành một công cụ có giá trị để quản lý các giao dịch trong kiến trúc microservices:

ACID và BASE

Hiểu được sự khác biệt giữa ACID và BASE (Basically Available, Soft state, Eventually consistent) là rất quan trọng khi quyết định có nên sử dụng mô hình Saga hay không.

Hai chiến lược triển khai Saga chính

Có hai cách chính để triển khai mô hình Saga: Choreography và Orchestration.

1. Saga dựa trên Choreography

Trong một Saga dựa trên Choreography, mỗi microservice tham gia vào Saga bằng cách lắng nghe các sự kiện được công bố bởi các microservices khác và phản ứng tương ứng. Không có một bộ điều phối trung tâm nào; mỗi dịch vụ biết trách nhiệm của mình và khi nào cần thực hiện các hành động của mình.

Cách hoạt động:

  1. Saga bắt đầu khi một microservice công bố một sự kiện cho biết sự bắt đầu của giao dịch.
  2. Các microservices khác đăng ký sự kiện này và khi nhận được nó, chúng thực hiện giao dịch cục bộ của mình.
  3. Sau khi hoàn thành giao dịch, mỗi microservice công bố một sự kiện khác cho biết sự thành công hay thất bại của hoạt động của nó.
  4. Các microservices khác lắng nghe các sự kiện này và thực hiện các hành động thích hợp, hoặc là tiếp tục đến bước tiếp theo trong Saga hoặc khởi tạo các giao dịch bù trừ nếu có lỗi xảy ra.

Ví dụ: Đặt hàng thương mại điện tử (Choreography)

  1. Dịch vụ Đơn hàng (Order Service): Nhận một yêu cầu đặt hàng mới và công bố sự kiện `OrderCreated`.
  2. Dịch vụ Kho hàng (Inventory Service): Đăng ký sự kiện `OrderCreated`. Khi nhận được sự kiện, nó kiểm tra kho. Nếu đủ, nó giữ hàng và công bố sự kiện `InventoryReserved`. Nếu không đủ, nó công bố `InventoryReservationFailed`.
  3. Dịch vụ Thanh toán (Payment Service): Đăng ký sự kiện `InventoryReserved`. Khi nhận được sự kiện, nó xử lý thanh toán. Nếu thành công, nó công bố `PaymentProcessed`. Nếu thất bại, nó công bố `PaymentFailed`.
  4. Dịch vụ Vận chuyển (Shipping Service): Đăng ký sự kiện `PaymentProcessed`. Khi nhận được sự kiện, nó chuẩn bị lô hàng và công bố `ShipmentPrepared`.
  5. Dịch vụ Đơn hàng (Order Service): Đăng ký sự kiện `ShipmentPrepared`. Khi nhận được sự kiện, nó đánh dấu đơn hàng là hoàn thành.
  6. Bù trừ: Nếu sự kiện `PaymentFailed` hoặc `InventoryReservationFailed` được công bố, các dịch vụ khác sẽ lắng nghe và thực hiện các giao dịch bù trừ (ví dụ: giải phóng hàng tồn kho đã giữ).

Ưu điểm của Choreography:

Nhược điểm của Choreography:

2. Saga dựa trên Orchestration

Trong một Saga dựa trên Orchestration, một bộ điều phối trung tâm (thường được triển khai như một dịch vụ chuyên dụng hoặc một máy trạng thái) quản lý Saga và điều phối việc thực thi các giao dịch cục bộ bởi các microservices tham gia. Bộ điều phối nói cho mỗi dịch vụ biết phải làm gì và khi nào.

Cách hoạt động:

  1. Saga bắt đầu khi một client yêu cầu bộ điều phối khởi tạo giao dịch.
  2. Bộ điều phối gửi các lệnh đến các microservices tham gia để thực hiện các giao dịch cục bộ của chúng.
  3. Mỗi microservice thực hiện giao dịch của mình và thông báo cho bộ điều phối về sự thành công hay thất bại.
  4. Dựa trên kết quả, bộ điều phối quyết định có nên tiếp tục đến bước tiếp theo hay khởi tạo các giao dịch bù trừ.

Ví dụ: Đặt hàng thương mại điện tử (Orchestration)

  1. Bộ điều phối Đơn hàng (Order Orchestrator): Nhận một yêu cầu đặt hàng mới.
  2. Bộ điều phối Đơn hàng: Gửi một lệnh đến Dịch vụ Kho hàng để giữ hàng.
  3. Dịch vụ Kho hàng: Giữ hàng và thông báo cho Bộ điều phối Đơn hàng.
  4. Bộ điều phối Đơn hàng: Gửi một lệnh đến Dịch vụ Thanh toán để xử lý thanh toán.
  5. Dịch vụ Thanh toán: Xử lý thanh toán và thông báo cho Bộ điều phối Đơn hàng.
  6. Bộ điều phối Đơn hàng: Gửi một lệnh đến Dịch vụ Vận chuyển để chuẩn bị lô hàng.
  7. Dịch vụ Vận chuyển: Chuẩn bị lô hàng và thông báo cho Bộ điều phối Đơn hàng.
  8. Bộ điều phối Đơn hàng: Đánh dấu đơn hàng là hoàn thành.
  9. Bù trừ: Nếu bất kỳ bước nào thất bại, Bộ điều phối Đơn hàng sẽ gửi các lệnh bù trừ đến các dịch vụ liên quan (ví dụ: giải phóng hàng tồn kho đã giữ).

Ưu điểm của Orchestration:

Nhược điểm của Orchestration:

Triển khai Giao dịch Bù trừ

Một khía cạnh quan trọng của mô hình Saga là việc triển khai các giao dịch bù trừ. Các giao dịch này được thực thi để hoàn tác các tác động của các giao dịch đã hoàn thành trước đó trong trường hợp thất bại. Mục tiêu là đưa hệ thống trở lại trạng thái nhất quán, ngay cả khi toàn bộ Saga không thể hoàn thành.

Những lưu ý chính đối với Giao dịch Bù trừ:

Ví dụ về Giao dịch Bù trừ:

Thách thức và Lưu ý

Mặc dù mô hình Saga mang lại những lợi thế đáng kể, nó cũng đặt ra một số thách thức và lưu ý:

Các trường hợp sử dụng và ví dụ

Mô hình Saga rất phù hợp với nhiều trường hợp sử dụng, đặc biệt là trong các hệ thống phân tán và kiến trúc microservices. Dưới đây là một số ví dụ phổ biến:

Ví dụ: Giao dịch ngân hàng toàn cầu

Hãy tưởng tượng một kịch bản liên quan đến một giao dịch ngân hàng toàn cầu giữa hai ngân hàng khác nhau ở các quốc gia khác nhau, chịu sự điều chỉnh của các quy định và kiểm tra tuân thủ khác nhau. Mô hình Saga có thể đảm bảo giao dịch tuân theo các bước đã xác định:

  1. Khởi tạo Giao dịch: Khách hàng khởi tạo việc chuyển tiền từ tài khoản của họ tại Ngân hàng A (ở Mỹ) đến tài khoản của người nhận tại Ngân hàng B (ở Đức).
  2. Ngân hàng A - Xác thực tài khoản: Ngân hàng A xác thực tài khoản của khách hàng, kiểm tra đủ số dư và đảm bảo không có lệnh giữ hoặc hạn chế nào.
  3. Kiểm tra Tuân thủ (Ngân hàng A): Ngân hàng A thực hiện kiểm tra tuân thủ để đảm bảo giao dịch không vi phạm các quy định chống rửa tiền (AML) hoặc bất kỳ lệnh trừng phạt quốc tế nào.
  4. Chuyển tiền (Ngân hàng A): Ngân hàng A ghi nợ tài khoản của khách hàng và gửi tiền đến một trung tâm thanh toán bù trừ hoặc ngân hàng trung gian.
  5. Xử lý tại Trung tâm Thanh toán bù trừ: Trung tâm thanh toán bù trừ xử lý giao dịch, thực hiện chuyển đổi tiền tệ (USD sang EUR) và chuyển tiền đến Ngân hàng B.
  6. Ngân hàng B - Xác thực tài khoản: Ngân hàng B xác thực tài khoản của người nhận và đảm bảo tài khoản đang hoạt động và đủ điều kiện nhận tiền.
  7. Kiểm tra Tuân thủ (Ngân hàng B): Ngân hàng B thực hiện kiểm tra tuân thủ của riêng mình, tuân thủ các quy định của Đức và EU.
  8. Ghi có vào tài khoản (Ngân hàng B): Ngân hàng B ghi có vào tài khoản của người nhận.
  9. Xác nhận: Ngân hàng B gửi một thông báo xác nhận đến Ngân hàng A, sau đó ngân hàng này sẽ thông báo cho khách hàng rằng giao dịch đã hoàn tất.

Giao dịch Bù trừ:

Công cụ và Công nghệ

Một số công cụ và công nghệ có thể hỗ trợ việc triển khai mô hình Saga:

Các thực hành tốt nhất để triển khai Mô hình Saga

Để triển khai mô hình Saga một cách hiệu quả, hãy xem xét các thực hành tốt nhất sau:

Kết luận

Mô hình Saga là một công cụ mạnh mẽ để quản lý các giao dịch phân tán trong kiến trúc microservices. Bằng cách chia nhỏ các giao dịch thành một chuỗi các giao dịch nhỏ hơn, độc lập và cung cấp một cơ chế để bù trừ các lỗi, mô hình Saga cho phép bạn duy trì tính nhất quán của dữ liệu và xây dựng các hệ thống có khả năng phục hồi, mở rộng và kết nối lỏng lẻo. Mặc dù mô hình Saga có thể phức tạp để triển khai, những lợi ích mà nó mang lại về tính linh hoạt, khả năng mở rộng và khả năng phục hồi khiến nó trở thành một tài sản quý giá cho bất kỳ kiến trúc microservices nào.

Hiểu rõ các sắc thái của mô hình Saga, các đánh đổi giữa Choreography và Orchestration, và tầm quan trọng của các giao dịch bù trừ sẽ giúp bạn thiết kế và triển khai các hệ thống phân tán mạnh mẽ đáp ứng được nhu cầu của môi trường kinh doanh phức tạp ngày nay. Việc áp dụng mô hình Saga là một bước tiến tới việc xây dựng các kiến trúc microservices thực sự có khả năng phục hồi và mở rộng, có khả năng xử lý ngay cả những giao dịch phân tán phức tạp nhất một cách tự tin. Hãy nhớ xem xét các nhu cầu và bối cảnh cụ thể của bạn khi áp dụng mô hình này, và liên tục tinh chỉnh việc triển khai của bạn dựa trên kinh nghiệm thực tế và phản hồi.