Menerapkan pola saga tanpa server dengan menggunakan AWS Step Functions

Tabby Ward, Joe Kern, dan Rohan Mehta, Amazon Web Services

Ringkasan

Dalam arsitektur layanan mikro, tujuan utamanya adalah membangun komponen terpisah dan independen untuk mempromosikan kelincahan, fleksibilitas, dan waktu yang lebih cepat untuk memasarkan aplikasi Anda. Sebagai hasil dari decoupling, setiap komponen microservice memiliki lapisan persistensi datanya sendiri. Dalam arsitektur terdistribusi, transaksi bisnis dapat menjangkau beberapa layanan mikro. Karena layanan mikro ini tidak dapat menggunakan transaksi atomisitas, konsistensi, isolasi, daya tahan (ACID) tunggal, Anda mungkin berakhir dengan transaksi sebagian. Dalam hal ini, diperlukan beberapa logika kontrol untuk membatalkan transaksi yang telah diproses. Pola saga terdistribusi biasanya digunakan untuk tujuan ini. 

Pola saga adalah pola manajemen kegagalan yang membantu membangun konsistensi dalam aplikasi terdistribusi dan mengkoordinasikan transaksi antara beberapa layanan mikro untuk menjaga konsistensi data. Ketika Anda menggunakan pola saga, setiap layanan yang melakukan transaksi menerbitkan peristiwa yang memicu layanan berikutnya untuk melakukan transaksi berikutnya dalam rantai. Ini berlanjut sampai transaksi terakhir dalam rantai selesai. Jika transaksi bisnis gagal, saga mengatur serangkaian transaksi kompensasi yang membatalkan perubahan yang dilakukan oleh transaksi sebelumnya.

Pola ini menunjukkan cara mengotomatiskan penyiapan dan penerapan aplikasi sampel (yang menangani reservasi perjalanan) dengan teknologi tanpa server seperti AWS Step Functions, AWS Lambda, dan Amazon DynamoDB. Aplikasi sampel juga menggunakan Amazon API Gateway dan Amazon Simple Notification Service (Amazon SNS) untuk mengimplementasikan koordinator eksekusi saga. Pola ini dapat diterapkan dengan kerangka infrastruktur sebagai kode (IAc) seperti AWS Cloud Development Kit (AWS CDK), AWS Serverless Application Model (AWS SAM), atau Terraform.

Untuk informasi selengkapnya tentang pola saga dan pola persistensi data lainnya, lihat panduan Mengaktifkan persistensi data dalam layanan mikro di situs web AWS Prescriptive Guidance.

Prasyarat dan batasan

Prasyarat

Versi produk

Batasan

Sumber acara adalah cara alami untuk menerapkan pola orkestrasi saga dalam arsitektur layanan mikro di mana semua komponen digabungkan secara longgar dan tidak memiliki pengetahuan langsung satu sama lain. Jika transaksi Anda melibatkan sejumlah kecil langkah (tiga hingga lima), pola saga mungkin sangat cocok. Namun kompleksitas meningkat dengan jumlah layanan mikro dan jumlah langkah. 

Pengujian dan debugging dapat menjadi sulit ketika Anda menggunakan desain ini, karena Anda harus menjalankan semua layanan untuk mensimulasikan pola transaksi.

Arsitektur

Arsitektur target

Arsitektur yang diusulkan menggunakan AWS Step Functions untuk membangun pola saga untuk memesan penerbangan, memesan penyewaan mobil, dan memproses pembayaran untuk liburan.

Diagram alur kerja berikut menggambarkan aliran khas sistem reservasi perjalanan. Alur kerja terdiri dari pemesanan perjalanan udara (” ReserveFlight “), memesan mobil (” ReserveCarRental “), memproses pembayaran (” ProcessPayment “), konfirmasi reservasi penerbangan (” ConfirmFlight “), dan konfirmasi penyewaan mobil (” ConfirmCarRental “) diikuti dengan pemberitahuan keberhasilan ketika langkah-langkah ini selesai. Namun, jika sistem menemukan kesalahan dalam menjalankan salah satu transaksi ini, itu mulai gagal mundur. Misalnya, kesalahan dengan pemrosesan pembayaran (” ProcessPayment “) memicu pengembalian uang (” RefundPayment “), yang kemudian memicu pembatalan mobil sewaan dan penerbangan (” CancelRentalReservation "dan" CancelFlightReservation “), yang mengakhiri seluruh transaksi dengan pesan kegagalan.

Pola ini menyebarkan fungsi Lambda terpisah untuk setiap tugas yang disorot dalam diagram serta tiga tabel DynamoDB untuk penerbangan, penyewaan mobil, dan pembayaran. Setiap fungsi Lambda membuat, memperbarui, atau menghapus baris di tabel DynamoDB masing-masing, tergantung pada apakah transaksi dikonfirmasi atau digulung kembali. Pola ini menggunakan Amazon SNS untuk mengirim pesan teks (SMS) ke pelanggan, memberi tahu mereka tentang transaksi yang gagal atau berhasil. 

Otomatisasi dan skala

Anda dapat membuat konfigurasi untuk arsitektur ini dengan menggunakan salah satu kerangka kerja IAc. Gunakan salah satu tautan berikut untuk IAc pilihan Anda.

Alat

Layanan AWS

Kode

Kode untuk contoh aplikasi yang menunjukkan pola saga, termasuk template IAC (AWS CDK, AWS SAM, atau Terraform), fungsi Lambda, dan tabel DynamoDB dapat ditemukan di tautan berikut. Ikuti instruksi dalam epik pertama untuk menginstal ini.

Epik

npm install

npm run build

npm run watch

npm run test

cdk bootstrap
cdk deploy

sam build
sam deploy --guided

terraform init
terraform apply

cdk diff

sam deploy

terraform plan

cdk destroy

sam delete

terraform destroy

Sumber daya terkait

Makalah teknis

Dokumentasi layanan AWS

Tutorial

Informasi tambahan

Kode

Untuk tujuan pengujian, pola ini menerapkan API Gateway dan fungsi Lambda pengujian yang memicu mesin status Step Functions. Dengan Step Functions, Anda dapat mengontrol fungsionalitas sistem reservasi perjalanan dengan meneruskan run_type parameter untuk meniru kegagalan di “ReserveFlightReserveCarRental,” “ProcessPayment,” “ConfirmFlight,” dan “ConfirmCarRental.”

Fungsi saga Lambda (sagaLambda.ts) mengambil input dari parameter kueri di URL API Gateway, membuat objek JSON berikut, dan meneruskannya ke Step Functions untuk dieksekusi:

let input = {
"trip_id": tripID, //  value taken from query parameter, default is AWS request ID
"depart_city": "Detroit",
"depart_time": "2021-07-07T06:00:00.000Z",
"arrive_city": "Frankfurt",
"arrive_time": "2021-07-09T08:00:00.000Z",
"rental": "BMW",
"rental_from": "2021-07-09T00:00:00.000Z",
"rental_to": "2021-07-17T00:00:00.000Z",
"run_type": runType // value taken from query parameter, default is "success"
};

Anda dapat bereksperimen dengan aliran yang berbeda dari mesin status Step Functions dengan meneruskan parameter URL berikut:

Template IAc

Repositori tertaut menyertakan templat IAC yang dapat Anda gunakan untuk membuat seluruh contoh aplikasi reservasi perjalanan.

Tabel DynamoDB

Berikut adalah model data untuk penerbangan, penyewaan mobil, dan tabel pembayaran.

Flight Data Model:
 var params = {
      TableName: process.env.TABLE_NAME,
      Item: {
        'pk' : {S: event.trip_id},
        'sk' : {S: flightReservationID},
        'trip_id' : {S: event.trip_id},
        'id': {S: flightReservationID},
        'depart_city' : {S: event.depart_city},
        'depart_time': {S: event.depart_time},
        'arrive_city': {S: event.arrive_city},
        'arrive_time': {S: event.arrive_time},
        'transaction_status': {S: 'pending'}
      }
    };

Car Rental Data Model:
var params = {
      TableName: process.env.TABLE_NAME,
      Item: {
        'pk' : {S: event.trip_id},
        'sk' : {S: carRentalReservationID},
        'trip_id' : {S: event.trip_id},
        'id': {S: carRentalReservationID},
        'rental': {S: event.rental},
        'rental_from': {S: event.rental_from},
        'rental_to': {S: event.rental_to},
        'transaction_status': {S: 'pending'}
      }
    };

Payment Data Model:
var params = {
      TableName: process.env.TABLE_NAME,
      Item: {
        'pk' : {S: event.trip_id},
        'sk' : {S: paymentID},
        'trip_id' : {S: event.trip_id},
        'id': {S: paymentID},
        'amount': {S: "750.00"}, // hard coded for simplicity as implementing any monetary transaction functionality is beyond the scope of this pattern
        'currency': {S: "USD"},
        'transaction_status': {S: "confirmed"}
      }
    };

Fungsi Lambda

Fungsi-fungsi berikut akan dibuat untuk mendukung aliran dan eksekusi mesin state di Step Functions:

Amazon SNS

Aplikasi sampel membuat topik dan langganan berikut untuk mengirim pesan SMS dan memberi tahu pelanggan tentang pemesanan yang berhasil atau gagal. Jika Anda ingin menerima pesan teks saat menguji aplikasi sampel, perbarui langganan SMS dengan nomor telepon Anda yang valid di file definisi mesin negara.

Cuplikan AWS CDK (tambahkan nomor telepon di baris kedua dari kode berikut):

const topic = new  sns.Topic(this, 'Topic');
topic.addSubscription(new subscriptions.SmsSubscription('+11111111111'));
const snsNotificationFailure = new tasks.SnsPublish(this ,'SendingSMSFailure', {
topic:topic,
integrationPattern: sfn.IntegrationPattern.REQUEST_RESPONSE,
message: sfn.TaskInput.fromText('Your Travel Reservation Failed'),
});
 
const snsNotificationSuccess = new tasks.SnsPublish(this ,'SendingSMSSuccess', {
topic:topic,
integrationPattern: sfn.IntegrationPattern.REQUEST_RESPONSE,
message: sfn.TaskInput.fromText('Your Travel Reservation is Successful'),
});

Cuplikan AWS SAM (ganti +1111111111 string dengan nomor telepon Anda yang valid):

  StateMachineTopic11111111111:
    Type: 'AWS::SNS::Subscription'
    Properties:
      Protocol: sms
      TopicArn:
        Ref: StateMachineTopic
      Endpoint: '+11111111111'
    Metadata:
      'aws:sam:path': SamServerlessSagaStack/StateMachine/Topic/+11111111111/Resource

Cuplikan Terraform (ganti +111111111 string dengan nomor telepon Anda yang valid):

resource "aws_sns_topic_subscription" "sms-target" {
  topic_arn = aws_sns_topic.topic.arn
  protocol  = "sms"
  endpoint  = "+11111111111"
}

Reservasi yang berhasil

Alur berikut menggambarkan reservasi yang berhasil dengan “ReserveFlight,” “ReserveCarRental,” dan "ProcessPayment" diikuti oleh "ConfirmFlight" dan "ConfirmCarRental.” Pelanggan diberitahu tentang pemesanan yang berhasil melalui pesan SMS yang dikirim ke pelanggan topik SNS.

Reservasi gagal

Aliran ini adalah contoh kegagalan dalam pola saga. Jika, setelah memesan penerbangan dan penyewaan mobil, ProcessPayment "" gagal, langkah-langkah dibatalkan dalam urutan terbalik.  Reservasi dirilis, dan pelanggan diberitahu tentang kegagalan melalui pesan SMS yang dikirim ke pelanggan topik SNS.