La costruzione di sistemi distribuiti su larga scala è impegnativa, soprattutto quando si tratta di garantire prestazioni, scalabilità e coerenza. Due modelli architetturali molto diffusi, Command Query Responsibility Segregation (CQRS) ed Event Sourcing, offrono soluzioni a queste sfide disaccoppiando le operazioni di lettura e scrittura e conservando lo stato delle entità aziendali come una serie di eventi.
CQRS è un modello architetturale che separa le operazioni di comando (scrittura) e di interrogazione (lettura) in modelli separati. Questo approccio consente di ottenere migliori prestazioni, scalabilità e flessibilità, in quanto le operazioni di lettura e scrittura possono essere ottimizzate separatamente per evitare contese e colli di bottiglia.
L'event sourcing, invece, è un modello di progettazione che salva lo stato di un'entità aziendale come un insieme sequenziale di eventi che cambiano stato. In questo modo, è possibile ricavare lo stato corrente di un oggetto dalla sua cronologia degli eventi, il che aiuta a fornire un audit trail affidabile, a consentire query temporali e a supportare architetture event-driven.
CQRS e Event Sourcing sono spesso utilizzati insieme, in quanto complementari e sinergici. La combinazione di questi pattern può portare a benefici ancora maggiori, soprattutto se applicati all'architettura a microservizi, che esploreremo nelle prossime sezioni.
Capire l'architettura a microservizi
L'architettura a microservizi è un approccio allo sviluppo del software che struttura un'applicazione come un insieme di servizi liberamente accoppiati e distribuibili in modo indipendente. Ogni servizio è progettato per svolgere una funzione specifica, come la gestione dell'autenticazione degli utenti o l'elaborazione degli ordini. I microservizi comunicano tra loro tramite API per collaborare e soddisfare i requisiti aziendali.
Alcune caratteristiche chiave dell'architettura a microservizi sono:
- Servizi piccoli e mirati con un'unica responsabilità
- Accoppiamento libero e forte coesione tra i servizi
- Distribuzione e scalabilità indipendenti dei servizi
- Comunicazione basata su API tra i servizi
- Supporto per la persistenza poliglotta e per varie soluzioni di archiviazione dei dati.
Se progettata e implementata in modo appropriato, l'architettura a microservizi offre molteplici vantaggi, come cicli di sviluppo più rapidi, migliore isolamento dai guasti e migliore scalabilità. Tuttavia, una delle sfide che l'architettura a microservizi deve affrontare è la gestione della coerenza dei dati e l'ottimizzazione delle prestazioni, soprattutto nei sistemi distribuiti. CQRS e Event Sourcing contribuiscono a migliorare la struttura e le prestazioni complessive dei microservizi.
Perché combinare CQRS e Event Sourcing con i microservizi?
Combinando CQRS e Event Sourcing con i microservizi, gli sviluppatori possono affrontare molte sfide inerenti ai sistemi distribuiti, come la coerenza dei dati e l'ottimizzazione delle prestazioni. Questa combinazione consente anche di ottenere una serie di funzionalità avanzate, come l'interrogazione temporale e la tolleranza ai guasti. Ecco alcuni motivi per cui la combinazione di CQRS ed Event Sourcing con i microservizi è vantaggiosa:
- Ottimizzazione delle prestazioni del sistema: La separazione dei modelli di comando e di interrogazione in CQRS consente un'ottimizzazione a grana fine delle operazioni di lettura e scrittura. È possibile migliorare le prestazioni e l'utilizzo delle risorse applicando strategie di scaling diverse ai lati comando e query.
- Maggiore coerenza dei dati: L'event sourcing aiuta a mantenere la coerenza tra i sistemi distribuiti, catturando i cambiamenti di stato delle entità aziendali come una sequenza di eventi. Questo garantisce un audit trail affidabile e consente ai sistemi di ricostruire lo stato corrente dalla cronologia degli eventi.
- Funzionalità di test migliorate: Il disaccoppiamento di comandi e query in CQRS semplifica i test unitari e di integrazione dei microservizi. Inoltre, l'Event Sourcing fornisce un registro delle operazioni di sistema basato sugli eventi, consentendo di testare in modo affidabile le interazioni tra i servizi.
- Supporto per funzionalità avanzate: La combinazione di CQRS ed Event Sourcing apre la strada a funzionalità avanzate come l'interrogazione temporale, le architetture event-driven e la tolleranza ai guasti. Inoltre, rende più semplice l'implementazione di funzionalità di streaming e analisi degli eventi.
- Integrazione più semplice con altri sistemi: Modellando lo stato delle entità aziendali come una serie di eventi, è possibile supportare una varietà di modelli di integrazione e sincronizzare più efficacemente i cambiamenti di stato tra più sistemi.
L'integrazione di CQRS ed Event Sourcing nei microservizi offre numerosi vantaggi in termini di prestazioni, coerenza e supporto di funzionalità avanzate. Le prossime sezioni approfondiranno i concetti chiave e le strategie pratiche di implementazione per l'applicazione di questi pattern nell'architettura a microservizi.
Concetti chiave di CQRS e Event Sourcing
La comprensione dei concetti chiave di CQRS (Command Query Responsibility Segregation) e di Event Sourcing è essenziale per applicare efficacemente questi pattern in un'architettura di microservizi. Esploriamo alcuni degli elementi fondamentali di entrambi i pattern:
Comandi e query
In CQRS, i comandi rappresentano operazioni che modificano lo stato del sistema. Incapsulano l'intento di modificare i dati. A differenza delle operazioni CRUD tradizionali, i comandi si concentrano sulla logica di business dietro un'azione specifica. Le query, invece, rappresentano operazioni di lettura che recuperano dati dal sistema. Separando queste operazioni, è possibile ottimizzare le prestazioni, la scalabilità e la manutenibilità di ciascun tipo di operazione in modo indipendente.
Gli eventi
Gli eventi sono fondamentali per l'Event Sourcing. Un evento rappresenta un cambiamento significativo nello stato del sistema e funge da fonte di verità per le operazioni di lettura e scrittura. Gli eventi sono immutabili e sequenziali e catturano la storia delle entità aziendali. Dal momento che gli eventi memorizzano l'intera evoluzione dello stato, consentono funzioni di auditing, debugging e interrogazione temporale.
Archivio eventi
L'archivio degli eventi è un sistema di archiviazione dei dati specializzato, progettato per conservare gli eventi in modo sequenziale. Il suo ruolo principale è quello di mantenere la storia degli eventi, consentendo di ricostruire lo stato delle entità aziendali ogni volta che è necessario. Questo meccanismo di persistenza differisce dai tradizionali sistemi di archiviazione basati su CRUD, dove i dati vengono continuamente aggiornati e gli stati precedenti vengono persi.
Aggregati
Gli aggregati sono entità aziendali che incapsulano e proteggono il loro stato interno. Servono come confini di coerenza, assicurando che le operazioni su di essi mantengano le regole di business e gli invarianti del sistema. Gli aggregati sono costituiti da uno o più oggetti di dominio, con un singolo oggetto radice che funge da punto di ingresso per tutte le interazioni esterne.
Proiezioni
Le proiezioni sono modelli di lettura costruiti a partire dall'archivio di eventi per scopi specifici della query. Elaborano il flusso di eventi e trasformano i dati in una struttura ottimizzata per la lettura, migliorando le prestazioni delle interrogazioni. Le proiezioni possono essere mantenute sincronizzate con l'archivio eventi tramite gestori di eventi, che ascoltano eventi specifici e aggiornano di conseguenza i relativi modelli di lettura.
Gestori di eventi
I gestori di eventi sono funzioni o componenti che ascoltano e reagiscono agli eventi. Sono responsabili della gestione degli effetti collaterali delle operazioni di cambiamento di stato. In CQRS e Event Sourcing, i gestori di eventi mantengono la coerenza tra le operazioni di scrittura (comandi) e le operazioni di lettura (proiezioni).
Implementazione di CQRS e Event Sourcing nei microservizi
L'applicazione dei pattern CQRS ed Event Sourcing nell'architettura a microservizi può ottimizzare le prestazioni del sistema, migliorare la coerenza dei dati e abilitare funzionalità avanzate come l'interrogazione temporale. Ecco alcuni passi per implementare CQRS ed Event Sourcing nei microservizi:
Modellare i domini usando gli aggregati
Identificare i confini e le relazioni tra gli oggetti del dominio del sistema e raggrupparli utilizzando gli aggregati. Stabilire regole di coerenza e invarianti chiari per ogni aggregato, per garantire che la logica aziendale sia incapsulata e rispettata. I principi del Domain-Driven Design (DDD) possono aiutare a definire i confini del contesto e i modelli di progettazione dei microservizi.
Progettare gestori di comandi e di eventi
Creare gestori di comandi per accettare e convalidare i comandi, applicare le modifiche all'aggregato di destinazione e generare gli eventi corrispondenti. I gestori di eventi devono ascoltare eventi specifici, reagire di conseguenza e aggiornare i relativi modelli di lettura (proiezioni) quando necessario.
Decidere i modelli di consistenza
Scegliete i modelli di consistenza appropriati per i vostri microservizi. CQRS e Event Sourcing consentono vari livelli di coerenza, da quella forte a quella eventuale. A seconda dei requisiti dell'applicazione, potrebbe essere necessario trovare un compromesso tra coerenza, prestazioni e disponibilità.
Implementare l'archivio eventi e le proiezioni
Sviluppare l'event store per conservare la cronologia degli eventi, consentendo di ricostruire lo stato degli aggregati quando necessario. Creare proiezioni ottimizzate per l'interrogazione di strutture di dati specifiche. Assicurarsi che gli eventi siano elaborati e mantenuti sincronizzati con l'archivio eventi, utilizzando i gestori di eventi.
Integrazione con altri microservizi e sistemi
Implementate API e meccanismi di comunicazione per consentire le interazioni tra microservizi e con sistemi esterni. Considerate l'utilizzo di message broker e gateway API per gestire queste integrazioni in modo efficiente e supportare le architetture event-driven.
Superare le sfide e le insidie
L'implementazione di CQRS ed Event Sourcing nei microservizi può introdurre alcune sfide. Affrontare questi problemi fin dall'inizio può aiutare a garantire un processo di implementazione senza intoppi:
Gestione della coerenza eventuale
La coerenza eventuale può essere difficile da gestire per gli sviluppatori abituati a sistemi fortemente coerenti, in quanto richiede un cambiamento di mentalità. Tuttavia, la coerenza eventuale offre molti vantaggi in termini di prestazioni, scalabilità e disponibilità. È essenziale affrontare queste sfide costruendo meccanismi appropriati, come azioni di compensazione, elaborazione asincrona e monitoraggio.
Gestire la complessità dei sistemi distribuiti
Lavorare con sistemi distribuiti, come i microservizi, aggiunge complessità, soprattutto quando si coordinano le operazioni tra più servizi. L'uso di tecniche come i comandi idempotenti, le transazioni distribuite o le saghe può aiutare a superare queste complessità, garantendo la coerenza tra i servizi.
Evoluzione dello schema e delle versioni dei dati
L'event sourcing richiede la gestione di diverse versioni di eventi e di modifiche dello schema. L'implementazione di strategie di versioning adeguate per gli eventi e le proiezioni, combinate con modelli come lo snapshotting o l'upcasting, può aiutare a gestire efficacemente queste sfide.
Formazione e cambiamento della mentalità degli sviluppatori
Gli sviluppatori sono spesso abituati ad approcci basati su CRUD, quindi il passaggio a un'architettura basata sugli eventi con CQRS e Event Sourcing può rappresentare un cambiamento significativo. Fornire formazione e supporto sufficienti, promuovere una cultura della sperimentazione e dell'apprendimento e facilitare il processo di adozione con strumenti e framework può contribuire a garantire il successo della transizione.
La combinazione di CQRS ed Event Sourcing con l'architettura a microservizi può migliorare le prestazioni, la flessibilità e la coerenza del sistema. I team di sviluppo possono creare applicazioni potenti e scalabili che soddisfano i loro requisiti aziendali specifici, comprendendo i concetti chiave e superando le sfide associate. L'adozione di piattaforme no-code come AppMaster può semplificare ulteriormente l'implementazione di CQRS ed Event Sourcing, offrendo un modo efficiente ed economico per sviluppare e gestire applicazioni complesse.
AppMaster Piattaforma e implementazione CQRS
La piattaforma AppMaster è una potente soluzione no-code che consente agli utenti di creare applicazioni backend, web e mobili in modo efficiente. Offrendo un ambiente di sviluppo integrato (IDE) con un Designer BP visivo, gli sviluppatori possono definire rapidamente modelli di dati, implementare la logica aziendale, generare API endpoints e redigere interfacce frontend. La natura completa della piattaforma facilita una combinazione perfetta di strategie di sviluppo aziendale, come l'implementazione di CQRS e Event Sourcing all'interno di un'architettura a microservizi.
Quando si lavora con i pattern CQRS ed Event Sourcing, la piattaforma AppMaster aiuta gli sviluppatori in diversi modi:
- Modellazione del dominio con gli aggregati: Il designer visuale del modello di dati della piattaforma consente agli sviluppatori di modellare facilmente entità di dominio e aggregati, servendo da base per l'architettura event-driven.
- Gestori di comandi e gestori di eventi: Con il Business Process Designer, è possibile creare visivamente gestori di comandi per elaborare comandi e gestori di eventi per produrre e gestire eventi, semplificando l'implementazione di modelli event-driven.
- Archivio eventi: Sebbene non fornisca un archivio eventi incorporato, la piattaforma genera API REST ed endpoint WSS che facilitano l'integrazione dell'archivio eventi. Gli sviluppatori possono scegliere un archivio di eventi che soddisfi i loro requisiti e comunicare con esso tramite questi endpoints.
- Proiezioni: Utilizzando Visual BP Designer, è possibile progettare e implementare proiezioni personalizzate per costruire modelli di lettura dall'archivio eventi. Altri componenti o microservizi possono sfruttare questi modelli di lettura all'interno del sistema.
- Scalabilità: Poiché le applicazioni AppMaster sono generate con Go (golang), sono stateless, compilate e possono offrire un'eccellente scalabilità per casi d'uso aziendali e ad alto carico. Questa scalabilità è essenziale quando si implementano modelli come CQRS ed Event Sourcing, che si basano su modelli di lettura e scrittura separati per ottimizzare le prestazioni del sistema.
- Generazione e distribuzione del codice sorgente: Quando i clienti premono il pulsante "Pubblica", la piattaforma genera il codice sorgente per le applicazioni, le compila, esegue i test e le distribuisce come container docker. Questo processo semplificato riduce il tempo necessario per lo sviluppo, i test e la distribuzione, dando agli sviluppatori più tempo per concentrarsi sull'implementazione di modelli architetturali, come CQRS e Event Sourcing nei microservizi.
Grazie alle sue potenti funzionalità per lo sviluppo di applicazioni backend, la piattaforma AppMaster consente agli sviluppatori di sfruttare i vantaggi di CQRS e Event Sourcing nell'ambito dell'architettura a microservizi, ottenendo prestazioni, scalabilità e flessibilità maggiori.
L'implementazione di CQRS e Event Sourcing nell'architettura a microservizi può migliorare significativamente le prestazioni e la scalabilità complessive del sistema, mantenendo la coerenza dei dati e supportando funzionalità avanzate. L'adozione di questi pattern richiede una profonda comprensione dei loro concetti chiave e strategie di implementazione efficaci. L'utilizzo di soluzioni di sviluppo potenti, complete e integrate come la piattaforma AppMaster può semplificare notevolmente il processo di implementazione, consentendo agli sviluppatori di creare applicazioni affidabili, performanti ed economiche.
