Menerapkan Pola Ketahanan di Layanan Mikro

Pengantar Ketahanan Layanan Mikro

Arsitektur layanan mikro telah mendapatkan popularitas yang signifikan selama beberapa tahun terakhir, dianut oleh organisasi karena kemampuannya untuk mengaktifkan kelincahan, skalabilitas, dan pemeliharaan dalam pengembangan perangkat lunak . Namun, karena aplikasi layanan mikro sangat bergantung pada sistem terdistribusi, ketahanan menjadi penting untuk desain dan kinerjanya.

Ketahanan layanan mikro adalah kemampuan aplikasi untuk menahan kegagalan, menjaga ketersediaan, dan memberikan kinerja yang konsisten di lingkungan terdistribusi. Pola ketahanan dalam layanan mikro adalah seperangkat mekanisme mapan yang memberdayakan aplikasi untuk mengelola kegagalan dengan baik, memastikan stabilitas dalam menghadapi sistem terdistribusi yang kompleks. Dengan menerapkan pola ketahanan, pengembang dapat meminimalkan dampak kesalahan tak terduga atau beban berlebih pada sistem, mengurangi waktu henti, dan meningkatkan karakteristik kinerja aplikasi secara keseluruhan.

Mengapa Menerapkan Pola Ketahanan di Layanan Mikro

Dalam lingkungan terdistribusi, kegagalan tidak dapat dihindari karena latensi jaringan, layanan yang tidak responsif, malfungsi perangkat keras, atau peristiwa tak terduga lainnya. Sangat penting untuk merangkul ketidakpastian ini dan mengembangkan strategi untuk menanganinya secara efektif. Di sinilah pola ketahanan berperan, karena membantu menciptakan sistem toleransi kesalahan yang merespons kegagalan secara efisien, memastikan ketersediaan dan fungsionalitas aplikasi. Menggunakan pola ketahanan dalam layanan mikro memberikan beberapa keuntungan penting:

1. Mengurangi waktu henti layanan: Pola ketahanan membantu aplikasi pulih dengan cepat dari kegagalan, meminimalkan gangguan layanan, dan memastikan ketersediaan yang tinggi bagi pengguna akhir.
2. Isolasi kesalahan yang lebih baik: Dengan menggabungkan pola ketahanan, pengembang dapat secara efektif mengisolasi kegagalan, mencegah masalah menyebar ke seluruh sistem dan menyebabkan gangguan berjenjang.
3. Peningkatan kinerja sistem: Aplikasi layanan mikro yang tangguh dapat mempertahankan kinerja yang konsisten dengan lebih baik dengan menangani berbagai masalah, seperti peningkatan beban dan latensi jaringan, dengan cara yang efisien.
4. Peningkatan kepuasan pengguna: Performa yang andal dan konsisten meningkatkan pengalaman pengguna , menumbuhkan kepercayaan dan loyalitas pelanggan.

Dengan menggabungkan pola ketahanan, pengembang dapat membangun aplikasi yang dapat menahan kegagalan dan belajar serta beradaptasi darinya, memastikan sistem yang berkembang dan tangguh.

Pola Ketahanan Umum

Beberapa pola ketahanan telah muncul sebagai praktik terbaik untuk menangani kegagalan dalam arsitektur layanan mikro. Setiap pola mengatasi tantangan khusus, memastikan aplikasi tetap beroperasi, dan bekerja secara konsisten saat menghadapi kejadian tak terduga. Pengembang dapat mencampur dan mencocokkan pola ini untuk menyesuaikan strategi ketahanan yang paling sesuai dengan kebutuhan unik aplikasi mereka. Beberapa pola ketahanan yang paling umum meliputi:

1. Pola Pemutus Sirkuit
2. Pola sekat
3. Timeout dan Coba Lagi Pola
4. Pola Pembatas Nilai
5. Pola Fallback
6. Pola API Pemeriksaan Kondisi

Memahami pola-pola ini dan penerapan praktisnya dapat memberi pengembang keunggulan yang mereka butuhkan untuk membuat aplikasi layanan mikro yang menunjukkan ketahanan, ketersediaan, dan kinerja tinggi.

Pola Pemutus Sirkuit

Pola Circuit Breaker adalah mekanisme ketahanan penting yang digunakan dalam arsitektur layanan mikro untuk mencegah kegagalan kaskade di seluruh layanan dalam sistem terdistribusi. Terinspirasi oleh konsep pemutus arus listrik, pola ini memberikan pendekatan cepat-gagal, yang memungkinkan penanganan kesalahan tak terduga tanpa merusak seluruh sistem.

Arsitektur layanan mikro tipikal terdiri dari beberapa layanan yang berkomunikasi satu sama lain. Saat layanan menghadapi masalah seperti ketidaktersediaan atau peningkatan latensi, layanan yang bergantung mungkin juga mengalami penundaan atau menjadi tidak responsif. Di sinilah pola Circuit Breaker berperan. Ini mendeteksi ketika suatu layanan dalam keadaan berbahaya dan mengalihkan lalu lintas darinya, menjaga stabilitas dalam sistem.

Pola Circuit Breaker bekerja dalam tiga keadaan: closed , open , dan half-open .

Keadaan Tertutup

Ini adalah keadaan operasional normal ketika tidak ada kesalahan yang ditemukan. Dalam keadaan ini, semua permintaan dari klien diteruskan ke layanan hilir.

Negara Terbuka

Jika sejumlah kesalahan yang ditentukan sebelumnya atau ketidaktersediaan layanan terus menerus ditemukan, pemutus sirkuit beralih ke keadaan terbuka. Selama keadaan ini, Pemutus Sirkuit berhenti mengirim permintaan ke layanan yang salah, mengembalikan respons kegagalan segera dan mencegah masalah mengalir ke seluruh sistem. Ini juga memberikan waktu layanan untuk pulih.

Keadaan Setengah Terbuka

Setelah waktu tertentu berlalu (dikenal sebagai batas waktu reset), Pemutus Arus memasuki keadaan setengah terbuka. Ini memungkinkan sejumlah permintaan terbatas ke layanan yang tertekan untuk menguji pemulihannya. Jika layanan telah pulih dan menangani permintaan tanpa kesalahan, pemutus sirkuit kembali ke keadaan tertutup. Jika tidak, itu akan kembali ke keadaan terbuka, memberikan lebih banyak waktu untuk pemulihan.

Untuk mengimplementasikan pola Circuit Breaker, developer dapat menggunakan berbagai library dan framework seperti Hystrix, Resilience4j, atau Polly untuk berbagai bahasa pemrograman. Alternatifnya, dengan alat tanpa kode seperti AppMaster , Anda dapat membangun layanan mikro yang tangguh tanpa mengkhawatirkan seluk-beluk implementasi pola.

Pola sekat

Dalam arsitektur layanan mikro, mengisolasi sumber daya dan komponen sangat penting untuk mencegah kegagalan layanan melumpuhkan seluruh sistem. Pola sekat, berasal dari desain kompartementalisasi kapal, mencapai isolasi ini dengan memisahkan sumber daya untuk menjaga stabilitas dan ketersediaan.

Pikirkan sebuah kapal dengan banyak kompartemen kedap air; bahkan jika salah satu kompartemen rusak dan banjir, kompartemen lainnya tetap tidak terpengaruh, menjaga kapal tetap mengapung. Demikian pula, pola Bulkhead membagi sumber daya menjadi partisi terpisah, seperti utas, proses, dan kumpulan koneksi. Jika satu partisi mengalami masalah, yang lain dapat terus berfungsi, mencegah kegagalan mengalir ke seluruh sistem.

Ada dua jenis utama isolasi sekat:

• Isolasi tingkat sumber daya: Jenis isolasi ini berhasil mengalokasikan sumber daya seperti utas dan kumpulan koneksi di berbagai layanan, memastikan bahwa perselisihan dalam satu layanan tidak memengaruhi yang lain.
• Isolasi tingkat proses: Strategi ini berfokus pada memisahkan layanan ke dalam proses atau wadah yang terpisah. Jika satu layanan turun, yang lain terus berfungsi tanpa terpengaruh.

Memilih jenis isolasi yang tepat dalam pola Bulkhead bergantung pada persyaratan, infrastruktur, dan batasan sumber daya aplikasi Anda. Alat No-code seperti AppMaster dapat membantu Anda membuat partisi yang efisien dalam layanan mikro Anda, secara signifikan meningkatkan toleransi kesalahan dan ketahanan.

Timeout dan Coba Lagi Pola

Dalam sistem terdistribusi, berbagai faktor eksternal, seperti latensi jaringan atau tidak tersedianya, dapat menyebabkan permintaan memakan waktu lebih lama dari yang diharapkan. Penundaan yang berkepanjangan dapat mengakibatkan kemacetan, membuat sistem tidak responsif. Pola Timeout and Retry digunakan sebagai mekanisme ketahanan untuk mengatasi tantangan ini.

Pola Timeout and Retry melibatkan pengaturan batas waktu tertentu (atau timeout) untuk operasi. Jika suatu operasi tidak selesai dalam batas yang ditentukan, itu dianggap gagal. Dengan logika coba lagi, operasi kemudian dapat dicoba kembali beberapa kali sebelum benar-benar menyerah dan mengembalikan kesalahan.

Berikut adalah beberapa tips untuk menggunakan pola Timeout dan Retry secara efektif:

• Pilih waktu tunggu yang sesuai: Waktu tunggu harus disetel dengan hati-hati berdasarkan latensi yang diharapkan layanan dan persyaratan respons aplikasi Anda. Menyetel waktu tunggu terlalu rendah dapat memicu percobaan ulang yang tidak perlu, sedangkan nilai yang terlalu tinggi dapat meningkatkan beban sistem dan menurunkan daya tanggap.
• Batasi percobaan ulang: Jumlah percobaan ulang yang tetap harus dibuat untuk mencegah perulangan operasi yang tidak terbatas. Jumlah percobaan ulang maksimum harus ditetapkan berdasarkan kapasitas penanganan kesalahan dan persyaratan kinerja aplikasi Anda.
• Gunakan backoff eksponensial: Meningkatkan penundaan antara percobaan ulang (dikenal sebagai backoff eksponensial) dapat mengurangi tekanan pada layanan dan menawarkan peningkatan peluang pemulihan.
• Tangani idempotensi: Pastikan percobaan ulang tidak memiliki efek samping yang tidak diinginkan pada data Anda. Gunakan operasi idempoten untuk menjamin bahwa banyak panggilan dengan parameter masukan yang sama menghasilkan hasil yang sama, meskipun satu permintaan gagal dan operasi dicoba lagi.

Platform tanpa kode seperti AppMaster dapat membantu Anda mengimplementasikan pola Timeout dan Retry secara efisien, menyediakan antarmuka yang mudah digunakan untuk mengatur waktu tunggu yang sesuai dan mengelola percobaan ulang tanpa harus menulis kode yang rumit.

Pola Pembatas Nilai

Pola Pembatas Tingkat adalah pola ketahanan umum dalam sistem terdistribusi yang dirancang untuk melindungi layanan dari beban berlebih dengan mengendalikan tingkat permintaan yang masuk. Dengan membatasi jumlah permintaan yang diproses dalam jangka waktu tertentu, pola ini memastikan bahwa layanan tetap stabil, responsif, dan tersedia bagi pengguna dalam berbagai kondisi beban. Ada beberapa strategi pembatasan kecepatan yang biasa digunakan dalam layanan mikro:

1. Jendela Tetap: Dalam strategi ini, sejumlah permintaan tetap diizinkan dalam jendela waktu tertentu. Setelah batas tercapai, permintaan ditolak hingga jendela waktu berikutnya. Namun, pendekatan ini dapat memblokir permintaan secara tidak adil selama periode lalu lintas tinggi.
2. Jendela Sliding: Pendekatan jendela geser, juga dikenal sebagai algoritma token bucket, bekerja dengan terus mengisi ulang ember token yang mewakili jumlah permintaan yang diizinkan selama periode waktu tertentu. Saat permintaan tiba, token dikonsumsi. Jika ember kosong, permintaan ditolak. Metode ini memungkinkan penanganan yang lebih fleksibel dari berbagai kondisi lalu lintas.
3. Bucket Bocor: Serupa dengan bucket token, algoritme bucket bocor menerapkan batas kecepatan dengan mengosongkan bucket pada kecepatan tetap. Permintaan masuk ditambahkan ke keranjang, dan jika keranjang meluap, permintaan ditolak. Strategi ini menerapkan kecepatan pemrosesan yang konsisten di layanan.

Menerapkan pola Pembatas Nilai biasanya melibatkan langkah-langkah berikut:

1. Pilih strategi pembatasan tarif yang sesuai berdasarkan kebutuhan layanan Anda.
2. Konfigurasikan middleware atau komponen pembatas laju yang menerapkan strategi yang dipilih.
3. Terapkan middleware pembatas laju ke endpoints layanan mikro yang diinginkan .
4. Pantau dan sesuaikan pengaturan batas kecepatan sesuai dengan beban sistem dan persyaratan kinerja.

Pola Fallback

Pola Fallback membantu menjaga stabilitas dan ketersediaan aplikasi berbasis layanan mikro saat terjadi kegagalan atau saat layanan kelebihan beban untuk sementara. Ini memungkinkan respons alternatif, yang dikenal sebagai respons fallback, untuk dikembalikan saat layanan tidak dapat memproses permintaan. Dengan demikian, pola Fallback memastikan bahwa pengguna tetap menerima umpan balik yang berarti, meskipun layanan utama tidak dapat memberikan hasil yang diinginkan. Untuk menerapkan pola Fallback secara efektif, pertimbangkan langkah-langkah berikut:

1. Identifikasi skenario atau situasi kegagalan potensial di mana layanan dapat kelebihan beban.
2. Tentukan respons atau tindakan fallback yang sesuai untuk setiap skenario, seperti mengembalikan data yang di-cache, nilai default, atau menyajikan pesan kesalahan yang mudah digunakan.
3. Menerapkan komponen middleware atau pembungkus yang mendeteksi kondisi kegagalan dan menjalankan tindakan fallback yang sesuai.
4. Merevisi respons dan tindakan fallback secara berkala untuk memastikan relevansi dan efektivitasnya.

Pola Fallback dapat digabungkan dengan pola ketahanan lainnya, seperti pola Circuit Breaker dan Retry, untuk lebih meningkatkan ketersediaan aplikasi berbasis layanan mikro.

Pola API Pemeriksaan Kondisi

Salah satu aspek kunci dalam memelihara sistem terdistribusi yang sangat tersedia dan tangguh adalah memantau kesehatan layanannya. Pola Health Check API memperkenalkan mekanisme pemantauan yang memberikan informasi waktu nyata tentang status layanan individu dalam aplikasi berbasis layanan mikro. Menerapkan Health Check API memungkinkan deteksi dini masalah, memungkinkan tindakan pencegahan diambil sebelum meningkat dan berdampak pada kinerja sistem secara keseluruhan. Untuk menerapkan pola Health Check API, ikuti langkah-langkah berikut:

1. Identifikasi indikator kesehatan penting untuk setiap layanan, seperti waktu respons, tingkat kesalahan, penggunaan sumber daya, atau metrik khusus apa pun yang relevan dengan fungsi layanan.
2. Kembangkan kontrak atau spesifikasi API Pemeriksaan Kesehatan bersama yang menyertakan indikator kesehatan yang diperlukan, bersama dengan format respons dan tipe data yang diharapkan.
3. Terapkan endpoints Pemeriksaan Kesehatan di setiap layanan sesuai dengan kontrak bersama, memastikan mereka memberikan informasi kesehatan yang akurat dan terkini.
4. Integrasikan Health Check API dengan sistem pemantauan dan peringatan untuk mengaktifkan deteksi masalah otomatis, notifikasi, dan potensi strategi mitigasi.

Pola Health Check API yang efektif mendukung pemantauan kesehatan layanan secara proaktif dan menyederhanakan penemuan layanan, penyeimbangan muatan, dan mekanisme penskalaan otomatis dalam aplikasi berbasis layanan mikro.

Dengan semakin populernya platform low-code dan no-code seperti AppMaster, menerapkan pola ketahanan dalam layanan mikro menjadi lebih efisien. Dengan memanfaatkan antarmuka visual alat ini dan kemampuan drag-and-drop , pengembang dapat fokus pada perancangan dan pembaruan layanan mikro mereka tanpa mengkhawatirkan detail pengkodean yang rumit.

Menerapkan Pola Ketahanan dengan Alat No-Code

Mengadopsi pola ketahanan dalam arsitektur layanan mikro bisa jadi rumit, terutama jika mempertimbangkan kerumitan teknis dan upaya pengembangan yang diperlukan. Alat No-code secara efektif mengatasi tantangan ini dengan memungkinkan pengembang non-teknis untuk membuat, memperbarui, dan memelihara layanan mikro yang dapat diskalakan tanpa mengkhawatirkan kerumitan pengkodean.

Alat-alat ini menyediakan antarmuka visual dan lapisan abstraksi yang menyederhanakan proses perancangan, pembuatan, dan penerapan layanan mikro, memungkinkan pengembang untuk fokus pada logika aplikasi daripada detail implementasi tingkat rendah. Dengan solusi no-code, menerapkan pola ketahanan menjadi proses yang lebih ramping dan hemat biaya, memungkinkan tim membuat aplikasi yang sangat tangguh yang dapat menahan kegagalan dan mempertahankan ketersediaan tinggi.

Beberapa keuntungan utama menggunakan alat no-code untuk menerapkan pola ketahanan dalam layanan mikro meliputi:

• Kesederhanaan: Platform No-code menyediakan cara langsung untuk membuat dan mengimplementasikan pola ketahanan menggunakan alat visual dan komponen yang dibuat sebelumnya, menghilangkan kebutuhan akan pengetahuan mendalam tentang pengkodean dan kerumitan sistem terdistribusi.
• Skalabilitas: Solusi No-code memungkinkan pengembang untuk membuat aplikasi yang sangat skalabel yang dapat dengan mudah memenuhi peningkatan permintaan. Dengan mengabstraksi kompleksitas teknik penskalaan, platform ini mempermudah untuk mendukung pertumbuhan penggunaan dan pengguna.
• Efektivitas biaya: Menggunakan alat no-code untuk menerapkan pola ketahanan mengurangi waktu pengembangan, biaya , serta pemeliharaan dan pembaruan berikutnya. Efisiensi ini berarti biaya yang lebih rendah dan pengiriman yang lebih cepat untuk bisnis.
• Hutang teknis berkurang: Platform No-code memastikan konsistensi dengan menghasilkan kode secara otomatis dari cetak biru, menghilangkan kemungkinan duplikasi kode atau ketergantungan yang sudah ketinggalan zaman, sehingga meminimalkan hutang teknis dan memastikan aplikasi yang dapat dipelihara.

Pendekatan AppMaster untuk Ketahanan Layanan Mikro

AppMaster.io, platform pengembangan no-code terkemuka, menggunakan pendekatan komprehensif untuk mengimplementasikan pola ketahanan dalam layanan mikro. AppMaster memungkinkan pengguna untuk dengan cepat membangun dan menerapkan aplikasi yang sangat tangguh dan dapat diskalakan dengan menyediakan lingkungan terintegrasi untuk membuat aplikasi backend, web, dan seluler.

Berikut cara AppMaster membantu Anda menerapkan pola ketahanan di layanan mikro Anda:

• Desain Visual: Alat desain visual AppMaster memungkinkan Anda membuat model data, logika bisnis, REST API , dan endpoints WSS dengan kesederhanaan drag-and-drop. Pendekatan ini memungkinkan Anda merancang layanan mikro dan menerapkan pola ketahanan tanpa menulis kode yang rumit.
• Berbasis Cetak Biru: AppMaster menghasilkan aplikasi dari cetak biru, menjamin konsistensi dan menghilangkan utang teknis. Setiap kali Anda melakukan perubahan pada desain aplikasi, AppMaster membuat ulang komponen yang diperlukan, memastikan aplikasi Anda tetap mutakhir dan dapat dipelihara.
• Performa Tinggi: Aplikasi yang dibuat dengan AppMaster dihasilkan menggunakan bahasa pemrograman Go untuk layanan backend dan Vue.js , Kotlin , atau SwiftUI untuk aplikasi frontend, memastikan performa tinggi dan skalabilitas di seluruh stack.
• On-Premises atau Cloud Deployment: Platform AppMaster mendukung penerapan melalui wadah Docker , memungkinkan Anda menghosting aplikasi Anda di tempat atau di cloud untuk fleksibilitas maksimum dan kontrol atas infrastruktur Anda.
• Kompatibilitas API Terbuka: AppMaster secara otomatis menghasilkan dokumentasi Swagger (OpenAPI) untuk endpoints server, sehingga memudahkan integrasi aplikasi Anda dengan sistem lain atau memungkinkan pengembang pihak ketiga untuk membuat API Anda.
• Skalabilitas Tingkat Perusahaan: Dengan aplikasi backend stateless terkompilasi dan dukungan untuk database apa pun yang kompatibel dengan Postgresql, AppMaster memberikan skalabilitas yang mengesankan untuk kasus penggunaan perusahaan dan beban tinggi, memastikan aplikasi Anda dapat menangani volume lalu lintas dan penggunaan yang besar tanpa mengorbankan kinerja atau keandalan.

Kemampuan ketahanan AppMaster dan platform no-code yang kuat memberikan solusi yang tepat bagi bisnis untuk membuat dan memelihara arsitektur layanan mikro yang tangguh di berbagai kasus penggunaan. Dengan mengadopsi pendekatan AppMaster, organisasi dapat membangun aplikasi dengan toleransi kesalahan yang diperlukan dalam ekosistem digital yang kompetitif dan berkembang pesat saat ini.

Kesimpulan

Menerapkan pola ketahanan dalam arsitektur layanan mikro sangat penting untuk membuat aplikasi yang dapat menahan kesalahan tak terduga dan menjaga ketersediaan tinggi. Platform pengembangan No-code, seperti AppMaster, menawarkan pendekatan yang efisien dan hemat biaya untuk mencapai tujuan ini dengan meringkas kompleksitas pengodean dan sistem terdistribusi, sehingga memberdayakan bisnis untuk membuat aplikasi yang dapat diskalakan dan tangguh.

Dengan memanfaatkan kekuatan platform no-codeAppMaster, organisasi dapat fokus pada kompetensi inti dan kebutuhan bisnis mereka sambil mendapatkan keuntungan dari arsitektur layanan mikro yang andal dan sangat tersedia yang dapat beradaptasi dengan permintaan dan kondisi pasar yang selalu berubah.