Обработка синхронных операций в event-driven архитектуре

В event‑driven архитектуре обязательные синхронные операции можно реализовать с помощью нескольких надёжных паттернов, таких как Saga с компенсационными транзакциями, Outbox‑паттерн и механизмы идемпотентности. Для вашей ситуации с регистрацией пользователя лучше всего подойдет подход с использованием Saga‑паттерна и гарантированного создания профиля через компенсационные механизмы.

Содержание

• Saga‑паттерн для распределённых транзакций
• Outbox‑паттерн для надёжной публикации событий
• Компенсационные транзакции
• Реализация для сценария регистрации
• Альтернативные подходы
• Практические рекомендации

Saga‑паттерн для распределённых транзакций

Saga‑паттерн является основным решением для обеспечения согласованности в распределённых системах. Он работает через последовательность локальных транзакций, где каждая транзакция публикует событие для запуска следующей.

Как это работает:

• Каждая локальная транзакция обновляет базу данных и публикует событие
• Если транзакция не выполняется из‑за нарушения бизнес‑правил, saga выполняет серию компенсационных транзакций
• Компенсационные транзакции отменяют изменения, сделанные предыдущими транзакциями

Преимущество этого подхода в том, что он позволяет избежать блокировок и обеспечивает конечную согласованность без необходимости в двухфазном коммите.

“Если участник не может выполнить свою транзакцию, он должен инициировать компенсационную транзакцию, чтобы отменить эффекты неудачной транзакции и вернуть систему в согласованное состояние” — DEV Community

Outbox‑паттерн для надёжной публикации событий

Outbox‑паттерн решает проблему гарантированной публикации событий, что критически важно для вашей ситуации.

Механизм работы:

1. При создании записи в authRepo в той же транзакции создаётся запись в таблице outbox
2. Запись outbox содержит данные события для публикации
3. Отдельный процесс опрашивает таблицу outbox и публикует события
4. После успешной публикации событие помечается как обработанное

Это гарантирует, что событие о регистрации пользователя не будет потеряно даже если брокер событий временно недоступен.

“Чтобы быть надёжным, приложение должно атомарно обновлять свою базу данных и публиковать событие. Оно не может использовать традиционный механизм распределённой транзакции, охватывающей базу данных и брокер сообщений” — Microservices.io

Компенсационные транзакции

Компенсационные транзакции — это ключ к решению вашей проблемы с созданием профиля.

Пример для вашей ситуации:

• Основные транзакции:

  1. Создать запись аутентификации
  2. Создать публичный профиль
  3. Опубликовать событие «пользователь зарегистрирован»

• Компенсационные транзакции:

  1. Удалить профиль пользователя (если шаг 2 не удался)
  2. Удалить запись аутентификации (если шаг 1 не удался)

“Если любая из подтранзакций не выполняется, необходимо реализовать и выполнить процесс компенсации” — IBM Cloud Architecture

Реализация для сценария регистрации

Для вашего конкретного случая регистрации пользователя рекомендуется следующий подход:

Вариант 1: Saga с оркестрацией

# Пример оркестрации Saga для регистрации
class RegistrationSaga:
    def start(self, user_data):
        try:
            # Шаг 1: Создать запись аутентификации
            auth_record = auth_repo.create(user_data)

            # Шаг 2: Создать публичный профиль
            profile = profile_service.create(auth_record.user_id)

            # Шаг 3: Опубликовать событие регистрации
            event_bus.publish('user_registered', {
                'user_id': auth_record.user_id,
                'profile_id': profile.id
            })

            return auth_record

        except ProfileCreationError:
            # Компенсация: удалить запись аутентификации
            auth_repo.delete(auth_record.id)
            raise RegistrationError("Не удалось создать профиль")

Вариант 2: Синхронная проверка с отложенным созданием профиля

# Альтернативный подход с немедленной проверкой
async def register_user(user_data):
    # Шаг 1: Создать запись аутентификации
    auth_record = await auth_repo.create(user_data)

    try:
        # Шаг 2: Синхронно создать профиль
        profile = await profile_service.create(auth_record.user_id)

        # Шаг 3: Только после успеха выдать cookie
        await issue_session_cookie(auth_record.session_id)

    except ProfileCreationError:
        # Компенсация: удалить запись аутентификации
        await auth_repo.delete(auth_record.id)
        raise RegistrationError("Не удалось создать профиль")

Альтернативные подходы

1. Двухфазный подход с предварительной проверкой

async def register_user(user_data):
    # Фаза 1: Проверка доступности сервисов
    if not await profile_service.health_check():
        raise ServiceUnavailableError("Сервис профилей временно недоступен")

    # Фаза 2: Регистрация с гарантированным созданием профиля
    auth_record = await auth_repo.create(user_data)
    profile = await profile_service.create(auth_record.user_id)

    # Только после успеха выдать cookie
    await issue_session_cookie(auth_record.session_id)

2. Паттерн Circuit Breaker

# Использование для защиты от падения сервиса профилей
@retry(stop=stop_after_attempt(3), wait=wait_exponential(multiplier=1, min=4, max=10))
@circuit_breaker(failure_threshold=5, recovery_timeout=30)
async def create_profile_with_fallback(user_id):
    try:
        return await profile_service.create(user_id)
    except ServiceUnavailableError:
        # Создать временный профиль
        return await create_temp_profile(user_id)

Практические рекомендации

1. Мониторинг и наблюдаемость

Внедрите comprehensive мониторинг для отслеживания:

• Состояния Saga транзакций
• Задержек в обработке событий
• Успешности компенсационных транзакций

“Мониторинг и автоскейлинг: запускать автоматическое масштабирование при отставании потребителя или глубине очереди” — DZone

2. Обработка ошибок и повторные попытки

# Пример с обработкой ошибок и повторными попытками
async def reliable_profile_creation(user_id, max_retries=3):
    for attempt in range(max_retries):
        try:
            return await profile_service.create(user_id)
        except ServiceUnavailableError as e:
            if attempt == max_retries - 1:
                raise
            await asyncio.sleep(2 ** attempt)  # Экспоненциальная задержка

3. Идемпотентность операций

Убедитесь, что операции идемпотентны, чтобы безопасно повторять их:

# Идемпотентное создание профиля
async def create_profile_idempotent(user_id):
    existing_profile = await profile_repo.get_by_user_id(user_id)
    if existing_profile:
        return existing_profile

    return await profile_service.create(user_id)

4. Тестирование сценариев сбоя

Тестируйте все возможные сценарии сбоя:

• Отказ сервиса профилей
• Таймаут сети
• Частичные сбои
• Восстановление после сбоя

“Схемы предохранителей и механизмы отката: предотвращают распространение проблемы одного потребителя” — DZone

Источники

1. Understanding the Saga Pattern in Event-Driven Architecture - DEV Community
2. Microservices Pattern: Event-driven architecture
3. Saga Design Pattern - Azure Architecture Center
4. Patterns in Event-Driven Architectures - IBM
5. Architecture Patterns for Reliable Event-Driven Systems - DZone
6. Saga and Process Manager - Event-Driven.io
7. Saga choreography pattern - AWS Prescriptive Guidance
8. IBM Garage Event-Driven Reference Architecture - Saga Pattern
9. What do you mean by “Event-Driven”? - Martin Fowler
10. Event-Driven Architecture - System Design - GeeksforGeeks

Заключение

1. Используйте Saga‑паттерн для управления распределёнными транзакциями с гарантированным откатом через компенсационные транзакции
2. Реализуйте Outbox‑паттерн для надёжной публикации событий и избежания потери данных
3. Внедрите идемпотентность операций для безопасного повторного выполнения
4. Добавьте механизмы мониторинга и обработки ошибок с повторными попытками
5. Тестируйте сценарии сбоя для обеспечения надёжности системы

Для вашей ситуации с регистрацией пользователя рекомендуется подход с Saga‑оркестрацией, где создание профиля является частью транзакции, а в случае сбоя выполняется компенсация через удаление записи аутентификации. Это гарантирует, что пользователь не останется в «подвешенном» состоянии с созданной записью аутентификации, но без профиля.