resilience-patterns

レジリエンスパターン

指数バックオフを使用した再試行

async function withRetry<T>(
  fn: () => Promise<T>,
  maxRetries = 3,
  baseDelay = 1000,
): Promise<T> {
  for (let attempt = 0; attempt <= maxRetries; attempt++) {
    try {
      return await fn();
    } catch (error) {
      if (attempt === maxRetries) throw error;
      if (!isRetryable(error)) throw error;
      const delay = baseDelay * Math.pow(2, attempt) + Math.random() * 1000;
      await new Promise((r) => setTimeout(r, delay));
    }
  }
  throw new Error('Unreachable');
}

function isRetryable(error: unknown): boolean {
  if (error instanceof Error && 'status' in error) {
    const status = (error as { status: number }).status;
    return status === 429 || status >= 500;
  }
  return true;
}

サーキットブレーカー

class CircuitBreaker {
  private failures = 0;
  private lastFailure = 0;
  private state: 'closed' | 'open' | 'half-open' = 'closed';

  constructor(
    private threshold = 5,
    private resetTimeout = 30000,
  ) {}

  async execute<T>(fn: () => Promise<T>, fallback?: () => T): Promise<T> {
    if (this.state === 'open') {
      if (Date.now() - this.lastFailure > this.resetTimeout) {
        this.state = 'half-open';
      } else {
        if (fallback) return fallback();
        throw new Error('Circuit breaker is open');
      }
    }

    try {
      const result = await fn();
      this.onSuccess();
      return result;
    } catch (error) {
      this.onFailure();
      if (fallback) return fallback();
      throw error;
    }
  }

  private onSuccess() { this.failures = 0; this.state = 'closed'; }
  private onFailure() {
    this.failures++;
    this.lastFailure = Date.now();
    if (this.failures >= this.threshold) this.state = 'open';
  }
}

// Usage
const breaker = new CircuitBreaker(5, 30000);
const result = await breaker.execute(
  () => externalApi.call(),
  () => cachedResult, // fallback
);

resilience4j（Java/Spring）

@CircuitBreaker(name = "paymentService", fallbackMethod = "paymentFallback")
@Retry(name = "paymentService")
@TimeLimiter(name = "paymentService")
public CompletableFuture<Payment> processPayment(Order order) {
    return CompletableFuture.supplyAsync(() -> paymentClient.charge(order));
}

public CompletableFuture<Payment> paymentFallback(Order order, Throwable t) {
    return CompletableFuture.completedFuture(Payment.pending(order.getId()));
}

# application.yml
resilience4j:
  circuitbreaker:
    instances:
      paymentService:
        slidingWindowSize: 10
        failureRateThreshold: 50
        waitDurationInOpenState: 30s
  retry:
    instances:
      paymentService:
        maxAttempts: 3
        waitDuration: 1s
        exponentialBackoffMultiplier: 2

タイムアウトパターン

async function withTimeout<T>(fn: () => Promise<T>, ms: number): Promise<T> {
  const controller = new AbortController();
  const timer = setTimeout(() => controller.abort(), ms);
  try {
    return await fn();
  } finally {
    clearTimeout(timer);
  }
}

パターンの選択

パターン	使用する状況
再試行	一時的な障害（ネットワーク、5xx、429）
サーキットブレーカー	同じ依存先で障害が繰り返し発生する場合
タイムアウト	接続がハングするのを防ぐ場合
バルクヘッド	依存先ごとにリソースプールを分離する場合
フォールバック	サービスの機能は低下していても利用可能な場合

アンチパターン

アンチパターン	修正方法
冪等でない操作を再試行する	冪等なリクエスト（GET、同じキーを使うPUT）のみ再試行する
再試行の遅延にジッターがない	リクエストの集中を防ぐため、ランダムなジッターを追加する
リクエストごとにサーキットブレーカーを設定する（サービスごとではない）	同じサービスへのリクエスト間でブレーカーインスタンスを共有する
サーキットブレーカーが開いたときのフォールバックがない	キャッシュ済みまたは機能を縮小した応答を返す
400エラーを再試行する	一時的なエラー（429、5xx、ネットワーク）のみ再試行する

本番環境チェックリスト

• 指数バックオフとジッターを使用した再試行
• すべての外部サービス呼び出しにサーキットブレーカーを設定
• すべての送信リクエストにタイムアウトを設定
• 重要な処理経路にフォールバック応答を設定
• ヘルスチェックエンドポイント
• 監視：サーキットブレーカーの状態、再試行回数