發件箱模式：打造微服務可靠消息傳輸
開發微服務以及其他分布式系統都不容易，任何問題都有可能發生，甚至還有關于這方面的研究論文。
作為工程師，減少出錯的可能性也應該是你的目標之一，本文將嘗試使用發件箱模式（Outbox pattern） 來實現這一點。
如何在分布式系統中實現組件之間的可靠通信？
發件箱模式是此類問題的一種優雅解決方案，該方案讓我們能夠實現事務性保證，并至少向外部系統傳遞一次消息。
讓我們看看發件箱模式如何解決這個問題，以及如何實現。
發件箱模式解決了什么問題？
當然，要理解發件箱模式解決了什么問題，我們先給出一個問題。
下面是一個用戶注冊流程的示例，有幾件事正在發生：
- 將 User 保存到數據庫
- 向 User 發生歡迎郵件
- 向消息總線發布 UserRegisteredEvent
public async Task RegisterUserAsync(User user, CancellationToken token)
{
_userRepository.Insert(user);
await _unitOfWork.SaveChangesAsync(token);
await _emailService.SendWelcomeEmailAsync(user, token);
await _eventBus.PublishAsync(new UserRegisteredEvent(user.Id), token);
}所有操作都在常規路徑中按序完成，沒有任何問題，一切都很好。
但如果其中任何一個操作失敗了怎么辦？
- 數據庫不可用，保存 User 失敗
- 郵件服務中斷，無法發送郵件
- 向服務總線發布事件沒有成功
另外，想象一下這種情況：你已經將 User 保存到數據庫中，并向他發送了歡迎郵件，但未能成功發布 UserRegisteredEvent 來通知其他服務。怎么才能從這種情況中恢復過來？
發件箱模式可以幫你自動更新數據庫并將消息發送到消息總線。
實現發件箱模式
首先在數據庫中引入一個表示發件箱（Outbox） 的新表，可以將這個表稱為 OutboxMessages，用于存儲需要傳遞的所有消息。現在，我們不再直接向外部服務發出請求，而是簡單的將消息作為新行存儲在發件箱表中，消息通常以 JSON 格式存儲。
然后引入后臺進程，定期輪詢 OutboxMessages 表。如果發現有未處理的消息，就發布該消息并標記為已發送。如果由于某種原因造成消息發布失敗，就在下一次執行時重試。
注意，通過重試，現在實現了至少一次消息傳遞（at-least-once message delivery）。對于常規路徑，消息只發布一次，而在重試的情況下，則會發布多次。
我們現在可以基于發件箱模式重寫上面的 RegisterUserAsync 方法：
public async Task RegisterUserAsync(User user, CancellationToken token)
{
_userRepository.Insert(user);
_outbox.Insert(new UserRegisteredEvent(user.Id));
await _unitOfWork.SaveChangesAsync(token);
}發件箱與工作單元在同一個事務中，因此可以將 User 自動保存到數據庫中，并持久化 OutboxMessage。如果保存到數據庫失敗，則回滾整個事務，并且不會向消息總線發送任何消息。
由于現在將 UserRegisteredEvent 的發布轉移到了工作進程，因此需要添加一個處理程序，以便向用戶發送歡迎郵件。下面是 SendWelcomeEmailHandler 類的一個例子：
public classSendWelcomeEmailHandler : IHandle<UserRegisteredEvent>
{
privatereadonly IUserRepository _userRepository;
privatereadonly IEmailService _emailService;
public SendWelcomeEmailHandler(
IUserRepository userRepository,
IEmailService emailService)
{
_userRepository = userRepository;
_emailService = emailService;
}
public async Task Handle(UserRegisteredEvent message)
{
var user = await _userRepository.GetByIdAsync(message.UserId);
await _emailService.SendWelcomeEmailAsync(user);
}
}發件箱模式架構圖
下面是引入發件箱后的系統架構圖，可以在數據庫中看到 Outbox 表，因此可以將消息與相關實體一起通過同一事物存儲到 Outbox 表中。
延伸閱讀
通過本文，你應該對發件箱模式以及它解決的問題有了很好的理解。如果需要在分布式系統中實現可靠消息傳遞，那么發件箱模式是一個很好的解決方案。
如果需要了解發件箱模式的更多實現細節，可以觀看以下油管視頻：
