Hướng Dẫn Về Workflow Engines Dành Cho Người Mới Bắt Đầu

Bài viết sẽ giới thiệu tổng quan về workflow engines, phân tích các đặc điểm và tính năng quan trọng, cung cấp hiểu biết sâu sắc về thời điểm và lý do nên áp dụng chúng. Ngoài ra, chúng tôi sẽ nêu bật các yếu tố cần cân nhắc khi lựa chọn engine phù hợp với nhu cầu cụ thể của dự án.

Workflow Engines: Điều phối quy trình phức tạp với độ chính xác và khả năng mở rộng cao

Một khách hàng lớn trong ngành công nghiệp ô tô từng tiếp cận chúng tôi với kịch bản hoàn hảo cho việc triển khai workflow engine. Họ cần đọc dữ liệu từ các PLC (Programmable Logic Controllers), thực hiện biến đổi giá trị theo chương trình dựa trên các hệ thống bên thứ ba, giá trị đọc từ PLC, hoặc tham số được cấu hình. Đặc biệt, họ muốn quy trình này được phát triển và quản lý bởi đội ngũ kỹ sư sản xuất nội bộ.

Kịch bản này minh họa nhu cầu về một giải pháp hiệu quả để quản lý và tự động hóa quy trình phức tạp - lĩnh vực mà workflow engines phát huy tối đa tiềm năng. Workflow engines đóng vai trò như nền tảng vững chắc để xây dựng ứng dụng phần mềm có khả năng giải quyết những thách thức phức tạp và thích ứng với yêu cầu thay đổi liên tục. Chúng trao quyền cho nhà phát triển tạo ra các giải pháp mở rộng linh hoạt, tái sử dụng các thành phần để tăng hiệu suất, cung cấp thông tin chi tiết về trạng thái hệ thống và khôi phục mượt mà từ các lỗi phát sinh. Workflow engines cung cấp một framework toàn diện để định nghĩa, thực thi và giám sát quy trình làm việc xuyên suốt các hệ thống và ứng dụng khác nhau.

Sau khi xác định rõ kịch bản phù hợp cho việc triển khai workflow engine, bước tiếp theo là lựa chọn engine tối ưu dựa trên nhu cầu và yêu cầu cụ thể, nhằm khai thác tối đa sức mạnh của các quy trình có khả năng tùy biến và mở rộng.

Yếu tố quan trọng khi lựa chọn Workflow Engine: Đặc điểm và tính năng

Workflow engines sở hữu nhiều đặc tính giúp chúng thực thi quy trình hiệu quả. Trước khi đi sâu vào chi tiết, cần thiết lập một số thuật ngữ chung. Trong phần tiếp theo, một quy trình được thực hiện bởi workflow engine sẽ được gọi là "hoạt động" (còn được gọi là Task, Step, hoặc Job) có thể ở trạng thái

. Định nghĩa workflow là quá trình kết nối các hoạt động tạo thành một chuỗi logic, và việc thực thi workflow đề cập đến trạng thái hiện tại của hệ thống đang vận hành một định nghĩa đã xác định.

Dưới đây là danh sách các đặc điểm và tính năng quan trọng mà các workflow engine cần có, sẽ được phân tích chi tiết trong các phần tiếp theo.

Các tính năng được liệt kê dưới đây cung cấp khung tham chiếu về những gì bạn có thể kỳ vọng từ một workflow engine. Tuy nhiên, cần nghiên cứu kỹ các chi tiết cụ thể, vì mỗi engine có thể triển khai các tính năng này theo những cách khác nhau, phù hợp hoặc không phù hợp với yêu cầu cụ thể của dự án.

Khả năng mở rộng

Khả năng mở rộng là yếu tố then chốt cho bất kỳ ứng dụng nào, và workflow engines cho phép mã của bạn xử lý số lượng thực thi tăng trưởng ở quy mô lớn. Ví dụ, một workflow engine có thể quản lý và điều phối hiệu quả nhiều PLC trong môi trường sản xuất, ngay cả khi số lượng thiết bị và độ phức tạp của chúng gia tăng đáng kể.

Một workflow engine có khả năng mở rộng cần cung cấp các tính năng sau:

• Sao chép đa cụm: Phân phối và đồng bộ hóa dữ liệu workflow trên nhiều cụm để đảm bảo tính sẵn sàng cao và khả năng chịu lỗi.
• Lưu trữ dữ liệu lịch sử: Lưu trữ và quản lý dữ liệu workflow lịch sử phục vụ mục đích tuân thủ, kiểm toán và phân tích.
• Bộ lưu trữ mở rộng: Triển khai giải pháp lưu trữ có khả năng mở rộng để thích ứng với khối lượng dữ liệu workflow ngày càng tăng và tải hoạt động cao.

Khả năng tái sử dụng

Workflow engines cần cho phép nhà phát triển tạo ra các hoạt động và thành phần có khả năng tái sử dụng cao, dễ dàng tích hợp vào các workflow mới. Điều này không chỉ tối ưu hóa thời gian phát triển mà còn đảm bảo hành vi nhất quán xuyên suốt các quy trình khác nhau. Ví dụ, một hoạt động xử lý thanh toán có thể được tái sử dụng trong nhiều workflow như mua hàng trực tuyến, gia hạn đăng ký, hoặc quy trình hoàn tiền.

Một workflow engine hỗ trợ tái sử dụng hiệu quả cần có các tính năng sau:

• Thực thi sub-workflow: Cho phép các workflow gọi và thực thi các workflow khác như một thành phần con.
• Tái sử dụng hoạt động: Thiết kế các hoạt động hoặc thành phần có thể tái sử dụng trong nhiều workflow khác nhau.
• Thư viện và mẫu chia sẻ: Cung cấp kho lưu trữ các mẫu workflow, hoạt động, hoặc template được định nghĩa trước để đơn giản hóa và chuẩn hóa quy trình tạo workflow.

Khả năng giám sát

Giám sát và duy trì tình trạng hệ thống là yếu tố cốt lõi để đảm bảo quy trình vận hành trơn tru. Workflow engines cần cung cấp khả năng truy vấn và giám sát trạng thái của từng hoạt động, workflow, nhóm workflow, hoặc toàn bộ hệ thống. Ví dụ, quản trị viên hệ thống có thể theo dõi tiến trình của một workflow xử lý dữ liệu kéo dài, xác định các điểm nghẽn hoặc lỗi trong thời gian thực.

Một workflow engine với khả năng giám sát toàn diện cần cung cấp:

• Metrics: Thu thập và phân tích các chỉ số hiệu suất của workflows, hoạt động và tài nguyên để tối ưu hóa và giám sát hệ thống.
• Tracing: Triển khai tracing phân tán để hình dung đồ thị cuộc gọi của workflow, bao gồm các hoạt động và workflow con. Điều này cho phép gỡ lỗi và chẩn đoán vấn đề hiệu quả hơn.
• Logging: Ghi lại và lưu trữ nhật ký thực thi workflow, lỗi và sự kiện để hỗ trợ khắc phục sự cố và kiểm toán.
• Alerting: Gửi cảnh báo hoặc kích hoạt hành động dựa trên các điều kiện được xác định trước, như lỗi workflow, sử dụng tài nguyên cao, hoặc hoạt động chạy kéo dài.

Khả năng phục hồi

Khả năng phục hồi là ưu điểm vượt trội của workflow engines, cung cấp cơ chế thử lại cho các hoạt động và workflow với các chính sách linh hoạt. Tính năng này đảm bảo rằng các lỗi tạm thời, như mất kết nối mạng trong thời gian ngắn, không gây gián đoạn cho toàn bộ quy trình.

Một workflow engine có khả năng phục hồi cao cần cung cấp:

• Chính sách thử lại cho hoạt động và workflow: Tự động thử lại các hoạt động hoặc workflow thất bại dựa trên chính sách được định nghĩa.
• Thời gian chờ cho hoạt động và workflow: Thiết lập giới hạn thời gian thực thi hoặc chờ hành động cho hoạt động hoặc workflow, ngăn chặn quy trình bị treo.
• Chiến lược dự phòng: Định nghĩa các hành động thay thế hoặc thông báo khi quá trình thử lại thất bại hoặc khi đạt ngưỡng điều kiện nhất định.

Độ bền

Độ bền đảm bảo rằng workflows có khả năng xử lý các tác vụ cực kỳ phức tạp, chạy vô thời hạn, hoặc chờ đợi hành động trong nhiều giờ hoặc thậm chí nhiều ngày mà không mất dữ liệu hoặc trạng thái. Ví dụ, quy trình phê duyệt trong tổ chức lớn có thể yêu cầu nhiều cấp ký duyệt, và workflow liên quan phải có khả năng duy trì trạng thái chờ các phê duyệt cần thiết, ngay cả khi kéo dài nhiều ngày. Với các workflow engine có độ bền cao, nhà phát triển có thể xây dựng các quy trình kéo dài mà vẫn duy trì được trạng thái và tính toàn vẹn dữ liệu xuyên suốt thời gian thực thi.

Một workflow engine có độ bền cao cần cung cấp:

• Bộ đếm thời gian: Lập lịch cho workflows bắt đầu thực thi tại thời điểm hoặc khoảng thời gian xác định.
• Chức năng ngủ/tạm dừng: Cho phép workflows tạm dừng hoặc chờ đợi hành động mà không tiêu tốn quá nhiều tài nguyên, hỗ trợ tối ưu các quy trình kéo dài.
• Hiển thị trạng thái hiện tại và lịch sử: Cung cấp thông tin chi tiết về trạng thái hiện tại và lịch sử thực thi của workflows, hỗ trợ giám sát, quản lý và kiểm toán hiệu quả.

So sánh tính năng của Workflow Engines: Dựa trên mã và dựa trên DSL

Truyền thống, workflow engines sử dụng ngôn ngữ dành riêng cho miền (DSL) như JSON hoặc YAML để biểu diễn workflows. Phương pháp này mang lại một số ưu điểm như khả năng giải mã và mã hóa dễ dàng, cho phép tạo, truyền tải và xác thực workflows thông qua các lược đồ được định nghĩa rõ ràng.

Tuy nhiên, khi workflows ngày càng trở nên phức tạp và quy mô lớn hơn, nhà phát triển cần các tính năng nâng cao. Gần đây, các workflow engine như DTFx và Temporalio đã xuất hiện, cho phép nhà phát triển sử dụng mã trực tiếp để thiết kế workflows.

Phần này sẽ so sánh đặc điểm của cả hai loại workflow engine dựa trên mã và dựa trên DSL, cung cấp góc nhìn toàn diện.

Loại định nghĩa workflow (Workflow dưới dạng Mã / Workflow dưới dạng DSL)

Có hai loại chính của định nghĩa workflow, mỗi loại phục vụ cho một đối tượng riêng biệt. Một loại tập trung vào nhà phát triển, còn loại kia hướng đến người dùng doanh nghiệp. Cả hai đều có các tính năng chung, nhưng cũng sở hữu các yếu tố riêng biệt được thiết kế phù hợp với đối tượng mục tiêu.

Workflow dưới dạng DSL

Ngôn ngữ dành riêng cho miền (DSL) là một ngôn ngữ thường mang tính khai báo được thiết kế đặc biệt để giải quyết các thách thức trong một lĩnh vực cụ thể.

DSL cho phép chuyên gia trong lĩnh vực định nghĩa và cấu hình workflows mà không cần kỹ năng lập trình chuyên sâu hoặc hiểu biết về kiến trúc bên trong của workflow engine. Bằng cách đơn giản hóa quá trình tạo và sửa đổi workflows, DSL nâng cao khả năng đọc hiểu và bảo trì.

Dưới đây là ví dụ đơn giản mô tả một workflow với một hoạt động duy nhất viết ra bảng điều khiển.

Id: HelloWorld
Activities:
  - Id: Hello
    ActivityType: Console.Write.HelloWorld, MyApp

Workflow dưới dạng Mã

Định nghĩa workflow dưới dạng mã thường bao gồm ba thành phần cốt lõi. Thứ nhất là các hoạt động, đóng vai trò như các khối xây dựng để thực hiện nhiệm vụ trong workflow. Thứ hai là định nghĩa workflow, được viết bằng mã nguồn, để tổ chức các hoạt động này. Cuối cùng là một wrapper bao quanh các hoạt động, cho phép framework quản lý đầu vào và đầu ra. Cấu trúc này tạo điều kiện cho việc chuyển giao liền mạch giữa các trường hợp thực thi và tăng cường khả năng mở rộng.

Trong ví dụ mã giả dưới đây minh họa cách một workflow được định nghĩa trực tiếp trong mã với function void workflow(Context context) và hàm function string activity() được sử dụng bên trong context.RunActivity.

async function string activity() {
  return "Hello World";
}

async function void workflow(Context context) {
   string text = await context.RunActivity(activity)
}

So sánh hai loại workflow engines

Ưu điểm của Workflow Engines dựa trên DSL

• Chỉnh sửa trực quan: Các engine này thường cung cấp giao diện người dùng cho phép chỉnh sửa và hiển thị workflow một cách trực quan.
• Tích hợp sẵn có: Nhiều engine dựa trên DSL hỗ trợ tích hợp sẵn với các hệ thống và dịch vụ bên ngoài như cơ sở dữ liệu, nền tảng nhắn tin, hoặc API bên thứ ba. Những tích hợp này đơn giản hóa quá trình kết nối với các thành phần bên ngoài, tiết kiệm thời gian so với việc phát triển tích hợp tùy chỉnh từ đầu.
• Cấu hình động: Do workflows dựa trên DSL về bản chất là các tệp cấu hình, chúng có thể dễ dàng được lưu trữ trong bộ nhớ blob và nạp vào engine mà không cần triển khai lại, tạo sự linh hoạt khi cập nhật hoặc thêm workflows mới.
• Khả năng tiếp cận: Engine dựa trên DSL thân thiện hơn với người dùng không có chuyên môn kỹ thuật nhờ ngôn ngữ đơn giản hóa.
• Khả năng mở rộng: Phương pháp dựa trên DSL cho phép bổ sung mã với các cấu hình từ các hệ thống khác, giúp dễ dàng thích ứng và mở rộng chức năng workflow cho người dùng không chuyên.

Ưu điểm của Workflow Engines dựa trên mã

• An toàn về kiểu dữ liệu: Các hoạt động thường cần truy cập dữ liệu trước đó hoặc trạng thái toàn cục để xử lý. Engine dựa trên mã đảm bảo an toàn về kiểu dữ liệu, giảm thiểu lỗi trong quá trình phát triển.
• Hỗ trợ IDE đầy đủ: Khi xây dựng workflows, phương pháp dựa trên mã cung cấp hỗ trợ từ môi trường phát triển tích hợp (IDE) cho việc gợi ý hoạt động, kiểu dữ liệu đầu vào và đầu ra.
• Khả năng gỡ lỗi nâng cao: Engine dựa trên mã cung cấp công cụ gỡ lỗi mạnh mẽ để nhanh chóng xác định và khắc phục lỗi, không chỉ phụ thuộc vào báo cáo lỗi và ghi nhật ký.
• Khả năng kiểm thử toàn diện: Engine dựa trên mã cho phép viết kiểm thử đơn vị cho các thành phần workflow riêng lẻ và kiểm thử tích hợp cho toàn bộ workflow, đảm bảo chất lượng mã và giảm thiểu lỗi trong quá trình phát triển.

Việc đánh giá ưu điểm của cả hai loại workflow engine giúp tổ chức đưa ra quyết định toàn diện khi lựa chọn giải pháp phù hợp với nhu cầu cụ thể.

Tiêu chí đánh giá Workflow Engines

Để lựa chọn workflow engine phù hợp với trường hợp sử dụng cụ thể, cần đánh giá dựa trên một tập hợp tiêu chí rõ ràng. Quyết định quan trọng đầu tiên là xác định đối tượng sử dụng chính - nhà phát triển hay người dùng không chuyên, vì điều này ảnh hưởng trực tiếp đến tính phù hợp của workflow engine với yêu cầu dự án. Phần này nêu ra các tiêu chí đánh giá chính cần cân nhắc khi lựa chọn workflow engine cho từng đối tượng.

Lời khuyên: Trước khi so sánh chi tiết các engine, hãy xác định rõ đối tượng mục tiêu của dự án. Bước này sẽ tối ưu hóa quá trình lựa chọn bằng cách tập trung vào các tính năng và khả năng phù hợp nhất với đối tượng của bạn.

Như đã đề cập, hai loại chính của workflow engines phục vụ cho các đối tượng riêng biệt:

• Nhà phát triển (Workflow dưới dạng Mã): Workflow engines hướng đến nhà phát triển đề cao cấu hình dựa trên mã, khả năng mở rộng và tích hợp với các công cụ và nền tảng phát triển hiện có.
• Người dùng cuối (Workflow dưới dạng DSL): Workflow engines thiết kế cho người dùng không chuyên ưu tiên giao diện trực quan, khả năng thiết kế dễ dàng và đường cong học tập thoải mái.

Khi đánh giá workflow engines, cần xem xét các tiêu chí sau:

• Hiệu suất: Đánh giá khả năng đáp ứng yêu cầu hiệu suất cụ thể của trường hợp sử dụng.
• Tích hợp: Đánh giá các tích hợp sẵn có được cung cấp bởi engine, đặc biệt với các engine hướng đến người dùng không chuyên, để đơn giản hóa triển khai.
• Độ phổ biến và hỗ trợ cộng đồng: Xem xét mức độ hỗ trợ từ cộng đồng, thể hiện qua số lượng GitHub Stars và pull requests.
• Tính năng: Xác định những tính năng thiết yếu cho trường hợp sử dụng và đánh giá engine dựa trên việc triển khai các tính năng đó.
• Khả năng mở rộng: Cân nhắc yêu cầu mở rộng của dự án và khả năng đáp ứng của engine.
• Cấp phép: Xem xét yêu cầu cấp phép của dự án và tính tương thích với giấy phép của workflow engine.
• Ngôn ngữ lập trình: Lựa chọn engine hỗ trợ ngôn ngữ lập trình mà đội ngũ phát triển thành thạo, tạo điều kiện xây dựng workflows tùy chỉnh và sử dụng thư viện dễ dàng.
• Loại tích hợp: Đánh giá hình thức tích hợp phù hợp (thư viện, framework, API, hoặc ứng dụng đầy đủ) dựa trên nhu cầu cụ thể của dự án và cách nó tích hợp với hệ thống hiện có.

Bằng cách áp dụng các tiêu chí đánh giá này, bạn có thể hiểu rõ ưu điểm và nhược điểm của các workflow engine khác nhau, từ đó lựa chọn giải pháp tối ưu cho yêu cầu cụ thể và đối tượng mục tiêu của dự án.

Bảng tham khảo cho các engine phổ biến

Dưới đây là danh sách ngắn gọn các engine phổ biến với sự hỗ trợ tích cực từ cộng đồng. Để tham khảo danh sách đầy đủ hơn, hãy xem awesome-workflow-engines.

Kết luận

Xuyên suốt hướng dẫn này, chúng ta đã phân tích các yếu tố cốt lõi của workflow engines, đặc điểm và tính năng quan trọng, cùng những tiêu chí cần cân nhắc khi lựa chọn giải pháp phù hợp với yêu cầu cụ thể. Thông qua việc hiểu rõ nhu cầu dự án, đối tượng người dùng mục tiêu, và đánh giá khả năng mở rộng, tái sử dụng, giám sát, phục hồi và độ bền của từng engine, bạn có thể đưa ra quyết định sáng suốt đáp ứng tối ưu nhu cầu của tổ chức. Với phương pháp tiếp cận có hệ thống này, chúng tôi đã lựa chọn thành công workflow engine phù hợp với yêu cầu khách hàng, và tin rằng bạn cũng sẽ đạt được kết quả tương tự.

Workflow engine lý tưởng không chỉ giải quyết yêu cầu hiện tại mà còn cần có khả năng thích ứng với thách thức phát triển không ngừng của doanh nghiệp, đảm bảo khả năng tạo ra các workflow hiệu quả, đáng tin cậy và bền vững theo thời gian.

Reference

• Hitchhikers Guide to Workflow Engines
• Awesome Workflow Engines