Skip to content
← সিস্টেম ডিজাইন · উন্নত · 25 মিনিট · 17 / 26 EN

Microservices Patterns

Saga pattern, circuit breaker, service discovery এবং distributed transaction implement করুন।

saga patterncircuit breakerservice discoverydistributed transactions

গল্পে বুঝি

ইবনে সিনার একটা বিশাল ফুড কোর্ট। শুরুতে পুরো জায়গায় ছিল একটাই দৈত্যাকার রান্নাঘর — বিরিয়ানি, কাবাব, ড্রিংকস, ডেজার্ট, সবকিছু ওই এক রান্নাঘরেই একসাথে রান্না হতো (এটাই monolith)। কিন্তু একটা চুলা নষ্ট হলে পুরো রান্নাঘর থমকে যেত, আর ভিড়ের সময় ভেতরে এত জটলা যে কেউ নড়তেও পারত না। তাই ইবনে সিনা জিনিসটা ভেঙে দিল — এখন আলাদা আলাদা বিশেষায়িত স্টল: বিরিয়ানি স্টল, কাবাব স্টল, ড্রিংকস স্টল, ডেজার্ট স্টল। প্রতিটি স্টলে নিজের রাঁধুনি, নিজের স্টক, আর নিজের ক্যাশ বাক্স — একটা স্টল আরেকটার হিসাব বা মাল ধরে না (প্রতিটা আলাদা service, নিজের database নিজের হাতে)।

এখন আল-খোয়ারিজমি একটা কম্বো অর্ডার দিলে — বিরিয়ানি, একটা কাবাব, একটা ড্রিংক আর একটা ডেজার্ট একসাথে — কোনো একটা স্টল একা এটা সামলাতে পারে না; কাউন্টার থেকে চারটা স্টলে খবর যায়, প্রত্যেকে নিজের অংশ বানায়, তারপর একসাথে থালায় সাজিয়ে দেওয়া হয় (এটাই API composition)। ফাতিমা আল-ফিহরি যখন ডেজার্ট স্টলে গিয়ে দেখে পুডিং শেষ, তখন সমস্যা — বাকি স্টল তো ততক্ষণে বিরিয়ানি বেড়ে ফেলেছে, কাবাব ভেজে ফেলেছে। তাই কম্বোটা পুরোপুরি না হওয়ায় প্রত্যেককে নিজের অংশ ফেরত/বাতিল করতে হয়, ক্যাশ বাক্স থেকে টাকা ফেরত যায় (এটাই saga — একটা step ব্যর্থ হলে আগের step-গুলো উল্টো করে undo করা)। সুবিধা হলো, বিরিয়ানি স্টলে ভিড় বাড়লে ইবনে সিনা শুধু ওখানেই বাড়তি লোক দেয় বা নতুন চুলা বসায়, বাকি স্টল বন্ধ না করেই (independent deploy আর scale)। তবে দাম হলো — চারটা স্টলের মধ্যে সমন্বয় করাটা এক রান্নাঘরের চেয়ে অনেক বেশি ঝামেলার (tradeoff)।

এই গল্পটাই আসলে microservices। এক দৈত্যাকার রান্নাঘর হলো monolith, আর আলাদা আলাদা স্টল প্রতিটা নিজের ক্যাশ বাক্স (database) নিয়ে হলো আলাদা microservice; কম্বো অর্ডার কয়েক স্টলে ছড়িয়ে দেওয়াই API composition, আর মাঝপথে একটা স্টল ফেল করলে সবার অংশ undo করাই saga। বাস্তবে Amazon, Uber, Netflix ঠিক এভাবেই order বা booking-কে ছোট ছোট service-এ ভাগ করে — প্রতিটা আলাদা deploy আর scale করা যায়, কিন্তু বিনিময়ে distributed coordination-এর জটিলতা মেনে নিতে হয়।

Microservices Patterns কী?

আপনি যখন একটি monolith ভেঙে microservice বানান, তখন এক সমস্যার বদলে আরেক সমস্যা নেন। একটা single database transaction যা আগে atomic ছিল, এখন একাধিক service জুড়ে ছড়িয়ে পড়ে। একটা service call যা আগে একটা function call ছিল, এখন network সমস্যার কারণে ব্যর্থ হতে পারে। Microservices pattern এই distributed systems চ্যালেঞ্জগুলোর যুদ্ধে পরীক্ষিত সমাধান – distributed transaction-এর জন্য saga pattern, fault tolerance-এর জন্য circuit breaker, এবং dynamic routing-এর জন্য service discovery।

এটাকে একটা অর্কেস্ট্রার মতো ভাবুন। একটা ছোট ব্যান্ডে, সবাই একে অপরকে দেখে sync থাকতে পারে। কিন্তু 100 জনের একটা অর্কেস্ট্রায়, coordinate করতে আপনার একজন কন্ডাক্টর (saga orchestrator) লাগে, প্রতিটি failure সুন্দরভাবে সামলাতে section leader (circuit breaker) লাগে, আর একটা seating chart (service registry) লাগে যাতে সবাই জানে কাকে কোথায় পাবে।

Saga Orchestration Pattern

বাস্তব জীবনের উদাহরণ

বাস্তব জীবনের উদাহরণ

একটি শপিং মলের মতো — একটা মেগা-স্টোরের বদলে, বিশেষায়িত দোকান (কাপড়, ইলেকট্রনিক্স, খাবার) থাকে, প্রতিটি নিজস্ব কর্মী আর inventory নিয়ে স্বাধীনভাবে চলে।

আপনি Amazon-এ order দিলে, একটা “Place Order” ক্লিক service-জুড়ে একটি multi-step saga trigger করে: order service order বানায়, inventory service item reserve করে, আর payment service আপনার card charge করে। Payment ব্যর্থ হলে, saga উল্টো দিকে compensating transaction চালায় – inventory unreserve করে আর order cancel করে। Netflix circuit breaker ব্যবহার করে, যাতে তাদের recommendation service down হলেও homepage একটা error page না দেখিয়ে একটা default list নিয়ে load হয়।

একটি Saga Orchestrator বানানো

এখানে একটি সম্পূর্ণ saga orchestrator আছে – circuit breaker, service discovery, exponential backoff সহ retry, এবং compensating transaction সহ। এটা Uber আর Amazon-এর মতো কোম্পানির ব্যবহৃত পুরো order flow implement করে।

// --- Types ---
type SagaStatus = 'pending' | 'running' | 'completed' | 'compensating' | 'failed';
type StepStatus = 'pending' | 'success' | 'failed' | 'compensated';

interface SagaStep {
	name: string;
	execute: (context: Record<string, unknown>) => Promise<Record<string, unknown>>;
	compensate: (context: Record<string, unknown>) => Promise<void>;
}

interface SagaState {
	id: string;
	status: SagaStatus;
	steps: { name: string; status: StepStatus; error?: string }[];
	context: Record<string, unknown>;
	startedAt: number;
	completedAt?: number;
}

// --- Circuit Breaker ---
enum CircuitState {
	CLOSED = 'CLOSED',
	OPEN = 'OPEN',
	HALF_OPEN = 'HALF_OPEN'
}

class CircuitBreaker {
	private state: CircuitState = CircuitState.CLOSED;
	private failureCount: number = 0;
	private lastFailureTime: number = 0;
	private successCount: number = 0;

	constructor(
		private readonly name: string,
		private readonly failureThreshold: number = 5,
		private readonly resetTimeoutMs: number = 30_000,
		private readonly halfOpenMaxAttempts: number = 3
	) {}

	async call<T>(fn: () => Promise<T>): Promise<T> {
		if (this.state === CircuitState.OPEN) {
			if (Date.now() - this.lastFailureTime > this.resetTimeoutMs) {
				this.state = CircuitState.HALF_OPEN;
				this.successCount = 0;
				console.log(`[CIRCUIT:${this.name}] OPEN -> HALF_OPEN`);
			} else {
				throw new Error(`Circuit breaker ${this.name} is OPEN`);
			}
		}

		try {
			const result = await fn();

			if (this.state === CircuitState.HALF_OPEN) {
				this.successCount++;
				if (this.successCount >= this.halfOpenMaxAttempts) {
					this.state = CircuitState.CLOSED;
					this.failureCount = 0;
					console.log(`[CIRCUIT:${this.name}] HALF_OPEN -> CLOSED`);
				}
			} else {
				this.failureCount = 0;
			}

			return result;
		} catch (error) {
			this.failureCount++;
			this.lastFailureTime = Date.now();

			if (this.failureCount >= this.failureThreshold) {
				this.state = CircuitState.OPEN;
				console.log(`[CIRCUIT:${this.name}] -> OPEN (failures: ${this.failureCount})`);
			}

			throw error;
		}
	}

	getState(): CircuitState {
		return this.state;
	}
}

// --- Service Registry ---
interface ServiceInstance {
	id: string;
	name: string;
	url: string;
	healthy: boolean;
	lastHealthCheck: number;
}

class ServiceRegistry {
	private services = new Map<string, ServiceInstance[]>();
	private healthCheckInterval: ReturnType<typeof setInterval> | null = null;

	register(name: string, url: string): string {
		const id = `${name}-${crypto.randomUUID().slice(0, 8)}`;
		const instance: ServiceInstance = {
			id,
			name,
			url,
			healthy: true,
			lastHealthCheck: Date.now()
		};

		if (!this.services.has(name)) {
			this.services.set(name, []);
		}
		this.services.get(name)!.push(instance);
		console.log(`[REGISTRY] Registered ${name} at ${url} (id: ${id})`);
		return id;
	}

	deregister(id: string): void {
		for (const [name, instances] of this.services) {
			const idx = instances.findIndex((i) => i.id === id);
			if (idx >= 0) {
				instances.splice(idx, 1);
				console.log(`[REGISTRY] Deregistered ${id} from ${name}`);
				if (instances.length === 0) this.services.delete(name);
				return;
			}
		}
	}

	resolve(name: string): ServiceInstance | null {
		const instances = this.services.get(name);
		if (!instances || instances.length === 0) return null;

		// Round-robin among healthy instances
		const healthy = instances.filter((i) => i.healthy);
		if (healthy.length === 0) return null;

		const idx = Math.floor(Math.random() * healthy.length);
		return healthy[idx];
	}

	markUnhealthy(id: string): void {
		for (const instances of this.services.values()) {
			const instance = instances.find((i) => i.id === id);
			if (instance) {
				instance.healthy = false;
				console.log(`[REGISTRY] Marked ${id} as unhealthy`);
				return;
			}
		}
	}

	startHealthChecks(intervalMs: number = 10_000): void {
		this.healthCheckInterval = setInterval(() => {
			for (const instances of this.services.values()) {
				for (const instance of instances) {
					instance.lastHealthCheck = Date.now();
					// In production, you'd make an HTTP call to instance.url/health
					console.log(`[HEALTH] Checking ${instance.id}: ${instance.healthy ? 'UP' : 'DOWN'}`);
				}
			}
		}, intervalMs);
	}

	stopHealthChecks(): void {
		if (this.healthCheckInterval) clearInterval(this.healthCheckInterval);
	}
}

// --- Retry with exponential backoff ---
async function retryWithBackoff<T>(
	fn: () => Promise<T>,
	maxRetries: number = 3,
	baseDelayMs: number = 1000
): Promise<T> {
	let lastError: Error | undefined;

	for (let attempt = 0; attempt <= maxRetries; attempt++) {
		try {
			return await fn();
		} catch (error) {
			lastError = error instanceof Error ? error : new Error(String(error));

			if (attempt === maxRetries) break;

			const delay = baseDelayMs * Math.pow(2, attempt) + Math.random() * 1000;
			console.log(
				`[RETRY] Attempt ${attempt + 1}/${maxRetries} failed, retrying in ${Math.round(delay)}ms`
			);
			await new Promise((r) => setTimeout(r, delay));
		}
	}

	throw lastError;
}

// --- Saga Orchestrator ---
class SagaOrchestrator {
	private sagas = new Map<string, SagaState>();
	private circuitBreakers = new Map<string, CircuitBreaker>();

	constructor(private registry: ServiceRegistry) {}

	private getBreaker(name: string): CircuitBreaker {
		if (!this.circuitBreakers.has(name)) {
			this.circuitBreakers.set(name, new CircuitBreaker(name));
		}
		return this.circuitBreakers.get(name)!;
	}

	async execute(
		sagaId: string,
		steps: SagaStep[],
		initialContext: Record<string, unknown> = {}
	): Promise<SagaState> {
		const state: SagaState = {
			id: sagaId,
			status: 'running',
			steps: steps.map((s) => ({ name: s.name, status: 'pending' as StepStatus })),
			context: { ...initialContext },
			startedAt: Date.now()
		};

		this.sagas.set(sagaId, state);
		console.log(`\n[SAGA:${sagaId}] Starting saga with ${steps.length} steps`);

		let completedSteps: number = 0;

		for (let i = 0; i < steps.length; i++) {
			const step = steps[i];
			const breaker = this.getBreaker(step.name);

			console.log(`[SAGA:${sagaId}] Step ${i + 1}/${steps.length}: ${step.name} -> EXECUTING`);

			try {
				const result = await retryWithBackoff(() =>
					breaker.call(() => step.execute(state.context))
				);

				state.context = { ...state.context, ...result };
				state.steps[i].status = 'success';
				completedSteps = i + 1;
				console.log(`[SAGA:${sagaId}] Step ${step.name} -> SUCCESS`);
			} catch (error) {
				const errMsg = error instanceof Error ? error.message : String(error);
				state.steps[i].status = 'failed';
				state.steps[i].error = errMsg;
				console.log(`[SAGA:${sagaId}] Step ${step.name} -> FAILED: ${errMsg}`);

				// Start compensation
				state.status = 'compensating';
				console.log(`[SAGA:${sagaId}] Starting compensation for ${completedSteps} completed steps`);

				for (let j = completedSteps - 1; j >= 0; j--) {
					const compStep = steps[j];
					try {
						console.log(`[SAGA:${sagaId}] Compensating: ${compStep.name}`);
						await compStep.compensate(state.context);
						state.steps[j].status = 'compensated';
						console.log(`[SAGA:${sagaId}] ${compStep.name} -> COMPENSATED`);
					} catch (compError) {
						const compErrMsg = compError instanceof Error ? compError.message : String(compError);
						console.error(
							`[SAGA:${sagaId}] Compensation FAILED for ${compStep.name}: ${compErrMsg}`
						);
						// In production, alert and queue for manual intervention
					}
				}

				state.status = 'failed';
				state.completedAt = Date.now();
				console.log(`[SAGA:${sagaId}] Saga FAILED (took ${state.completedAt - state.startedAt}ms)`);
				return state;
			}
		}

		state.status = 'completed';
		state.completedAt = Date.now();
		console.log(
			`[SAGA:${sagaId}] Saga COMPLETED (took ${state.completedAt - state.startedAt}ms)\n`
		);
		return state;
	}

	getState(sagaId: string): SagaState | undefined {
		return this.sagas.get(sagaId);
	}
}

// --- Define the Order Saga steps ---
function createOrderSagaSteps(): SagaStep[] {
	return [
		{
			name: 'CreateOrder',
			execute: async (ctx) => {
				console.log(`  Creating order for user ${ctx.userId}, items: ${JSON.stringify(ctx.items)}`);
				const orderId = `ORD-${Date.now()}`;
				return { orderId, orderStatus: 'created' };
			},
			compensate: async (ctx) => {
				console.log(`  Cancelling order ${ctx.orderId}`);
				// Mark order as cancelled in DB
			}
		},
		{
			name: 'ReserveInventory',
			execute: async (ctx) => {
				console.log(`  Reserving inventory for order ${ctx.orderId}`);
				const items = ctx.items as Array<{ sku: string; qty: number }>;
				for (const item of items) {
					console.log(`    Reserving ${item.qty}x ${item.sku}`);
				}
				return { inventoryReserved: true, reservationId: `RES-${Date.now()}` };
			},
			compensate: async (ctx) => {
				console.log(`  Releasing inventory reservation ${ctx.reservationId}`);
			}
		},
		{
			name: 'ChargePayment',
			execute: async (ctx) => {
				console.log(`  Charging payment for order ${ctx.orderId}, amount: $${ctx.amount}`);
				// Simulate payment failure for amounts > 1000
				if ((ctx.amount as number) > 1000) {
					throw new Error('Payment declined: insufficient funds');
				}
				return { paymentId: `PAY-${Date.now()}`, charged: true };
			},
			compensate: async (ctx) => {
				console.log(`  Refunding payment ${ctx.paymentId}`);
			}
		},
		{
			name: 'ConfirmOrder',
			execute: async (ctx) => {
				console.log(`  Confirming order ${ctx.orderId} (payment: ${ctx.paymentId})`);
				return { orderStatus: 'confirmed', confirmedAt: new Date().toISOString() };
			},
			compensate: async (ctx) => {
				console.log(`  Reverting order ${ctx.orderId} confirmation`);
			}
		}
	];
}

// --- Demo execution ---
async function main(): Promise<void> {
	const registry = new ServiceRegistry();
	registry.register('order-service', 'http://localhost:3001');
	registry.register('inventory-service', 'http://localhost:3002');
	registry.register('payment-service', 'http://localhost:3003');

	const orchestrator = new SagaOrchestrator(registry);
	const steps = createOrderSagaSteps();

	// Successful order
	console.log('=== Scenario 1: Successful Order ===');
	await orchestrator.execute('saga-001', steps, {
		userId: 'user-42',
		items: [
			{ sku: 'WIDGET-A', qty: 2 },
			{ sku: 'GADGET-B', qty: 1 }
		],
		amount: 99.99
	});

	// Failed order (payment declined) -- triggers compensation
	console.log('=== Scenario 2: Payment Failure with Rollback ===');
	await orchestrator.execute('saga-002', steps, {
		userId: 'user-42',
		items: [{ sku: 'EXPENSIVE-ITEM', qty: 1 }],
		amount: 5000
	});

	registry.stopHealthChecks();
}

main().catch(console.error);
package main

import (
	"fmt"
	"math"
	"math/rand"
	"sync"
	"time"
)

// --- Types ---
type SagaStatus string
type StepStatus string

const (
	StatusPending      SagaStatus = "pending"
	StatusRunning      SagaStatus = "running"
	StatusCompleted    SagaStatus = "completed"
	StatusCompensating SagaStatus = "compensating"
	StatusFailed       SagaStatus = "failed"

	StepPending     StepStatus = "pending"
	StepSuccess     StepStatus = "success"
	StepFailed      StepStatus = "failed"
	StepCompensated StepStatus = "compensated"
)

type SagaStep struct {
	Name       string
	Execute    func(ctx map[string]interface{}) (map[string]interface{}, error)
	Compensate func(ctx map[string]interface{}) error
}

type StepState struct {
	Name   string     `json:"name"`
	Status StepStatus `json:"status"`
	Error  string     `json:"error,omitempty"`
}

type SagaState struct {
	ID          string                 `json:"id"`
	Status      SagaStatus             `json:"status"`
	Steps       []StepState            `json:"steps"`
	Context     map[string]interface{} `json:"context"`
	StartedAt   time.Time              `json:"startedAt"`
	CompletedAt *time.Time             `json:"completedAt,omitempty"`
}

// --- Circuit Breaker ---
type CircuitState int

const (
	CircuitClosed CircuitState = iota
	CircuitOpen
	CircuitHalfOpen
)

func (cs CircuitState) String() string {
	switch cs {
	case CircuitClosed:
		return "CLOSED"
	case CircuitOpen:
		return "OPEN"
	case CircuitHalfOpen:
		return "HALF_OPEN"
	default:
		return "UNKNOWN"
	}
}

type CircuitBreaker struct {
	mu               sync.Mutex
	name             string
	state            CircuitState
	failureCount     int
	successCount     int
	failureThreshold int
	resetTimeout     time.Duration
	lastFailureTime  time.Time
	halfOpenMax      int
}

func NewCircuitBreaker(name string, threshold int, resetTimeout time.Duration) *CircuitBreaker {
	return &CircuitBreaker{
		name:             name,
		state:            CircuitClosed,
		failureThreshold: threshold,
		resetTimeout:     resetTimeout,
		halfOpenMax:      3,
	}
}

func (cb *CircuitBreaker) Call(fn func() (map[string]interface{}, error)) (map[string]interface{}, error) {
	cb.mu.Lock()

	if cb.state == CircuitOpen {
		if time.Since(cb.lastFailureTime) > cb.resetTimeout {
			cb.state = CircuitHalfOpen
			cb.successCount = 0
			fmt.Printf("[CIRCUIT:%s] OPEN -> HALF_OPEN\n", cb.name)
		} else {
			cb.mu.Unlock()
			return nil, fmt.Errorf("circuit breaker %s is OPEN", cb.name)
		}
	}
	currentState := cb.state
	cb.mu.Unlock()

	result, err := fn()

	cb.mu.Lock()
	defer cb.mu.Unlock()

	if err != nil {
		cb.failureCount++
		cb.lastFailureTime = time.Now()
		if cb.failureCount >= cb.failureThreshold {
			cb.state = CircuitOpen
			fmt.Printf("[CIRCUIT:%s] -> OPEN (failures: %d)\n", cb.name, cb.failureCount)
		}
		return nil, err
	}

	if currentState == CircuitHalfOpen {
		cb.successCount++
		if cb.successCount >= cb.halfOpenMax {
			cb.state = CircuitClosed
			cb.failureCount = 0
			fmt.Printf("[CIRCUIT:%s] HALF_OPEN -> CLOSED\n", cb.name)
		}
	} else {
		cb.failureCount = 0
	}

	return result, nil
}

// --- Service Registry ---
type ServiceInstance struct {
	ID              string `json:"id"`
	Name            string `json:"name"`
	URL             string `json:"url"`
	Healthy         bool   `json:"healthy"`
	LastHealthCheck time.Time
}

type ServiceRegistry struct {
	mu       sync.RWMutex
	services map[string][]ServiceInstance
	stopCh   chan struct{}
}

func NewServiceRegistry() *ServiceRegistry {
	return &ServiceRegistry{
		services: make(map[string][]ServiceInstance),
		stopCh:   make(chan struct{}),
	}
}

func (sr *ServiceRegistry) Register(name, url string) string {
	sr.mu.Lock()
	defer sr.mu.Unlock()

	id := fmt.Sprintf("%s-%d", name, time.Now().UnixNano()%100000)
	instance := ServiceInstance{
		ID:              id,
		Name:            name,
		URL:             url,
		Healthy:         true,
		LastHealthCheck: time.Now(),
	}
	sr.services[name] = append(sr.services[name], instance)
	fmt.Printf("[REGISTRY] Registered %s at %s (id: %s)\n", name, url, id)
	return id
}

func (sr *ServiceRegistry) Resolve(name string) (*ServiceInstance, error) {
	sr.mu.RLock()
	defer sr.mu.RUnlock()

	instances := sr.services[name]
	if len(instances) == 0 {
		return nil, fmt.Errorf("no instances for service %s", name)
	}

	var healthy []ServiceInstance
	for _, inst := range instances {
		if inst.Healthy {
			healthy = append(healthy, inst)
		}
	}
	if len(healthy) == 0 {
		return nil, fmt.Errorf("no healthy instances for service %s", name)
	}

	picked := healthy[rand.Intn(len(healthy))]
	return &picked, nil
}

func (sr *ServiceRegistry) StartHealthChecks(interval time.Duration) {
	go func() {
		ticker := time.NewTicker(interval)
		defer ticker.Stop()
		for {
			select {
			case <-ticker.C:
				sr.mu.RLock()
				for _, instances := range sr.services {
					for _, inst := range instances {
						status := "UP"
						if !inst.Healthy {
							status = "DOWN"
						}
						fmt.Printf("[HEALTH] Checking %s: %s\n", inst.ID, status)
					}
				}
				sr.mu.RUnlock()
			case <-sr.stopCh:
				return
			}
		}
	}()
}

func (sr *ServiceRegistry) Stop() {
	close(sr.stopCh)
}

// --- Retry with exponential backoff ---
func retryWithBackoff(fn func() (map[string]interface{}, error), maxRetries int, baseDelay time.Duration) (map[string]interface{}, error) {
	var lastErr error

	for attempt := 0; attempt <= maxRetries; attempt++ {
		result, err := fn()
		if err == nil {
			return result, nil
		}
		lastErr = err

		if attempt == maxRetries {
			break
		}

		delay := time.Duration(float64(baseDelay) * math.Pow(2, float64(attempt)))
		jitter := time.Duration(rand.Float64() * float64(time.Second))
		sleepTime := delay + jitter

		fmt.Printf("[RETRY] Attempt %d/%d failed, retrying in %v\n", attempt+1, maxRetries, sleepTime)
		time.Sleep(sleepTime)
	}

	return nil, lastErr
}

// --- Saga Orchestrator ---
type SagaOrchestrator struct {
	mu       sync.RWMutex
	sagas    map[string]*SagaState
	breakers map[string]*CircuitBreaker
	registry *ServiceRegistry
}

func NewSagaOrchestrator(registry *ServiceRegistry) *SagaOrchestrator {
	return &SagaOrchestrator{
		sagas:    make(map[string]*SagaState),
		breakers: make(map[string]*CircuitBreaker),
		registry: registry,
	}
}

func (so *SagaOrchestrator) getBreaker(name string) *CircuitBreaker {
	so.mu.Lock()
	defer so.mu.Unlock()
	if cb, ok := so.breakers[name]; ok {
		return cb
	}
	cb := NewCircuitBreaker(name, 5, 30*time.Second)
	so.breakers[name] = cb
	return cb
}

func (so *SagaOrchestrator) Execute(sagaID string, steps []SagaStep, initialCtx map[string]interface{}) *SagaState {
	state := &SagaState{
		ID:        sagaID,
		Status:    StatusRunning,
		Steps:     make([]StepState, len(steps)),
		Context:   copyMap(initialCtx),
		StartedAt: time.Now(),
	}
	for i, step := range steps {
		state.Steps[i] = StepState{Name: step.Name, Status: StepPending}
	}

	so.mu.Lock()
	so.sagas[sagaID] = state
	so.mu.Unlock()

	fmt.Printf("\n[SAGA:%s] Starting saga with %d steps\n", sagaID, len(steps))

	completedSteps := 0

	for i, step := range steps {
		breaker := so.getBreaker(step.Name)
		fmt.Printf("[SAGA:%s] Step %d/%d: %s -> EXECUTING\n", sagaID, i+1, len(steps), step.Name)

		result, err := retryWithBackoff(func() (map[string]interface{}, error) {
			return breaker.Call(func() (map[string]interface{}, error) {
				return step.Execute(state.Context)
			})
		}, 3, time.Second)

		if err != nil {
			state.Steps[i].Status = StepFailed
			state.Steps[i].Error = err.Error()
			fmt.Printf("[SAGA:%s] Step %s -> FAILED: %v\n", sagaID, step.Name, err)

			// Compensate
			state.Status = StatusCompensating
			fmt.Printf("[SAGA:%s] Starting compensation for %d completed steps\n", sagaID, completedSteps)

			for j := completedSteps - 1; j >= 0; j-- {
				compStep := steps[j]
				fmt.Printf("[SAGA:%s] Compensating: %s\n", sagaID, compStep.Name)
				if compErr := compStep.Compensate(state.Context); compErr != nil {
					fmt.Printf("[SAGA:%s] Compensation FAILED for %s: %v\n", sagaID, compStep.Name, compErr)
				} else {
					state.Steps[j].Status = StepCompensated
					fmt.Printf("[SAGA:%s] %s -> COMPENSATED\n", sagaID, compStep.Name)
				}
			}

			state.Status = StatusFailed
			now := time.Now()
			state.CompletedAt = &now
			fmt.Printf("[SAGA:%s] Saga FAILED (took %v)\n", sagaID, now.Sub(state.StartedAt))
			return state
		}

		// Merge result into context
		for k, v := range result {
			state.Context[k] = v
		}
		state.Steps[i].Status = StepSuccess
		completedSteps = i + 1
		fmt.Printf("[SAGA:%s] Step %s -> SUCCESS\n", sagaID, step.Name)
	}

	state.Status = StatusCompleted
	now := time.Now()
	state.CompletedAt = &now
	fmt.Printf("[SAGA:%s] Saga COMPLETED (took %v)\n\n", sagaID, now.Sub(state.StartedAt))
	return state
}

func copyMap(src map[string]interface{}) map[string]interface{} {
	dst := make(map[string]interface{}, len(src))
	for k, v := range src {
		dst[k] = v
	}
	return dst
}

// --- Define Order Saga steps ---
func createOrderSagaSteps() []SagaStep {
	return []SagaStep{
		{
			Name: "CreateOrder",
			Execute: func(ctx map[string]interface{}) (map[string]interface{}, error) {
				fmt.Printf("  Creating order for user %v\n", ctx["userId"])
				orderID := fmt.Sprintf("ORD-%d", time.Now().UnixMilli())
				return map[string]interface{}{"orderId": orderID, "orderStatus": "created"}, nil
			},
			Compensate: func(ctx map[string]interface{}) error {
				fmt.Printf("  Cancelling order %v\n", ctx["orderId"])
				return nil
			},
		},
		{
			Name: "ReserveInventory",
			Execute: func(ctx map[string]interface{}) (map[string]interface{}, error) {
				fmt.Printf("  Reserving inventory for order %v\n", ctx["orderId"])
				resID := fmt.Sprintf("RES-%d", time.Now().UnixMilli())
				return map[string]interface{}{"inventoryReserved": true, "reservationId": resID}, nil
			},
			Compensate: func(ctx map[string]interface{}) error {
				fmt.Printf("  Releasing inventory reservation %v\n", ctx["reservationId"])
				return nil
			},
		},
		{
			Name: "ChargePayment",
			Execute: func(ctx map[string]interface{}) (map[string]interface{}, error) {
				amount, _ := ctx["amount"].(float64)
				fmt.Printf("  Charging payment for order %v, amount: $%.2f\n", ctx["orderId"], amount)
				if amount > 1000 {
					return nil, fmt.Errorf("payment declined: insufficient funds")
				}
				payID := fmt.Sprintf("PAY-%d", time.Now().UnixMilli())
				return map[string]interface{}{"paymentId": payID, "charged": true}, nil
			},
			Compensate: func(ctx map[string]interface{}) error {
				fmt.Printf("  Refunding payment %v\n", ctx["paymentId"])
				return nil
			},
		},
		{
			Name: "ConfirmOrder",
			Execute: func(ctx map[string]interface{}) (map[string]interface{}, error) {
				fmt.Printf("  Confirming order %v (payment: %v)\n", ctx["orderId"], ctx["paymentId"])
				return map[string]interface{}{
					"orderStatus": "confirmed",
					"confirmedAt": time.Now().Format(time.RFC3339),
				}, nil
			},
			Compensate: func(ctx map[string]interface{}) error {
				fmt.Printf("  Reverting order %v confirmation\n", ctx["orderId"])
				return nil
			},
		},
	}
}

// --- Main ---
func main() {
	registry := NewServiceRegistry()
	registry.Register("order-service", "http://localhost:3001")
	registry.Register("inventory-service", "http://localhost:3002")
	registry.Register("payment-service", "http://localhost:3003")

	orchestrator := NewSagaOrchestrator(registry)
	steps := createOrderSagaSteps()

	// Successful order
	fmt.Println("=== Scenario 1: Successful Order ===")
	orchestrator.Execute("saga-001", steps, map[string]interface{}{
		"userId": "user-42",
		"items":  []map[string]interface{}{{"sku": "WIDGET-A", "qty": 2}, {"sku": "GADGET-B", "qty": 1}},
		"amount": 99.99,
	})

	// Failed order -- triggers compensation
	fmt.Println("=== Scenario 2: Payment Failure with Rollback ===")
	orchestrator.Execute("saga-002", steps, map[string]interface{}{
		"userId": "user-42",
		"items":  []map[string]interface{}{{"sku": "EXPENSIVE-ITEM", "qty": 1}},
		"amount": 5000.0,
	})

	registry.Stop()
}

এটাকে যা Production-Ready করে

  • Saga orchestration – একটি স্পষ্ট state machine দিয়ে multi-step distributed transaction coordinate করে
  • Compensating transaction – কোনো step ব্যর্থ হলে উল্টো ক্রমে স্বয়ংক্রিয় rollback
  • Circuit breaker – unhealthy service-এ call short-circuit করে cascading failure আটকায়
  • Jitter সহ exponential backoff – thundering herd সমস্যা ছাড়াই ব্যর্থ call retry করে
  • Service registry – resilient routing-এর জন্য health checking সহ dynamic service discovery
  • সম্পূর্ণ state tracking – প্রতিটি saga step transition debugging আর auditing-এর জন্য log করা হয়

মূল কথা

  • Saga pattern distributed transaction-কে একগুচ্ছ local transaction + compensating action দিয়ে প্রতিস্থাপন করে
  • প্রতিটি saga step-এর জন্য সবসময় compensating transaction সংজ্ঞায়িত করুন – এগুলোই আপনার rollback ব্যবস্থা
  • Circuit breaker একটি ব্যর্থ service-কে পুরো সিস্টেম নামিয়ে দেওয়া থেকে আটকায়
  • Jitter সহ exponential backoff সেই retry storm আটকায় যা পুনরুদ্ধার হতে থাকা service-কে চাপে ফেলে দিত
  • Service discovery dynamic scaling সম্ভব করে – configuration না বদলেই service যোগ বা বাদ দেওয়া যায়
  • Production সমস্যা debug করতে saga-র প্রতিটি state transition log করুন

বাস্তব ব্যবহার

  • Uber ride booking-এর জন্য saga orchestration ব্যবহার করে: driver match, payment authorize, ride start, প্রতিটি step-এ rollback সহ
  • Netflix 700+ microservice-জুড়ে আংশিক failure সামলাতে Hystrix দিয়ে circuit breaker pattern-এর পথিকৃৎ হয়
  • Amazon inventory, payment আর shipping service-জুড়ে order fulfillment-এর জন্য saga ব্যবহার করে
  • Saga ব্যবহার করুন যখন আপনার service-জুড়ে consistency দরকার কিন্তু একটি single database transaction ব্যবহার করা যায় না