[Программирование, Алгоритмы, Микросервисы] Используем очереди совместно с БД: обсуждение проблем, возможные способы решения

Ответить на тему

Автор

Сообщение

news_bot ^®

Стаж: 6 лет 9 месяцев
Сообщений: 27286

news_bot ^® написал(а)
30-Апр-2021 20:31

Цитировать

Очереди - прекрасный инструмент, который практически идеально масштабируется. Не справляется железо? Просто добавили узлов в кластер. Когда очередь присутствует в проекте, то возникает соблазн всё больше функционала реализовывать с её помощью. О подводных камнях такого пути поговорим в этой статье.Рано или поздно, применяя очереди, пользователь сталкивается с вопросом использования их совместно с каким-то сервисом, базой данных и т.п.

Заказ выполнен, нужно отправить СМС-уведомление пользователю.
Поступил новый заказ, нужно отправить Push-уведомление исполнителям.
Работа выполнена, нужно списать деньги со счёта клиента.

Во всех перечисленных примерах изменения в какой-то бизнес-сущности фиксируются в БД (или сервисе с БД), и возникает большой соблазн соблазн отправлять уведомления с использованием очередей.Что мы имеем в данной ситуации? Первоначальная, простейшая структура кода:

Сервис (наша программа) фиксирует изменение данных в БД.
Затем сервис кладёт задание в очередь.

Фактически в данном случае требуется реализовать событийный триггер на изменение записи данных.И в общем случае, получается, здесь мы имеем две записи в две различные БД: сервиса и очереди.Теперь перенесёмся в реальный мир и рассмотрим, какие ситуации могут возникнуть:

Всё в порядке. БД доступна, БД очереди доступна;
БД недоступна, БД очереди доступна;
БД доступна, БД очереди недоступна;
БД недоступна, БД очереди недоступна.

Наиболее опасен для бизнеспроцессов тут третий случай: после того, как данные были зафиксированы в БД, уведомить заинтересованные стороны не получилось.И вот, если начинать задумываться над этой проблемой, то реализация становится из очень простой... очень сложной. В пределе приходится реализовывать двухфазный коммит.Но со сложными решениями всё понятно, давайте подумаем о более простых.Неправильные решенияОчень многие, впервые столкнувшись с этой проблемой (как правило, происходит это, когда система реализована и уже значительное время работает), начинают с того, что предлагают следующее решение:

Открываем транзакцию в БД.
Изменяем запись в БД.
Записываем в очередь.
Закрываем транзакцию в БД.

В этом случае, если одна из БД недоступна, то и в другую запись не запишется.Однако тут имеются следующие проблемы:

Данное решение условно работоспособно только в том случае, если обработчик очереди никогда не будет обращаться к записи в БД. Поскольку обработчик очереди может взять задачу на исполнение между пунктами 3 и 4 (Записи в БД ещё не зафиксированы).
Закрытие транзакции также может завершиться с ошибкой. В этом случае задание в очереди останется неотменённым.

Выполнение всей работы в обработчикеПростейшее решение.Вместо изменения записи кладём в очередь задание о том, что надо это сделать. Обработчик очереди выполняет оба действия: и изменения записи в БД, и триггерное. Это решение сложнее, чем первоначальное, но всё равно довольно простое.Проблема в том, что инициирующему действие коду может быть нужен результат работы (например, для того, чтобы вернуть http-код успеха/ошибки).Дополнительная таблица в БДБолее простое решение, нежели двухфазный коммит.В игре у нас появляется дополнительный процесс/демон, перекладывающий задачи из дополнительной таблицы БД (назовём её queue) в очередь.В этом случае запросы, модифицирующие БД, пишут записи в две таблицы в той же транзакции (или в том же запросе):

/* было */
UPDATE
"orders"
SET
"status" = 'complete'
WHERE
"order_id" = $1
RETURNING
*

/* стало */
WITH "o" AS (
UPDATE
"orders"
SET
"status" = 'complete'
WHERE
"order_id" = $1
RETURNING
*
),
"q" AS (
INSERT INTO
"queue"
(
"key",
"data"
)
SELECT
"o.order_id",
"o.status"
FROM
"o"
)
SELECT
*
FROM
"o"

Примечание: Код записи в таблицу queue можно вынести в триггер уровня БД, а также спроектировать так, чтобы сообщения были универсальными и подходили не только для orders. Если код, перекладывающий записи из таблицы queue в очередь, не использует двухфазный коммит, то к обработчику задания в очереди появляется требование идемпотентности. Это происходит потому, что при сбоях возможно появление дублей заданий в очереди.Простейший алгоритм цикла демона:

Взять задачу из таблицы queue.
Положить её в очередь.
Удалить задачу в таблице.

Локальный лог/кеш сообщенийЕсли потеря данных для нас только неприятна, но не критична, то в целом можно ограничиться первоначальным решением. Однако, если частота возникающих проблем всё-таки заставляет обратить на себя внимание (пользователи жалуются на периодически зависающий интерфейс, на неполучение СМС и т.п.), то можно применить следующий подход:

резко понизить вероятность неуспеха при отправке сообщения в очередь.

Для этого, как в предыдущем варианте, применяем промежуточное кеширование записей сообщений для очереди, но пишем их не в дополнительную таблицу, а в локальный O_APPEND-файл или локально запущенную очередь.

сервис (наша программа) фиксирует изменение данных в БД,
затем сервис кладёт задание в локальный лог.

Дополнительный демон перекладывает сообщения из этого лога (или локальной очереди) в общую очередь.

Запись в локальный файл коротких сообщений завершается ошибкой в крайне редких ситуациях, и поэтому можно считать, что проблема, возникающая крайне редко, есть решённая проблема.ИтогиКак видим, вариантов решения проблемы немного. Если мы хотим сохранять систему простой (KISS-принцип), то введение дополнительного демона и кеша/лога сообщений в БД или локальном файле/БД даст небольшое увеличение сложности. При этом очень важно сохранять обработчик идемпотентным, поскольку при сбоях в момент перекладывания заданий из локального кеша в общую очередь возможно появление дублей.А обобщённое решение предполагает использование двухфазного коммита.
===========
Источник:
habr.com
===========
Похожие новости:

Теги для поиска: #_programmirovanie (Программирование), #_algoritmy (Алгоритмы), #_mikroservisy (Микросервисы), #_kissprintsip (kiss-принцип), #_ochered_soobschenij (очередь сообщений), #_ocheredi (очереди), #_bazy_dannyh (базы данных), #_arhitektura (архитектура), #_programmirovanie (
Программирование
), #_algoritmy (
Алгоритмы
), #_mikroservisy (
Микросервисы
)

Профиль ЛС

Ответить на тему

Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете голосовать в опросах
Вы не можете прикреплять файлы к сообщениям
Вы не можете скачивать файлы

Текущее время: 22-Ноя 19:42
Часовой пояс: UTC + 5