Outbox Pattern là gì? Nó giải quyết cho bài toán nào?

Outbox Pattern là một mẫu thiết kế (design pattern) quan trọng trong kiến trúc phần mềm phân tán, đặc biệt hữu ích khi bạn cần đảm bảo tính nhất quán dữ liệu giữa cơ sở dữ liệu và các hệ thống bên ngoài.

Bài toán mà Outbox Pattern giải quyết

Hãy tưởng tượng bạn đang xây dựng một hệ thống thương mại điện tử. Khi khách hàng đặt hàng thành công, bạn cần thực hiện hai việc: lưu thông tin đơn hàng vào cơ sở dữ liệu và gửi email xác nhận cho khách hàng. Vấn đề phát sinh khi bạn thực hiện hai thao tác này độc lập - nếu việc lưu dữ liệu thành công nhưng gửi email thất bại (hoặc ngược lại), hệ thống sẽ rơi vào trạng thái không nhất quán.

Đây chính là bài toán dual write problem - khi bạn cần ghi dữ liệu vào hai nơi khác nhau (cơ sở dữ liệu và message queue/external service) nhưng không thể đảm bảo cả hai thao tác đều thành công hoặc thất bại cùng lúc.

Cách Outbox Pattern hoạt động

Outbox Pattern giải quyết vấn đề này bằng cách sử dụng một bảng đặc biệt gọi là "outbox" trong cùng cơ sở dữ liệu với dữ liệu nghiệp vụ. Thay vì gửi message trực tiếp, bạn sẽ:

Bước 1: Trong một transaction duy nhất, bạn đồng thời lưu dữ liệu nghiệp vụ và ghi thông tin message vào bảng outbox.

Bước 2: Một background service (thường gọi là message relay) sẽ định kỳ quét bảng outbox, lấy ra các message chưa được gửi và gửi chúng đến đích cuối cùng.

Bước 3: Sau khi gửi thành công, message relay sẽ đánh dấu message đã được xử lý hoặc xóa khỏi bảng outbox.

Ví dụ cụ thể

Giả sử bạn có một bảng orders và một bảng outbox:

sql
-- Bảng đơn hàng
CREATE TABLE orders (
    id UUID PRIMARY KEY,
    customer_id UUID,
    total_amount DECIMAL,
    status VARCHAR(50),
    created_at TIMESTAMP
);

-- Bảng outbox
CREATE TABLE outbox (
    id UUID PRIMARY KEY,
    event_type VARCHAR(100),
    payload JSONB,
    created_at TIMESTAMP,
    processed_at TIMESTAMP NULL
);

Khi tạo đơn hàng mới, thay vì gửi email ngay lập tức, bạn sẽ:

sql
BEGIN TRANSACTION;

-- Lưu đơn hàng
INSERT INTO orders (id, customer_id, total_amount, status, created_at)
VALUES ('123e4567-e89b-12d3-a456-426614174000', 'cust_001', 100.00, 'confirmed', NOW());

-- Ghi event vào outbox
INSERT INTO outbox (id, event_type, payload, created_at)
VALUES ('456e7890-e89b-12d3-a456-426614174001', 'order_created', 
        '{"order_id": "123e4567-e89b-12d3-a456-426614174000", "customer_email": "[email protected]"}', 
        NOW());

COMMIT;

Lợi ích của Outbox Pattern

Tính nhất quán dữ liệu: Vì cả dữ liệu nghiệp vụ và outbox message đều nằm trong cùng một transaction, bạn đảm bảo rằng hoặc cả hai đều được lưu thành công, hoặc cả hai đều thất bại.

Khả năng chịu lỗi: Nếu hệ thống bên ngoài tạm thời không khả dụng, message vẫn được lưu an toàn trong outbox và sẽ được gửi lại sau.

Đảm bảo delivery: Message sẽ được gửi ít nhất một lần (at-least-once delivery), đảm bảo không có event nào bị mất.

Thách thức cần lưu ý

Outbox Pattern cũng đặt ra một số thách thức mà bạn cần cân nhắc. Message có thể được gửi nhiều lần nếu message relay gặp sự cố sau khi gửi thành công nhưng trước khi đánh dấu đã xử lý. Do đó, hệ thống nhận cần được thiết kế để xử lý idempotent.

Bảng outbox có thể tăng trưởng nhanh chóng nếu không có chiến lược dọn dẹp phù hợp. Bạn cần có cơ chế để xóa các message đã xử lý sau một khoảng thời gian nhất định.

Outbox Pattern là một công cụ mạnh mẽ giúp bạn xây dựng các hệ thống phân tán đáng tin cậy, đặc biệt quan trọng trong các ứng dụng yêu cầu tính nhất quán dữ liệu cao như hệ thống tài chính hay thương mại điện tử.

Go to Link