Circuit Breaker patterns

মাইক্রোসার্ভিস আর্কিটেকচারে, একটি সার্ভিস প্রায়ই অন্য সার্ভিসের উপর নির্ভরশীল থাকে। যদি কোনো সার্ভিস down থাকে বা খুব ধীরগতিতে সাড়া দেয়, তাহলে পুরো সিস্টেমই অকার্যকর হয়ে যেতে পারে। এই সমস্যার সমাধান হলো  Circuit Breaker Pattern।

Circuit Breaker কী?

Circuit Breaker Pattern হলো এমন একটি ডিজাইন প্যাটার্ন যা একটি সার্ভিসকে অপ্রাপ্য বা ব্যর্থ সার্ভিসে বারবার অনুরোধ পাঠানো থেকে রক্ষা করে। এটি বাস্তব সার্কিট ব্রেকারের মতো কাজ করে:

যখন কোনো সার্ভিস বারবার ব্যর্থ হয়, তখন সার্কিট “খোলা (Open)” হয় এবং কিছু সময়ের জন্য অনুরোধ বন্ধ রাখে।

Circuit Breaker কেন দরকার?

- সার্ভিস ব্যর্থতার কারণে cascading failure প্রতিরোধ করে
- অপ্রয়োজনীয় retry কমিয়ে সিস্টেমকে স্থিতিশীল রাখে
-  latency ও response time উন্নত করে
- সিস্টেমকে graceful degradation করতে সাহায্য করে

Circuit Breaker এর তিনটি অবস্থা

Spring Boot এ Circuit Breaker ব্যবহার

Spring Boot 2.3+ থেকে সহজেই Circuit Breaker ইমপ্লিমেন্ট করা যায় Resilience4j লাইব্রেরি ব্যবহার করে।

Step 1: Dependency যোগ করো

pom.xml এ নিচের dependency যোগ করো 👇

<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-circuitbreaker-resilience4j</artifactId>
</dependency>

Step 2: একটি উদাহরণ সার্ভিস

ধরা যাক আমাদের একটি সার্ভিস PaymentService,
যা অন্য একটি সার্ভিসে REST API কল পাঠায়।

@Service
public class PaymentService {

    private final RestTemplate restTemplate;

    public PaymentService(RestTemplateBuilder builder) {
        this.restTemplate = builder.build();
    }

    @CircuitBreaker(name = "paymentService", fallbackMethod = "fallbackPayment")
    public String processPayment() {
        return restTemplate.getForObject("http://external-service/payment", String.class);
    }

    public String fallbackPayment(Exception ex) {
        return "Payment service is currently unavailable. Please try again later!";
    }
}

কী ঘটছে এখানে?

Step 3: Configuration

application.yml ফাইলে সার্কিট ব্রেকার কনফিগার করো:

resilience4j:
  circuitbreaker:
    instances:
      paymentService:
        registerHealthIndicator: true
        slidingWindowSize: 5
        minimumNumberOfCalls: 5
        failureRateThreshold: 50
        waitDurationInOpenState: 10s
        permittedNumberOfCallsInHalfOpenState: 3
        automaticTransitionFromOpenToHalfOpenEnabled: true

Step 4: Controller তৈরি করো

@RestController
@RequestMapping("/api/payments")
public class PaymentController {

    private final PaymentService paymentService;

    public PaymentController(PaymentService paymentService) {
        this.paymentService = paymentService;
    }

    @GetMapping
    public ResponseEntity<String> makePayment() {
        return ResponseEntity.ok(paymentService.processPayment());
    }
}

Circuit Breaker Lifecycle

[CLOSED] → সার্ভিস ব্যর্থ → [OPEN] → সময় শেষে → [HALF-OPEN] → টেস্ট সফল → [CLOSED]
                                             ↳ ব্যর্থ → [OPEN]

যখন সার্ভিস বারবার ব্যর্থ হয় (যেমন 5টির মধ্যে 3টি failure),
Circuit Breaker “Open” হয়ে যায় এবং পরবর্তী কিছু সময় (যেমন 10 সেকেন্ড) অনুরোধ ব্লক করে রাখে।

Step 5: Metrics and Monitoring

Resilience4j Actuator support দিয়ে সার্কিট ব্রেকার স্ট্যাটাস মনিটর করতে পারো।

pom.xml এ যোগ করো:

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-actuator</artifactId>
</dependency>

তারপর /actuator/health endpoint এ সার্কিট ব্রেকারের অবস্থা দেখা যাবে।

Optional: TimeLimiter ও Retry যোগ করা

তুমি চাইলে Circuit Breaker এর পাশাপাশি TimeLimiter এবং Retry ব্যবহার করতে পারো:

resilience4j:
  timelimiter:
    instances:
      paymentService:
        timeoutDuration: 3s
  retry:
    instances:
      paymentService:
        maxAttempts: 3
        waitDuration: 500ms

এটি ৩ বার পর্যন্ত retry করবে, প্রতিবার ০.৫ সেকেন্ড করে অপেক্ষা করবে।

Circuit Breaker বনাম Retry

Practical Example

@Service
public class OrderService {

    private final PaymentService paymentService;

    public OrderService(PaymentService paymentService) {
        this.paymentService = paymentService;
    }

    @CircuitBreaker(name = "orderService", fallbackMethod = "fallbackOrder")
    public String placeOrder() {
        String payment = paymentService.processPayment();
        return "Order placed successfully with " + payment;
    }

    public String fallbackOrder(Exception ex) {
        return "Order placed but payment pending due to service issue.";
    }
}

Logging এবং Observability

Resilience4j metrics গুলো Prometheus বা Micrometer এর মাধ্যমে export করা যায়।
তুমি চাইলে Grafana dashboard বানিয়ে real-time Circuit Breaker মনিটর করতে পারো।

Best Practices

- ছোট সার্ভিসগুলোতে Circuit Breaker যোগ করো
- সব fallback method এ ইউজার-ফ্রেন্ডলি বার্তা দাও
- Metrics মনিটর করো — কখন সার্ভিস repeatedly fail করছে
- Retry + Circuit Breaker একসাথে ব্যবহার করো না unless প্রয়োজন