大規模な分散システムを構築することは、特にパフォーマンス、スケーラビリティ、一貫性を確保することに関しては困難である。Command Query Responsibility Segregation (CQRS)とEvent Sourcingという2つのよく使われるアーキテクチャ・パターンは、読み書き操作を切り離し、ビジネス・エンティティの状態を一連のイベントとして保存することで、これらの課題に対するソリューションを提供する。
CQRSは、コマンド（書き込み）操作とクエリー（読み取り）操作を別々のモデルに分離するアーキテクチャ・パターンである。このアプローチにより、パフォーマンス、スケーラビリティ、柔軟性が向上し、読み込みと書き込みのオペレーションを別々に最適化できるため、競合やボトルネックを回避できる。
一方、イベント・ソーシングは、ビジネス・エンティティの状態を、状態が変化するイベントの連続したセットとして保存するデザイン・パターンです。こうすることで、イベント履歴からオブジェクトの現在の状態を導き出すことができ、信頼性の高い監査証跡を提供し、テンポラル・クエリーを可能にし、イベント・ドリブン・アーキテクチャをサポートします。
CQRSとイベント・ソーシングは、補完的で相乗効果があるため、しばしば一緒に使用されます。これらのパターンを組み合わせることで、特に次のセクションで検討するマイクロサービス・アーキテクチャに適用した場合、さらに多くのメリットを得ることができる。
マイクロサービス・アーキテクチャを理解する
マイクロサービス・アーキテクチャは、疎結合で独立してデプロイ可能なサービスの集まりとしてアプリケーションを構成するソフトウェア開発アプローチである。各サービスは、ユーザー認証や注文処理など、特定の機能を実行するように設計されています。マイクロサービスはAPIを使用して相互に通信し、連携してビジネス要件を満たします。
マイクロサービス・アーキテクチャの主な特徴は以下の通り：
- 単一の責任を持つ、小さく集中したサービス
- サービス間の疎結合と強力な結束
- サービスの独立したデプロイとスケーリング
- サービス間のAPIベースのコミュニケーション
- ポリグロット永続性と様々なデータストレージソリューションのサポート
適切に設計され実装された場合、マイクロサービス・アーキテクチャは、開発サイクルの短縮、障害分離の改善、スケーラビリティの向上など、複数のメリットを提供する。しかし、マイクロサービス・アーキテクチャが直面する課題の1つは、特に分散システムにおけるデータの一貫性とパフォーマンスの最適化への対処です。CQRSとEvent Sourcingは、マイクロサービスの全体的な構造とパフォーマンスを強化するのに役立ちます。
なぜCQRSとEvent Sourcingをマイクロサービスと組み合わせるのか？
CQRSとEvent Sourcingをマイクロサービスと組み合わせることで、開発者はデータの一貫性やパフォーマンスの最適化など、分散システム特有の多くの課題に取り組むことができます。また、この組み合わせにより、テンポラルクエリやフォールトトレランスなど、様々な高度な機能を実現することができます。CQRSとEvent Sourcingをマイクロサービスと組み合わせることが有利な理由をいくつか挙げてみましょう：
- システムパフォーマンスの最適化：CQRSでコマンドモデルとクエリモデルを分離することで、読み書きの操作をきめ細かく最適化できる。コマンド側とクエリ側に異なるスケーリング戦略を適用することで、パフォーマンスとリソース使用量を改善できます。
- データの一貫性の向上：イベント・ソーシングは、ビジネス・エンティティの状態変化を一連のイベントとしてキャプチャすることで、分散システム全体の一貫性を維持するのに役立ちます。これにより、信頼性の高い監査証跡が保証され、システムはイベント履歴から現在の状態を再構築できるようになります。
- テスト機能の強化：CQRSにおけるコマンドとクエリの分離は、マイクロサービスの単体テストと統合テストを簡素化します。さらに、Event Sourcingは、システム操作のイベントベースの記録を提供し、サービス間の相互作用の信頼性の高いテストを可能にします。
- 高度な機能のサポートCQRSとEvent Sourcingの組み合わせは、テンポラル・クエリ、イベント駆動型アーキテクチャ、フォールト・トレランスのような高度な機能の可能性を広げます。また、イベントストリーミングや分析機能の実装も容易になります。
- 他のシステムとの統合が容易に：ビジネス・エンティティの状態を一連のイベントとしてモデル化することで、さまざまな統合パターンをサポートし、複数のシステム間で状態の変更をより効率的に同期することができます。
CQRSとEvent Sourcingをマイクロサービスに統合することで、パフォーマンス、一貫性、高度な機能のサポートなど、多くのメリットが得られます。次のセクションでは、マイクロサービス・アーキテクチャにこれらのパターンを適用するための主要な概念と実践的な実装戦略を掘り下げていきます。
CQRSとイベントソーシングのキーコンセプト
CQRS（Command Query Responsibility Segregation）とEvent Sourcingのキーコンセプトを理解することは、マイクロサービス・アーキテクチャにこれらのパターンを効果的に適用するために不可欠だ。両パターンの核となる要素を探ってみよう：
コマンドとクエリ
CQRSでは、コマンドはシステムの状態を変更する操作を表す。コマンドはデータを変更する意図をカプセル化したものだ。従来のCRUD操作とは異なり、コマンドは特定のアクションの背後にあるビジネスロジックに焦点を当てます。一方、クエリはシステムからデータを取得する読み取り操作を表します。これらの操作を分離することで、それぞれの操作のパフォーマンス、スケーラビリティ、保守性を独立して最適化することができます。
イベント
イベントはEvent Sourcingの基本です。イベントは、システムの状態における重要な変化を表し、読み取りと書き込みの両方の操作の真実のソースとして機能します。イベントは不変で、逐次的であり、ビジネス・エンティティの履歴をキャプチャします。イベントは完全な状態の変化を保存するため、監査、デバッグ、および一時的なクエリ機能を実現します。
イベント・ストア
イベント・ストアは、イベントを逐次的に永続化するために設計された特殊なデータ・ストレージ・システムです。イベント・ストアの主な役割は、イベント履歴を保持し、必要なときにいつでもビジネス・エンティティの状態を再構築できるようにすることです。この永続化メカニズムは、データが継続的に更新され、以前の状態が失われる従来のCRUDベースのストレージシステムとは異なります。
集約
アグリゲートは、内部状態をカプセル化して保護するビジネスエンティティである。それらは一貫性の境界として機能し、それに対する操作がシステムのビジネスルールと不変性を維持することを保証する。集約は1つ以上のドメイン・オブジェクトで構成され、1つのルート・オブジェクトがすべての外部相互作用のエントリ・ポイントとして機能する。
投影
プロジェクションは、クエリ固有の目的のためにイベントストアから構築される読み取りモデルです。イベントのストリームを処理し、データを読み取り用に最適化された構造に変換し、クエリのパフォーマンスを向上させます。イベントハンドラは特定のイベントをリッスンし、それに応じて関連する読み取りモデルを更新します。
イベントハンドラ
イベントハンドラは、イベントをリッスンして反応する関数またはコンポーネントです。イベントハンドラは、状態を変更する操作の副作用を管理する責任がある。CQRSとイベント・ソーシングでは、イベント・ハンドラは、書き込み操作（コマンド）と読み取り操作（プロジェクション）の間の一貫性を維持します。
マイクロサービスにおけるCQRSとイベント・ソーシングの実装
マイクロサービス・アーキテクチャにCQRSとEvent Sourcingパターンを適用することで、システムのパフォーマンスを最適化し、データの一貫性を向上させ、テンポラル・クエリのような高度な機能を実現することができます。以下は、マイクロサービスでCQRSとEvent Sourcingを実装するためのいくつかのステップです：
集約を使用してドメインをモデル化する
システムのドメインオブジェクト間の境界と関係を特定し、集約を使用してグループ化します。ビジネスロジックがカプセル化され、遵守されることを保証するために、各集約体のための明確な一貫性ルールと不変量を確立する。ドメイン駆動設計（DDD）の原則に従うことは、マイクロサービスのコンテキスト境界と設計モデルを定義するのに役立ちます。
コマンドハンドラとイベントハンドラの設計
コマンドハンドラを作成し、コマンドを受け入れ、検証し、ターゲットアグリゲートに変更を適用し、対応するイベントを生成します。イベントハンドラは特定のイベントをリッスンし、それに応じて反応し、必要に応じて関連する読み取りモデル（プロジェクション）を更新する。
一貫性モデルの決定
マイクロサービスに適切な一貫性モデルを選択します。CQRSとEvent Sourcingは、強い一貫性から最終的な一貫性まで、様々な一貫性レベルを可能にします。アプリケーションの要件によっては、一貫性、パフォーマンス、可用性の間でトレードオフを行う必要があるかもしれません。
イベント・ストアとプロジェクションの実装
イベント・ストアを開発してイベント履歴を永続化し、必要なときに集約状態を再構築できるようにします。特定のデータ構造をクエリするために最適化されたプロジェクションを作成する。イベントハンドラを使用して、イベントが処理され、イベントストアと同期していることを確認する。
他のマイクロサービスやシステムとの統合
マイクロサービス間や外部システムとのやり取りを可能にするAPIや通信メカニズムを実装する。これらの統合を効率的に管理し、イベント駆動型アーキテクチャをサポートするために、メッセージブローカーやAPIゲートウェイの使用を検討する。
課題と落とし穴の克服
マイクロサービスにCQRSとイベントソーシングを実装するには、いくつかの課題があります。早期にこれらの問題に対処することで、スムーズな実装プロセスを確保することができます：
最終的な一貫性の管理
最終的な一貫性の管理は、考え方の転換を必要とするため、強い一貫性を持つシステムに慣れている開発者にとっては扱いにくいかもしれません。しかし、最終的な一貫性は、パフォーマンス、スケーラビリティ、および可用性に多くの利点をもたらします。補償アクション、非同期処理、モニタリングなど、それに対処する適切なメカニズムを構築することで、これらの課題に対処することが不可欠です。
分散システムの複雑性への対応
マイクロサービスのような分散システムを扱うと、特に複数のサービスにまたがるオペレーションを調整する際に複雑さが増す。idempotentコマンド、分散トランザクション、サガのようなテクニックを使うことで、このような複雑さを克服し、サービス間の一貫性を確保することができます。
データのバージョニングとスキーマの進化
イベント・ソーシングでは、異なるバージョンのイベントやスキーマの変更に対応する必要があります。イベントとプロジェクションに適切なバージョニング戦略を実装し、スナップショットやアップキャスティングのようなパターンと組み合わせることで、これらの課題を効果的に管理することができます。
開発者のトレーニングと意識改革
開発者はCRUDベースのアプローチに慣れていることが多いため、CQRSとイベント・ソーシングを用いたイベント・ドリブン・アーキテクチャへの移行は大きな変化となる可能性があります。十分なトレーニングとサポートを提供し、実験と学習の文化を促進し、ツールやフレームワークで採用プロセスを容易にすることが、移行を成功させるのに役立ちます。
CQRSとイベント・ソーシングをマイクロサービス・アーキテクチャと組み合わせることで、システムのパフォーマンス、柔軟性、一貫性を向上させることができる。開発チームは、重要なコンセプトを理解し、関連する課題を克服することで、独自のビジネス要件を満たす強力でスケーラブルなアプリケーションを構築できます。AppMasterのようなノーコード・プラットフォームを採用することで、CQRSとイベント・ソーシングの実装をさらに合理化し、複雑なアプリケーションを開発・管理するための効率的でコスト効果の高い方法を提供することができます。
AppMaster プラットフォームとCQRSの実装
AppMaster プラットフォームは、バックエンド、ウェブ、モバイルアプリケーションを効率的に作成できる強力なno-code ソリューションです。ビジュアルなBP Designerを備えた統合開発環境（IDE）を提供することで、開発者はデータモデルの定義、ビジネスロジックの実装、APIの生成endpoints 、フロントエンドインターフェースのドラフトを迅速に行うことができます。このプラットフォームの包括的な性質は、マイクロサービスアーキテクチャ内でのCQRSやイベントソーシングの実装のような、エンタープライズ開発戦略のシームレスな組み合わせを促進します。
CQRSとEvent Sourcingパターンを使用する場合、AppMaster Platformはいくつかの方法で開発者を支援します：
- 集約によるドメインモデリング：このプラットフォームのビジュアルデータモデルデザイナーにより、開発者はドメインエンティティや集約を簡単にモデル化することができ、イベントドリブンアーキテクチャの基礎となります。
- コマンドハンドラとイベントハンドラ：ビジネス・プロセス・デザイナーを使用すると、コマンドを処理するコマンド・ハンドラや、イベントを生成して処理するイベント・ハンドラを視覚的に作成でき、イベント駆動型パターンの実装を合理化できます。
- イベントストア：イベントストアは組み込まれていませんが、プラットフォームはイベントストアの統合を促進するREST APIとWSS Endpointsを生成します。開発者は要件を満たすイベントストアを選択し、これらのendpoints を介してイベントストアと通信することができます。
- プロジェクションVisual BP Designerを使うことで、カスタムプロジェクションを設計・実装し、イベントストアから読み取りモデルを構築することができます。他のコンポーネントやマイクロサービスは、システム内でこれらの読み取りモデルを活用することができます。
- スケーラビリティ： AppMaster アプリケーションはGo（golang）で生成されるため、ステートレスでコンパイルされ、エンタープライズや高負荷のユースケースに対して優れたスケーラビリティを提供できます。このスケーラビリティは、CQRSやEvent Sourcingのような、システムのパフォーマンスを最適化するために読み取りモデルと書き込みモデルを分離するパターンを実装する際に不可欠です。
- ソースコードの生成とデプロイメント：顧客が「Publish」ボタンを押すと、プラットフォームはアプリケーションのソースコードを生成し、コンパイルし、テストを実行し、Dockerコンテナとしてデプロイします。この合理化されたプロセスにより、開発、テスト、デプロイに必要な時間が短縮され、開発者はマイクロサービスにおけるCQRSやイベントソーシングなどのアーキテクチャパターンの実装に集中できる時間が増えます。
バックエンドアプリケーション開発のための強力な機能性により、AppMaster Platformは、開発者がマイクロサービスアーキテクチャ内でCQRSとEvent Sourcingの利点を活用することを支援し、パフォーマンス、スケーラビリティ、柔軟性の向上をもたらします。
マイクロサービスアーキテクチャにCQRSとイベントソーシングを実装することで、データの一貫性を維持し、高度な機能をサポートしながら、システム全体のパフォーマンスとスケーラビリティを大幅に向上させることができます。これらのパターンを取り入れるには、その主要概念と効果的な実装戦略を深く理解する必要があります。AppMaster Platform のような強力で包括的な統合開発ソリューションを活用することで、実装プロセスを大幅に合理化し、開発者に信頼性、パフォーマンス、コスト効果の高いアプリケーションを作成する力を与えることができます。
