引言
在微服務架構中，系統異常與服務中斷是無法避免的挑戰。為確保工作流在故障後仍能正確恢復執行，Durable Execution 技術與 Dapr 的整合提供了強大的解決方案。本文深入解析兩者的技術特性、整合方式與實作案例，協助開發者建立高可靠性的業務流程。
技術定義與核心概念
Durable Execution 的持久化執行機制
Durable Execution 是一種確保工作流狀態在執行中斷後能恢復的技術，其核心特性包括：
- 狀態持久化：所有執行狀態儲存於狀態儲存（如 Redis、Cosmos DB），確保系統故障時可從儲存中讀取狀態繼續執行。
- 工作流引擎機制：透過狀態儲存的持久化，工作流引擎能重新播放（replay）已執行的步驟，避免重複執行已完成的任務。
- 狀態儲存作用：所有狀態變更均寫入磁碟，確保系統故障時能從儲存中讀取狀態繼續執行。
Dapr 的角色與功能
Dapr（Distributed Application Runtime）作為輕量級的執行框架，提供以下關鍵功能：
- 側車架構：以 sidecar 形式與應用程式共存，提供獨立的執行環境。
- 語言中立：支援多種語言（C#、Java、JavaScript、Python、Go）開發工作流。
- 工作流 API：提供工作流 API 用於定義和執行微服務，並支援狀態儲存與恢復。
關鍵特性與應用場景
工作流模式與執行策略
Durable Execution 與 Dapr 整合後，支援多種工作流模式：
- 任務鏈（Task Chaining）：任務按順序執行，後續任務依賴前一任務的輸出。例如：驗證訂單 → 更新庫存 → 獲取物流資訊。
- 扇出扇入（Fan-Out/Fan-In）：並行執行多個任務，後續聚合所有結果。例如：並行查詢多個物流服務的運費，選擇最便宜的方案。
- 監控模式（Monitor Pattern）：設定定時器執行週期性任務，如夜間清理雲端資源。
- 外部系統互動（External System Interaction）：等待外部事件觸發，使用事件載荷決定工作流繼續邏輯。例如：等待用戶批准後執行訂單處理。
故障恢復與補償機制
整合後的系統具備強大的容錯能力：
- 自動恢復：Dapr 會在應用程式故障時重新啟動工作流，並從狀態儲存中讀取狀態繼續執行。
- 補償操作：若某步驟失敗，可手動或自動執行逆向操作（如取消庫存更新）以修正狀態。
- 錯誤處理：透過工作流上下文捕獲異常，並根據異常類型執行相應的補償邏輯。
實作案例與技術整合
訂單處理流程示例
- 驗證庫存是否足夠，不足則終止。
- 獲取物流服務清單，並並行查詢各物流服務的運費。
- 選擇最便宜的物流服務，註冊運送。
- 若註冊失敗，執行補償操作（取消庫存更新）。
狀態儲存與執行機制
- 所有狀態變更（如庫存更新、物流資訊）均寫入狀態儲存，確保執行中斷後可恢復。
- 工作流執行為異步模式，僅返回實例 ID 而非結果，透過
instance ID 管理工作流狀態。
技術整合細節
- Dapr 工作流 API：自 2022 年 2 月起穩定，支援工作流作為程式碼（workflow as code）開發。
- 狀態儲存選項：需搭配支持持久化儲存的後端（如 SQL Server、Cosmos DB）。
- 重試策略：支援常數重試或指數退避（exponential backoff）策略，提升系統容錯能力。
優勢與挑戰
技術優勢
- 高可靠性：透過狀態持久化與自動恢復，確保工作流在異常情況下仍能正確執行。
- 語言中立：支援多種開發語言，降低技術門檻。
- 可擴展性：並行執行與狀態儲存設計，支援高併發場景。
挑戰與考量
- 確定性碼要求：工作流需為確定性碼，避免隨機值或時間戳產生。
- 活動冪等性設計：活動需支援至少執行一次（At-Least-Once），避免重複操作導致資料不一致。
- 版本控制：工作流版本需明確標記，避免版本衝突。
總結
Durable Execution 與 Dapr 的整合提供了強大的工作流執行能力，確保系統在異常情況下仍能正確恢復。開發者應善用狀態儲存、重試策略與補償機制，並遵循確定性碼與活動冪等性設計原則。透過合理規劃工作流模式與技術整合，可大幅提升微服務架構的可靠性與穩定性。