Arquivo de agosto \30\UTC 2015

Arquitetura de Microservices utilizando o Microsoft SQL Service Broker – Parte 2

Oi pessoal! Este post é continuação da série sobre a implementação de um barramento de microservices usando o SQL Server Service Broker (veja a primeira parte aqui).

O primeira passo é montar a infraestrutura no SQL Server. O barramento de microservices é baseado em filas, assim é necessário escolher um banco de dados para a criação das mesmas. Em tese, qualquer banco pode ser usado, mas recomendo a utilização de um banco criado especificamente para esta finalidade, para facilitar as tarefas de infra como backup, monitoração etc.

No nosso caso, criamos um banco novo, chamado, por exemplo, “MyMicroservicesBus”. Após a criação do banco, deve ser feito o comando abaixo, para que o Service Broker seja ativado no mesmo.

ALTER DATABASE MyMicroservicesBus SET ENABLE_BROKER

O próximo passo é criar as filas e contratos. Para quem não é muito familiar com os conceitos do SQL Server Broker, ver referência aqui. Recomendo também o livro “Pro Sql Server 2008 Service Broker”, bem completo. São necessárias duas filas, uma para servir de canal de comunicação da “Thin API” para o Executor (ExecuterQueue) e outra para que ele possa enviar as respostas de volta (InitiatorQueue). Para cada fila é necessário definir um contrato, que vai servir também para o versionamento das mensagens e um Service, para o roteamento de mensagens. Por último, não esquecer de dar as permissões de RECEIVE para os usuários apropriados. Um script completo é mostrado a seguir.

-- messages
create message type [http://mydomain.net/services/myservice/requestMessageV1] Validation = None
GO

create message type [http://mydomain.net/services/myservice/responseMessageV1] Validation = None
go

-- contracts
create contract [http://mydomain.net/services/myservice/contractV1]
(
	[http://mydomain.net/services/myservice/requestMessageV1] sent by initiator,
	[http://mydomain.net/services/myservice/responseMessageV1] sent by target
)
go

-- QUEUES
create queue MyServiceInitiatorQueue with status = on
go
create queue MyServiceExecuterQueue with status = on
go


-- SERVICES
create service MyInitiatorService on queue MyServiceInitiatorQueue ([http://mydomain.net/services/myservice/contractV1])
go
create service MyExecuterService on queue MyServiceExecuterQueue ([http://mydomain.net/services/myservice/contractV1])
go

-- permissions
grant RECEIVE ON MyServiceInitiatorQueue to public
go
grant RECEIVE ON MyServiceExecuterQueue to public
go

Uma vez que as filas estejam definidas, devemos decidir como as mensagens vão ser recebidas peles executores e clientes. Existem várias alternativas para isto, a mais simples seria usar stored procedures para processar mensagens de cada lado. No nosso caso, isto não atende pois temos regras de negócio complexas que devem ser executadas para cada mensagem, que estão implementadas em nosso Domínio e não faria sentido ou seria viável repeti-las em procedures. Assim precisamos de algo que seja capaz de chamar uma regra de negócio dentro do nosso ambiente transacional.

A segunda possibilidade é utilizar o Service Broker External Activator, que é uma ferramenta disponibilizada pela Microsoft para estes cenários. Ele fica “escutando” as filas e se encarrega de chamar um executável externo que, no nosso caso, seria um código em C#. Em nossos testes, funcionou perfeitamente nos nossos ambientes de desenvolvimento e homologação, mas qual a nossa surpresa ao ver que no ambiente de produção ele simplesmente não funcionou. Depois de muito pesquisar, descobrimos que ele não funciona em Clusters de SQL Server, que é exatamente o cenário usado no ambiente de produção do nosso cliente.

A terceira possibilidade, a mais complexa, é utilizar código CLR embutido dentro do SQL Server. Há várias versões do SQL Server é possível compilar uma DLL e registrá-la para uso dentro de um database como se ela fosse uma stored procedure. Esta foi a alternativa escolhida para nosso cenário.

Só recapitulando o procedimento para incluir um código CLR no SQL Server: primeiro, é necessário criar um projeto com uma classe estática e um método estático, que vai ser o ponto de entrada para a chamada no SQL Server, decorado com o atributo Microsoft.SqlServer.Server.StoredProcedure. Depois este assembly deve ser registrado no database e finalmente as queues devem ser modificadas para acionar este método quando uma mensagem chegar. Um exemplo de código CLR e script estão a seguir. Lembrando que caso o assembly não seja assinado com um certificado confiável para o servidor onde está o SQL Server, é necessário baixar o nível de confiança do banco (primeira instrução do script abaixo). Como nossos assemblies não estavam assinados, optamos por fazer isto. Esta decisão deve ser tomada com responsabilidade, pois este comando vai aumentar a vulnerabilidade do banco de dados.

using Microsoft.SqlServer.Server;

namespace MyNamespaceInAssembly {
    public static class StoredProcedures {

        [SqlProcedure]
        public static void ProcessMessages() {
            Domain.Services.ProcessMessages();
        }
    }
}

Script:

-- Allows unsigned Assemblies
ALTER DATABASE ServiceBroker SET TRUSTWORTHY ON
GO

-- Register Assemblies
CREATE ASSEMBLY MyServiceThinClient from 'c:\myservice\ThinClientProcessor.dll' WITH PERMISSION_SET = UNSAFE
go
CREATE ASSEMBLY MyServiceExecuter from 'c:\myservice\ExecuterProcessor.dll' WITH PERMISSION_SET = UNSAFE
go

-- procedures
CREATE PROCEDURE ProcessMessagesThinClient
AS
EXTERNAL NAME MyServiceThinClientAssembly.[MyNamespaceInAssembly.StoredProcedures].ProcessMessages
go
CREATE PROCEDURE ProcessMessagesExecuter
AS
EXTERNAL NAME MyServiceExecuterAssembly.[MyNamespaceInAssembly.StoredProcedures].ProcessMessages
go

-- permissions
grant execute on ProcessMessagesThinClient to public
go
grant execute on ProcessMessagesExecuter to public
go

-- activations
alter queue MyServiceInitiatorQueue with activation( procedure_name = ProcessMessagesThinClient, MAX_QUEUE_READERS = 1, status = on, execute as self)
go

alter queue MyServiceExecuterQueue with activation( procedure_name = ProcessMessagesExecuter, MAX_QUEUE_READERS = 1, status = on, execute as self)
go

Por enquanto é só pessoal. Na parte 3 vou detalhar melhor o código do ProcessMessages, tanto do ThinClient quanto do Executor. Se tiverem dúvidas específicas, podem entrar em contato. Até a próxima!

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Arquitetura de Microservices utilizando o Microsoft SQL Service Broker – Parte 1

Olá pessoal, vou iniciar uma série de posts mais técnicos desta vez. Como mencionei no post anterior, estivemos analisando o uso do Microsoft SQL Server Service Broker como uma alternativa para implementação de Arquitetura de Microservicess. Aproveitando uma necessidade de um de nossos clientes, conseguimos definir e implementar um barramento de microservices com sucesso, que já está em execução em ambiente de produção! Nesta série de posts vou detalhar a arquitetura utilizada, tentando mencionar os desafios que enfrentamos e as soluções adotadas. Espero que sirva de apoio para outros desenvolvedores se aventurando por esta linha.

Inicialmente um pouco de contexto. Em um de nossos clientes, da área financeira, possuímos um grande sistema .NET, em operação há mais de 20 anos. Apesar dele ser relativamente bem estruturado (separação de camadas, mapeamento objeto-relacional com nHibernate, interfaces MVC etc.), ele acumulou, por todo este tempo de evolução, uma infinidade de regras de negócio para cada uma das áreas atendidas. Por ser um sistema central da empresa, praticamente todas as operações passam pelo mesmo e ele é integrado à vários outros, por diversas formas de comunicação. Assim, temos cada vez mais dificuldade para evoluí-lo e mantê-lo, já que sua arquitetura monolítica faz com que testes de integração e homologação sejam extremamente complexos e demorados. É com grande dificuldade que conseguimos manter um ritmo saudável de trocas de uma metodologia ágil, pois o tempo de homologação de usuários quase que inviabiliza nossas janelas semanais.

Outro grande problema de nosso sistema monolítico é a escalabilidade. Com o aumento de demanda, não temos opção a não ser aumentar o número e capacidade de máquinas, pois o sistema tem que ser replicado por inteiro. gerando aumento de custos e complexidade de infra-estrutura.

Este seria um dos típicos problemas resolvidos por um sistema que utiliza uma arquitetura de microservices. Cada área de um sistema de grande porte seria implementada por um serviço independente, que usa um barramento de mensagens para comunicação entre si (ver figura a seguir). Desta forma, a manutenção ou evolução de uma área não afetaria outras, tendo seu próprio ciclo de desenvolvimento independente.

ESB1

Porém, é raro termos o luxo de projetarmos um sistema do zero já incorporando este tipo de arquitetura. Então, nosso primeiro desafio foi achar uma maneira de fazer com que um sistema monolítico como o nosso pudesse utilizar microservices sem que ele tivesse que ser refeito do zero. A solução que encontramos está mostrada na figura a seguir. Inicialmente, isolamos uma área que possa ser implementada como um serviço isolado (A). Depois, quebramos este bloco em duas porções: uma pequena interface de comando e recepção de resultados (“Thin” API); e o módulo que implementa os executores de ações e regras de negócio específicas (B). Entre estes blocos, incluímos o suporte ao envio e recepção de mensagens, para que a API se comunique com o executor através do barramento de microservices (C).

ESB2

Desta forma, conseguimos alguns benefícios da arquitetura de microservices: 1) o executor é completamente isolado do sistema principal, podendo ser evoluído de maneira independente; 2) a execução de atividades passa a ser feita de forma assíncrona, liberando recursos para o sistema e permitindo a escalabilidade horizontal dos executores. Se conseguirmos isolar cada área desta forma poderemos, a longo prazo, quebrar nosso sistema monolítico em vários microservices, chegando bem próximo de um sistema que fosse projetado do zero para esta arquitetura.

Pode-se argumentar que outras arquiteturas poderiam gerar benefícios similares. Uma alternativa, por exemplo, seria fazer uso de componentes intercambiáveis. Embora isto garantisse o isolamento da área de negócio, não resolveria por completo a questão da substituição em produção. Com microservices, podemos parar um dos executores de serviço, ou mesmo todos eles e todo o sistema continua funcionando normalmente (as mensagens simplesmente se acumulam, sendo processadas posteriormente quando o serviço for restabelecido). No caso de componentes, seria muito mais complexo de resolver este cenário, pois há um acoplamento direto entre o mesmo e o sistema; se o componente parar o sistema também para. Com componentes também não teríamos solução trivial para o problema de escalabilidade.

Outra alternativa seria o uso de webservices tradicionais, baseados em SOAP ou outro protocolo. Webservices simplificam o problema da substituição em produção, pois podemos ter um cluster de servidores, com vários em paralelo, e ir substituindo aos poucos, com o uso de versionamento. Eles resolvem também o problema de escalabilidade, pois são de menor porte e podemos aumentar o cluster conforme necessário. O grande problema de webservices é a latência que existe para as chamadas de regras de negócio, já que eles normalmente se encontram em outros servidores. Para ações muito frequentes, em operações comuns do sistema, poderíamos ter uma demora excessiva para a execução, afetando o usuário. E operações assíncronas em sistemas web chamando webservices são extremamente difíceis de serem implementadas.

Analisando estes e outros cenários, a arquitetura de microservices parece ser a mais adequada. Da mesma forma que um webservice, ela separa a camada de negócios, permitindo escalabilidade e isolamento. E é tão rápido quanto um componente, já que a sua “Thin” API reside dentro da aplicação. É claro que o lado negativo é que todas as operações, que antes eram síncronas, passam a ser assíncronas. Este é o maior limitador, já que é necessário reimaginar o comportamento do sistema considerando que as ações não são mais imediatas, mofidifcando a usabilidade do mesmo.

Para a implementação do nosso barramento de serviços, foi considerado o uso vários produtos, open source e comerciais. O RabbitMQ foi uma das alternativas que foram melhor avaliadas. No entanto, no final, a escolha foi o Microsoft SQL Server Service Broker. As razões foram a facilidade de se montar um barramento de serviços simples e o fato dos nossos sistemas já o usarem o SQL Server como DBMS, o que simplificou bastante nossa infraestrutura.

Bom, por hoje é só. Em breve devo detalhar a parte técnica da solução, desde a implementação das filas de mensagens e processadores até o processo de ativação de executores. Até a próxima!

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