Backpressure এবং মেসেজ ব্যালেন্সিং

Latest Technologies - জিরো এমকিউ (ZeroMQ) - ZeroMQ এর কনফিগারেশন এবং অপ্টিমাইজেশন

118

Backpressure এবং মেসেজ ব্যালেন্সিং ZeroMQ এবং অন্যান্য মেসেজিং সিস্টেমের গুরুত্বপূর্ণ দিক, যা মেসেজ ট্রান্সমিশন এবং লোড ব্যবস্থাপনার ক্ষেত্রে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। ডিস্ট্রিবিউটেড এবং প্যারালেল প্রসেসিং সিস্টেমে এদের ব্যবহার সিস্টেমের স্থায়িত্ব এবং কার্যকারিতা নিশ্চিত করে। নিচে Backpressure এবং মেসেজ ব্যালেন্সিং সম্পর্কে বিস্তারিত ব্যাখ্যা দেওয়া হলো:

১. Backpressure

Backpressure হলো একটি প্রবাহ নিয়ন্ত্রণ কৌশল, যা নিশ্চিত করে যে প্রেরকের (sender) গতি এবং গ্রহণকারীর (receiver) প্রক্রিয়ার ক্ষমতা সামঞ্জস্যপূর্ণ আছে। এটি সিস্টেমে অতিরিক্ত মেসেজ এবং লোড লেভেলিং সমস্যা প্রতিরোধ করতে সাহায্য করে।

কাজের ধরণ:

Backpressure মূলত Sender এবং Receiver এর মধ্যে প্রবাহ নিয়ন্ত্রণ করে এবং মেসেজের গতি সামঞ্জস্য করে, যাতে Receiver-এর প্রক্রিয়ার ক্ষমতার সীমা অতিক্রম না করে।
যখন Receiver প্রক্রিয়াটি প্রেরকের গতি ধরে রাখতে পারে না বা বাফার পূর্ণ হয়ে যায়, তখন Sender-কে মেসেজ পাঠানো কমিয়ে দিতে হয়।
এটি একটি নিরাপদ এবং কার্যকর পদ্ধতি, যা মেসেজ লস প্রতিরোধ করে এবং সিস্টেমের স্থায়িত্ব বজায় রাখে।

ZeroMQ-তে Backpressure:

ZeroMQ-তে Backpressure স্বয়ংক্রিয়ভাবে হ্যান্ডেল করা হয়, বিশেষ করে Push/Pull এবং Req/Rep প্যাটার্নের ক্ষেত্রে।
যখন Pull সকারের বাফার পূর্ণ হয় বা এটি মেসেজ প্রসেস করতে সক্ষম না হয়, তখন Push সকার মেসেজ পাঠানোর গতি কমিয়ে দেয়।
একইভাবে, Req/Rep প্যাটার্নে, Request সকার নতুন মেসেজ পাঠানোর আগে পূর্বের Reply পাওয়ার জন্য অপেক্ষা করে, যা Backpressure কার্যকর করে।

২. মেসেজ ব্যালেন্সিং

মেসেজ ব্যালেন্সিং হলো মেসেজ বা টাস্কগুলোকে বিভিন্ন Worker প্রক্রিয়ার মধ্যে সুষমভাবে বিতরণ করার একটি পদ্ধতি, যা সিস্টেমের লোড সমানভাবে ব্যালেন্স করে। এটি নিশ্চিত করে যে কোনো Worker প্রক্রিয়ায় অতিরিক্ত লোড না পড়ে এবং সবগুলো Worker সমানভাবে মেসেজ পায়।

কাজের ধরণ:

মেসেজ ব্যালেন্সিং সাধারণত Push/Pull এবং Pub/Sub প্যাটার্নে ব্যবহৃত হয়।
Push/Pull প্যাটার্নে, Push সকার মেসেজগুলো Worker প্রক্রিয়াগুলোর মধ্যে Round-Robin পদ্ধতিতে বিতরণ করে, যা সিস্টেমের লোড ব্যালেন্স করে।
Pub/Sub প্যাটার্নে, Publisher মেসেজগুলো Subscriber প্রক্রিয়াগুলোর মধ্যে বিতরণ করে এবং এটি নিশ্চিত করে যে প্রতিটি Subscriber মেসেজ পায়।

ZeroMQ-তে মেসেজ ব্যালেন্সিং:

ZeroMQ স্বয়ংক্রিয়ভাবে মেসেজ ব্যালেন্সিং হ্যান্ডেল করে, বিশেষ করে Push/Pull প্যাটার্নে। যখন একাধিক Worker প্রক্রিয়া একটি Push সকারে সংযুক্ত থাকে, তখন মেসেজগুলো Round-Robin পদ্ধতিতে বিতরণ করা হয়।
এর মাধ্যমে মেসেজ ব্যালেন্সিং নিশ্চিত হয় এবং Worker প্রক্রিয়াগুলো সমানভাবে টাস্ক পায়।

উদাহরণ: ZeroMQ-তে Backpressure এবং মেসেজ ব্যালেন্সিং

ধরা যাক, একটি টাস্ক প্রসেসিং সিস্টেম রয়েছে, যেখানে Push সকার টাস্কগুলো পাঠায় এবং Pull সকার Worker প্রক্রিয়াগুলোর মধ্যে মেসেজ বিতরণ করে। এখানে ZeroMQ-এর Backpressure এবং মেসেজ ব্যালেন্সিং কার্যকর থাকে।

# Producer (Push)
import zmq
import time

context = zmq.Context()
socket = context.socket(zmq.PUSH)
socket.bind("tcp://*:5557")

for i in range(100):
    socket.send_string(f"Task {i}")
    print(f"Sent: Task {i}")
    time.sleep(0.1)  # Sending interval

# Worker (Pull)
import zmq

context = zmq.Context()
socket = context.socket(zmq.PULL)
socket.connect("tcp://localhost:5557")

while True:
    message = socket.recv_string()
    print(f"Received: {message}")
    # Simulating task processing time
    time.sleep(1)

কাজের ধরণ:

Producer: Push সকার টাস্কগুলো Worker প্রক্রিয়াগুলোর মধ্যে বিতরণ করে। যদি Worker সকার মেসেজ প্রসেস করতে সক্ষম না হয়, তবে Push সকার মেসেজ পাঠানোর গতি কমিয়ে দেয়, যা Backpressure কার্যকর করে।
Worker: Pull সকার টাস্কগুলো গ্রহণ করে এবং একটি নির্দিষ্ট সময়ের জন্য তা প্রসেস করে। যদি একাধিক Worker থাকে, তবে Push সকার মেসেজগুলো Worker গুলোর মধ্যে Round-Robin পদ্ধতিতে বিতরণ করে, যা মেসেজ ব্যালেন্সিং নিশ্চিত করে।