Fault tolerance и его реализация в PHP

Разрабатывая веб-приложение важно помнить об отказоустойчивости. Fault tolerance – метод проектировки, при котором неработоспособность отдельного элемента или функции приложения не выводит из строя само приложение, устойчивость программы к отказам. Не путайте fault tolerance с failover (аварийное переключение) – переключением отказавшего функционала резервному компоненту.

Стратегия

Отказоустойчивая архитектура готова к сбоям. Приложение проектируют таким образом, чтобы при падении компоненты сами перезапускались без сбоев, потерь или ошибок.

Как пример используем скрипт для рассылки писем по базе. Не отказоустойчивая программа в случае сбоя при выполнении начнет процесс сначала, если восстановить работу.

А скрипт, написанный с учетом fault tolerance поймет, что при последнем выполнении произошел сбой и продолжит отправлять письма с пользователя, на котором произошла ошибка.

Сам скрипт выглядит так:


# получаем id пользователя для восстановления, если скрипт был завершен некорректно

$restart_from = file_get_contents(‘/tmp/mail.status’);

# получаем список всех пользователей

$users = get_list(‘SELET * FROM users ORDER BY id’);

foreach ( $users as $user )

{

# пропускаем отправку, если переменная восстановления задана

if ( $restart_from && $user[‘id’] <= $restart_from ) continue;

send_email($user[‘id’]);

# сохраняем id пользователя в файл статуса

file_put_contents(‘/tmp/mail.status’, $user[‘id’]);

}

# удаляем файл статуса

unlink(‘/tmp/mail.status’);
## Отсутствие файла статуса свидетельствует об успешном завершении предыдущей отправки

Еще один вариант отказоустойчивого приложения – запуск скриптов в отдельных дочерних процессах, используя многопоточность. Если появятся сбои, то процесс закончится с ошибкой, а воркер перезапустится. Для этого подойдет Gearman.

Сигналы

В UNIX-подобных системах сигналы – метод уведомления процессов о событиях. Они выполняются асинхронно и с высоким приоритетом, так что при получении такого notification система прерывает выполнение процесса.

При чем здесь сигналы в статье о fault tolerance? Функция подходит для остановки или перезапуска процессов (демонов) в случае ошибки, и корректного завершения задачи.

PCNTL

Для PHP доступно расширение-менеджер процессов pcntl. Оно использует UNIX-стиль управления процессами и подпрограммами, в том числе обработку сигналов. Так что на его основе реализуется простейшая отказоустойчивая система:


declare(ticks = 1);

class SIG { public static $cought = 0; }

…

function sig_handler($sig) {

SIG::$cought = $sig;

echo ‘Finishing all operations to exit…’ . “n”;

}

pcntl_signal(SIGINT, “sig_handler”);

pcntl_signal(SIGTERM, “sig_handler”);

pcntl_signal(SIGHUP, “sig_handler”);

while ( true )

{

/*

Длинный код скрипта для обработки с нужными действиями

*/

…

if ( SIG::$cought )

{

echo ‘finished operations, exiting now’ . “n”;

exit;

}

}

## Отлавливает сигналы SIGINT, SIGTERM, SIGHUP, если такой сигнал приходит, то скрипт останавливается

Такой подход используется для корректного перезапуска скриптов при использовании supervisor.

pcntl подходит для асинхронного выполнения PHP как альтернатива pthreads. Отличия между расширениями в том, что pcntl – менеджер процессов, а pthreads – менеджер потоков.

Phystrix

PHP-библиотека [https://github.com/odesk/phystrix Phystrix] разрабатывалась под впечатлением и по принципу Netflix Hystrix. Она создана для распределенных приложений с зависимостями.

По своей сути Phystrix – обертка для PHP-скриптов, которая изолирует их выполнение друг от друга, обеспечивая отказоустойчивость и отсутствие каскадных сбоев.

Принцип работы

При создании комманды Phystrix используется метод run(), который выполняет нужную функцию (запрос к базе данных, вызов API) и метод getFallback(), который вызывает значение по умолчанию.

Затем при вызове execute() Phystrix запускает функцию, обозначенную в run(). И в случае ошибки вызывает значение по умолчанию в getFallback(), к примеру “Функция временно недоступна”.

Для корректной работы библиотеки потребуется расширение [http://php.net/manual/en/book.apc.php APC], а для установки рекомендуется использовать [https://getcomposer.org/ Composer]:

"require": {

“odesk/phystrix”: “dev-master”

}

## Будет использовать репозиторий компании на GitHub

В простейшем случае пример использования Phystrix будет выглядеть так:

use OdeskPhystrixAbstractCommand;

**class MyCommand extends AbstractCommand**

{

protected $name;

public function __construct($name)

{

$this->name = $name;

}

/**

# Внутренний вызов функции только если запрос разрешен

# @return mixed

*/

protected function run()

{

return ‘Hello ‘ . $this->name;

}

}

## Все комманды должны использовать наследование AbstractCommand

А затем комманду можно выполнять используя метод execute():

$myCommand = $phystrix->getCommand('MyCommand', 'Alex'); # 'Alex' передается конструктору MyCommand

$result = $myCommand->execute();

## Дополнительные параметры в getCommand передаются конструктору

Пример использования Phystrix

Библиотека может использоваться для множества функций, запросов HTTP, кастомных или стандартных API, а также SQL:

use OdeskPhystrixAbstractCommand;

class GetTop extends AbstractCommand

{

protected $startDate;

public function __construct($startDate)

{

$this->startDate = $startDate;

}

protected function run()

{

# получение зависимостей DB из служебного локатора Phystrix

$db = $this->serviceLocator->get(‘db’);

$sql = ”

SELECT

U.DisplayName,

COUNT(C.ID) AS CommentCount

FROM

Users AS U

INNER JOIN Comments AS C ON U.ID = C.UserID

GROUP BY

U.DisplayName

WHERE C.time > ?

ORDER BY

COUNT(C.ID) DESC

LIMIT 1;

“;

return $db->fetchOne($sql, $this->_startDate);

}

protected function getFallback()

{

return “функция временно недоступна”;

}

}

## SQL-запрос обернут в шаблон проектирования

Ну а для запуска используется все тот же метод execute():

$getTopCommenterNameCmd =

$phystrixFactory->getCommand(‘GetTop’, strtotime(‘-1 week’));

$topCommenterName = $getTop->execute();

## Phystrix самостоятельно проверит все зависимости

Самое главное

Не пренебрегайте отказоустойчивостью сервиса или приложения. Сигналов PHP достаточно для создания fault-tolerant архитектуры. А внешние библиотеки и решения, как Phystrix, обеспечат гибкость, но принесут дополнительные сложности при настройке и внедрении.