Im Kontext der Softwarearchitektur und -muster ist ein Leistungsschalter ein Entwurfsmuster, das zur Verbesserung der Fehlertoleranz, Ausfallsicherheit und Stabilität verteilter Systeme verwendet wird. Dieses Muster zielt darauf ab, die Auswirkungen von Fehlern in einem Teil eines Systems auf die Gesamtsystemleistung und das Benutzererlebnis zu minimieren. Dies geschieht durch die Verhinderung kaskadierender Ausfälle und die Orchestrierung einer ordnungsgemäßen Verschlechterung der Funktionalität, wenn ein Fehler in einem Remote-Dienst oder einer Remote-Ressource auftritt, von der ein System abhängig ist. Das Circuit Breaker-Muster ist besonders relevant in Microservices-Architekturen, in denen mehrere unabhängige Komponenten miteinander interagieren, um ein komplexes System zu bilden, und jede Komponente möglicherweise auf mehrere Remote-Ressourcen angewiesen ist, um ihre Aufgaben zu erfüllen.
Der Name „Circuit Breaker“ ist von den elektrischen Leistungsschaltern inspiriert, die üblicherweise in elektrischen Systemen zu finden sind. In einem elektrischen System „löst“ ein Leistungsschalter aus, wenn er einen hohen Strom oder eine hohe Spannung erkennt, um den Stromfluss zu stoppen und Schäden an der elektrischen Ausrüstung sowie mögliche Brände zu verhindern. In einem Softwaresystem überwacht ein Leistungsschalter in ähnlicher Weise den Zustand und die Leistung entfernter Ressourcen. Wenn er ein Problem erkennt, löst er aus, um die weitere Kommunikation mit der ausgefallenen Ressource zu verhindern. Dadurch werden kaskadierende Ausfälle vermieden und die Stabilität und Leistung des Systems erhalten .
Das Circuit Breaker-Muster wird normalerweise als Wrapper um den Teil einer Anwendung implementiert, der Remote-Dienste oder -Ressourcen aufruft. Es überwacht alle Anrufe bei diesen Remote-Diensten und verwaltet ein fortlaufendes Fenster des aktuellen Anrufverlaufs. Durch die Analyse dieses Anrufverlaufs kann der Circuit Breaker automatisch Probleme wie übermäßige Zeitüberschreitungen, hohe Fehlerraten oder andere Anzeichen einer verschlechterten Servicequalität erkennen. Wenn ein Problem erkannt wird, ergreift der Leistungsschalter entsprechende Maßnahmen, wie zum Beispiel:
- Offener Zustand: Es geht in den offenen Zustand über und alle nachfolgenden Aufrufe der fehlerhaften Ressource werden sofort beendet, ohne dass der Remote-Dienst aufgerufen wird. Dies reduziert die Belastung der ausgefallenen Ressource und verhindert kaskadierende Ausfälle im System.
- Halboffener Zustand: Nach einer konfigurierbaren Zeitüberschreitung geht der Leistungsschalter in den halboffenen Zustand über und ermöglicht so eine begrenzte Anzahl von Testanrufen an die ausgefallene Ressource. Wenn diese Aufrufe erfolgreich sind, geht der Leistungsschalter davon aus, dass die Ressource wiederhergestellt wurde, und kehrt in den geschlossenen Zustand zurück, um den normalen Betrieb zu ermöglichen. Wenn die Testanrufe weiterhin fehlschlagen, kehrt der Leistungsschalter in den geöffneten Zustand zurück und wiederholt den Vorgang, bis die Ressource wiederhergestellt ist.
Während sich der Leistungsschalter im offenen oder halboffenen Zustand befindet, kann die Anwendung Fallback-Strategien implementieren, um das bestmögliche Benutzererlebnis zu bieten und die Funktionalität aufrechtzuerhalten. Diese Fallback-Strategien können das Anzeigen zwischengespeicherter oder Standarddaten, das Umleiten von Anforderungen an alternative Ressourcen oder einfach die Benachrichtigung des Benutzers darüber umfassen, dass eine bestimmte Funktion vorübergehend nicht verfügbar ist.
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Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Circuit Breaker-Muster ein Schlüsselelement in der modernen Softwarearchitektur ist und eine entscheidende Rolle bei der Gewährleistung der Ausfallsicherheit und Fehlertoleranz verteilter Systeme spielt. Durch die Nutzung der no-code Plattform von AppMaster und ihrer robusten Unterstützung für Architekturmuster wie den Circuit Breaker können Entwickler und Unternehmen gleichermaßen Anwendungen erstellen und bereitstellen, die nicht nur leistungsstark und skalierbar, sondern auch widerstandsfähig und zuverlässig sind, selbst angesichts unvorhergesehener Ereignisse Fehler und Herausforderungen, die der heutigen komplexen Softwarelandschaft innewohnen.
