Pola desain Saga membantu menjaga konsistensi data dalam sistem terdistribusi dengan mengoordinasikan transaksi di beberapa layanan. Saga adalah urutan transaksi lokal di mana setiap layanan melakukan operasinya dan memulai langkah berikutnya melalui peristiwa atau pesan. Jika langkah dalam urutan gagal, saga melakukan kompensasi transaksi untuk membatalkan langkah-langkah yang telah selesai. Pendekatan ini membantu menjaga konsistensi data.
Konteks dan masalah
Transaksi mewakili unit kerja, yang dapat mencakup beberapa operasi. Dalam transaksi, peristiwa mengacu pada perubahan status yang memengaruhi entitas. Perintah merangkum semua informasi yang diperlukan untuk melakukan tindakan atau memicu peristiwa berikutnya.
Transaksi harus mematuhi prinsip atomitas, konsistensi, isolasi, dan durabilitas (ACID).
- Atomitas: Semua operasi berhasil atau tidak ada operasi yang berhasil.
- Consistency: Transisi Data dari satu status valid ke status valid lainnya.
- Isolasi : Transaksi bersamaan menghasilkan hasil yang sama dengan transaksi berurutan.
- Durabilitas: perubahan bertahan setelah diterapkan, bahkan ketika kegagalan terjadi.
Dalam satu layanan, transaksi mengikuti prinsip ACID karena beroperasi dalam satu database. Namun, bisa lebih kompleks untuk mencapai kepatuhan ACID di beberapa layanan.
Tantangan dalam arsitektur layanan mikro
Arsitektur layanan mikro biasanya menetapkan database khusus untuk setiap layanan mikro. Pendekatan ini memberikan beberapa manfaat:
- Setiap layanan merangkum datanya sendiri.
- Setiap layanan dapat menggunakan teknologi dan skema database yang paling sesuai untuk kebutuhan spesifiknya.
- Database untuk setiap layanan dapat diskalakan secara independen.
- Kegagalan dalam satu layanan diisolasi dari layanan lain.
Terlepas dari keunggulan ini, arsitektur ini mempersulit konsistensi data lintas layanan. Jaminan database tradisional seperti ACID tidak secara langsung berlaku untuk beberapa penyimpanan data yang dikelola secara independen. Karena keterbatasan ini, arsitektur yang mengandalkan komunikasi antarpemrosana, atau model transaksi tradisional seperti protokol penerapan dua fase, sering kali lebih cocok untuk pola Saga.
Larutan
Pola Saga mengelola transaksi dengan memecahnya menjadi urutan transaksi lokal .
Setiap transaksi lokal:
- Menyelesaikan pekerjaannya secara atomik dalam satu layanan.
- Memperbarui database layanan.
- Memulai transaksi berikutnya melalui peristiwa atau pesan.
Jika transaksi lokal gagal, saga melakukan serangkaian mengkompensasi transaksi untuk membalikkan perubahan yang dilakukan transaksi lokal sebelumnya.
Konsep utama dalam pola Saga
Transaksi kompensasi dapat dibatalkan atau dikompensasi oleh transaksi lain dengan efek yang berlawanan. Jika langkah dalam saga gagal, mengkompensasi transaksi membatalkan perubahan yang dilakukan transaksi yang dapat dikompensasi.
transaksi Pivot berfungsi sebagai titik tidak ada pengembalian dalam saga. Setelah transaksi pivot berhasil, transaksi yang dapat dikompensasi tidak lagi relevan. Semua tindakan berikutnya harus diselesaikan agar sistem mencapai status akhir yang konsisten. Transaksi pivot dapat mengasumsikan peran yang berbeda, tergantung pada alur saga:
Transaksi yang tidak dapat diubah atau tidak dapat dikompensasi tidak dapat dibatalkan atau dicoba kembali.
Batas antara yang dapat dibalik dan diterapkan berarti bahwa transaksi pivot dapat menjadi transaksi terakhir yang tidak dapat diurungkan, atau dapat dikompensasi. Atau itu bisa menjadi operasi pertama yang dapat diulang dalam saga.
Transaksi yang dapat diulang mengikuti transaksi pivot. Transaksi yang dapat diulang bersifat idempoten dan membantu memastikan bahwa saga dapat mencapai status akhir, bahkan jika kegagalan sementara terjadi. Mereka membantu saga akhirnya mencapai keadaan yang konsisten.
Pendekatan implementasi Saga
Dua pendekatan implementasi saga yang khas adalah koreografi dan orkestrasi . Setiap pendekatan memiliki serangkaian tantangan dan teknologinya sendiri untuk mengoordinasikan alur kerja.
Koreografi
Dalam pendekatan koreografi, layanan bertukar peristiwa tanpa pengontrol terpusat. Dengan koreografi, setiap transaksi lokal menerbitkan peristiwa domain yang memicu transaksi lokal di layanan lain.
| Manfaat koreografi | Kelemahan koreografi |
|---|---|
| Baik untuk alur kerja sederhana yang memiliki beberapa layanan dan tidak memerlukan logika koordinasi. | Alur kerja bisa membingungkan saat Anda menambahkan langkah-langkah baru. Sulit untuk melacak perintah mana yang ditanggapi oleh setiap peserta saga. |
| Tidak ada layanan lain yang diperlukan untuk koordinasi. | Ada risiko dependensi siklik antara peserta saga karena mereka harus mengonsumsi perintah satu sama lain. |
| Tidak memperkenalkan satu titik kegagalan karena tanggung jawab didistribusikan di seluruh peserta saga. | Pengujian integrasi sulit karena semua layanan harus berjalan untuk mensimulasikan transaksi. |
Orkestrasi
Dalam orkestrasi, pengontrol terpusat, atau orkestrator , menangani semua transaksi dan memberi tahu peserta operasi mana yang harus dilakukan berdasarkan peristiwa. Orkestrator melakukan permintaan saga, menyimpan dan menginterpretasikan status setiap tugas, dan menangani pemulihan kegagalan dengan menggunakan transaksi kompensasi.
| Manfaat orkestrasi | Kelemahan orkestrasi |
|---|---|
| Lebih cocok untuk alur kerja kompleks atau saat Anda menambahkan layanan baru. | Kompleksitas desain lainnya memerlukan implementasi logika koordinasi. |
| Menghindari dependensi siklik karena orkestrator mengelola alur. | Memperkenalkan titik kegagalan karena orkestrator mengelola alur kerja lengkap. |
| Pemisahan tanggung jawab yang jelas menyederhanakan logika layanan. |
Masalah dan pertimbangan
Pertimbangkan poin-poin berikut saat Anda memutuskan cara menerapkan pola ini:
Pergeseran dalam pemikiran desain: Mengadopsi pola Saga membutuhkan pola pikir yang berbeda. Ini mengharuskan Anda untuk fokus pada koordinasi transaksi dan konsistensi data di beberapa layanan mikro.
Kompleksitas saga debugging: Saga Debugging bisa rumit, khususnya seiring bertambahnya jumlah layanan yang berpartisipasi.
Perubahan database lokal yang tidak dapat diubah: Data tidak dapat digulung balik karena peserta saga menerapkan perubahan pada database masing-masing.
Menangani kegagalan sementara dan idempotensi: Sistem harus menangani kegagalan sementara secara efektif dan memastikan idempotensi, ketika mengulangi operasi yang sama tidak mengubah hasilnya. Untuk informasi selengkapnya, lihat pemrosesan pesan Idempotent.
Perlunya saga pemantauan dan pelacakan: Memantau dan melacak alur kerja saga adalah tugas penting untuk menjaga pengawasan operasional.
Batasan kompensasi transaksi: Mengkompensasi transaksi mungkin tidak selalu berhasil, yang dapat membuat sistem dalam keadaan tidak konsisten.
Potensi anomali data dalam saga
Anomali data adalah inkonsistensi yang dapat terjadi ketika saga beroperasi di beberapa layanan. Karena setiap layanan mengelola datanya sendiri, yang disebut data peserta, tidak ada isolasi bawaan di seluruh layanan. Penyiapan ini dapat mengakibatkan inkonsistensi data atau masalah durabilitas, seperti pembaruan atau konflik yang diterapkan sebagian antar layanan. Masalah umum meliputi:
Pembaruan yang hilang: Ketika satu saga memodifikasi data tanpa mempertimbangkan perubahan yang dilakukan oleh saga lain, itu menghasilkan pembaruan yang ditimpa atau hilang.
Bacaan kotor: Ketika saga atau transaksi membaca data yang telah dimodifikasi oleh saga lain, tetapi modifikasi tidak selesai.
Fuzzy, atau tidak dapat dipetik ulang, bacaan: Ketika langkah-langkah yang berbeda dalam saga membaca data yang tidak konsisten karena pembaruan terjadi di antara bacaan.
Strategi untuk mengatasi anomali data
Untuk mengurangi atau mencegah anomali ini, pertimbangkan tindakan balasan berikut:
Kunci semantik: Gunakan kunci tingkat aplikasi saat transaksi saga yang dapat dikompensasi menggunakan semaphore untuk menunjukkan bahwa pembaruan sedang berlangsung.
Pembaruan komutatif: Pembaruan desain sehingga dapat diterapkan dalam urutan apa pun sambil tetap menghasilkan hasil yang sama. Pendekatan ini membantu mengurangi konflik antar saga.
Tampilan pesimis: Urutkan ulang urutan saga sehingga pembaruan data terjadi dalam transaksi yang dapat diulang untuk menghilangkan bacaan kotor. Jika tidak, satu saga dapat membaca data kotor, atau perubahan yang tidak dilakukan, sementara saga lain secara bersamaan melakukan transaksi yang dapat dikompensasi untuk mengembalikan pembaruannya.
Membaca ulang nilai: Konfirmasikan bahwa data tetap tidak berubah sebelum Anda membuat pembaruan. Jika data berubah, hentikan langkah saat ini dan mulai ulang saga sesuai kebutuhan.
File versi: Mempertahankan log dari semua operasi yang dilakukan pada rekaman dan memastikan bahwa mereka dilakukan dalam urutan yang benar untuk mencegah konflik.
Konkurensi berbasis risiko berdasarkan nilai: Secara dinamis memilih mekanisme konkurensi yang sesuai berdasarkan potensi risiko bisnis. Misalnya, gunakan saga untuk pembaruan berisiko rendah dan transaksi terdistribusi untuk pembaruan berisiko tinggi.
Kapan menggunakan pola ini
Gunakan pola ini ketika:
- Anda perlu memastikan konsistensi data dalam sistem terdistribusi tanpa coupling yang ketat.
- Anda perlu menggulung balik atau mengimbangi jika salah satu operasi dalam urutan gagal.
Pola ini mungkin tidak cocok ketika:
- Transaksi digabungkan erat.
- Kompensasi transaksi terjadi pada peserta sebelumnya.
- Ada dependensi siklik.
Langkah berikutnya
Sumber daya terkait
Pola berikut mungkin relevan ketika Anda menerapkan pola ini:
Pola koreografi memiliki setiap komponen sistem berpartisipasi dalam proses pengambilan keputusan tentang alur kerja transaksi bisnis, alih-alih mengandalkan titik kontrol pusat.
Pola Mengimbangi Transaksi membatalkan pekerjaan yang dilakukan oleh serangkaian langkah, dan akhirnya menentukan operasi yang konsisten jika satu atau beberapa langkah gagal. Aplikasi yang dihosting cloud yang menerapkan proses bisnis dan alur kerja yang kompleks sering kali mengikuti model konsistensi akhir ini.
Pola Coba Lagi memungkinkan aplikasi menangani kegagalan sementara ketika mencoba menyambungkan ke layanan atau sumber daya jaringan dengan mencoba kembali operasi yang gagal secara transparan. Pola ini dapat meningkatkan stabilitas aplikasi.
Pola Circuit Breaker menangani kesalahan yang membutuhkan waktu variabel untuk pulih, saat Anda terhubung ke layanan atau sumber daya jarak jauh. Pola ini dapat meningkatkan stabilitas dan ketahanan aplikasi.
Pola Pemantauan Titik Akhir Kesehatan menerapkan pemeriksaan fungsi dalam aplikasi yang dapat diakses alat eksternal melalui titik akhir yang terekspos secara berkala. Pola ini dapat membantu Anda memverifikasi bahwa aplikasi dan layanan berkinerja dengan benar.