Het bouwen van grootschalige gedistribueerde systemen is een uitdaging, vooral als het gaat om het garanderen van prestaties, schaalbaarheid en consistentie. Twee populaire architectuurpatronen, Command Query Responsibility Segregation (CQRS) en Event Sourcing, bieden oplossingen voor deze uitdagingen door de lees- en schrijfbewerkingen te ontkoppelen en de status van bedrijfsentiteiten te bewaren als een reeks gebeurtenissen.
CQRS is een architectuurpatroon dat de opdracht (schrijven) en query (lezen) operaties scheidt in aparte modellen. Deze aanpak zorgt voor betere prestaties, schaalbaarheid en flexibiliteit, omdat lees- en schrijfbewerkingen afzonderlijk kunnen worden geoptimaliseerd om conflicten en knelpunten te voorkomen.
Event Sourcing daarentegen is een ontwerppatroon dat de toestand van een bedrijfsentiteit opslaat als een opeenvolgende reeks gebeurtenissen die de toestand veranderen. Op deze manier kun je de huidige status van een object afleiden uit de gebeurtenisgeschiedenis, wat helpt bij het bieden van een betrouwbaar controlespoor, het mogelijk maken van tijdelijke queries en het ondersteunen van gebeurtenisgestuurde architecturen.
CQRS en Event Sourcing worden vaak samen gebruikt, omdat ze elkaar aanvullen en synergetisch werken. Het combineren van deze patronen kan tot nog meer voordelen leiden, vooral wanneer ze worden toegepast op een microservices architectuur, die we in de volgende secties zullen verkennen.
Microservices-architectuur begrijpen
Microservices-architectuur is een benadering voor softwareontwikkeling die een applicatie structureert als een verzameling losjes gekoppelde, onafhankelijk inzetbare services. Elke service is ontworpen om een specifieke functie uit te voeren, zoals het afhandelen van gebruikersauthenticatie of het verwerken van bestellingen. Microservices communiceren met elkaar via API's om samen te werken en aan de bedrijfsvereisten te voldoen.
Enkele belangrijke kenmerken van een microservices-architectuur zijn:
- Kleine, gerichte services met één enkele verantwoordelijkheid
- Losse koppeling en sterke samenhang tussen services
- Onafhankelijke inzet en schaling van services
- API-gebaseerde communicatie tussen services
- Ondersteuning voor polyglot persistentie en verschillende oplossingen voor gegevensopslag
Wanneer een microservices-architectuur op de juiste manier wordt ontworpen en geïmplementeerd, biedt deze meerdere voordelen, zoals snellere ontwikkelcycli, betere foutisolatie en betere schaalbaarheid. Een van de uitdagingen van een microservices-architectuur is echter het omgaan met gegevensconsistentie en prestatieoptimalisatie, vooral in gedistribueerde systemen. CQRS en Event Sourcing helpen om de algehele structuur en prestaties van microservices te verbeteren.
Waarom CQRS en Event Sourcing combineren met Microservices?
Door CQRS en Event Sourcing te combineren met microservices kunnen ontwikkelaars veel uitdagingen aanpakken die inherent zijn aan gedistribueerde systemen, zoals gegevensconsistentie en prestatieoptimalisatie. Deze combinatie maakt ook een reeks geavanceerde functies mogelijk, zoals temporele query's en fouttolerantie. Hier zijn enkele redenen waarom het combineren van CQRS en Event Sourcing met microservices voordelig is:
- Geoptimaliseerde systeemprestaties: Het scheiden van commando- en query-modellen in CQRS maakt fijnkorrelige optimalisatie van lees- en schrijfbewerkingen mogelijk. Je kunt de prestaties en het gebruik van resources verbeteren door verschillende schaalstrategieën toe te passen op de commando- en querykant.
- Verbeterde gegevensconsistentie: Event Sourcing helpt de consistentie van gedistribueerde systemen te behouden door de toestandsveranderingen van bedrijfsentiteiten vast te leggen als een opeenvolging van gebeurtenissen. Dit zorgt voor een betrouwbaar controlespoor en stelt systemen in staat om de huidige status te reconstrueren op basis van de gebeurtenisgeschiedenis.
- Verbeterde testmogelijkheden: Het ontkoppelen van commando's en query's in CQRS vereenvoudigt unit- en integratietesten van microservices. Daarnaast biedt Event Sourcing een event-gebaseerd verslag van systeemoperaties, waardoor interacties tussen services betrouwbaar getest kunnen worden.
- Ondersteuning voor geavanceerde functies: De combinatie van CQRS en Event Sourcing opent mogelijkheden voor geavanceerde functies zoals temporal querying, event-driven architecturen en fouttolerantie. Het maakt het ook eenvoudiger om event streaming en analysemogelijkheden te implementeren.
- Eenvoudigere integratie met andere systemen: Door de toestand van bedrijfsentiteiten te modelleren als een reeks gebeurtenissen, kunt u verschillende integratiepatronen ondersteunen en wijzigingen in de toestand van meerdere systemen effectiever synchroniseren.
De integratie van CQRS en Event Sourcing in microservices biedt talloze voordelen op het gebied van prestaties, consistentie en ondersteuning van geavanceerde functies. De volgende secties gaan in op de belangrijkste concepten en praktische implementatiestrategieën voor het toepassen van deze patronen in een microservices-architectuur.
Sleutelconcepten in CQRS en Event Sourcing
Het begrijpen van de kernconcepten achter CQRS (Command Query Responsibility Segregation) en Event Sourcing is essentieel om deze patronen effectief toe te passen in een microservices architectuur. Laten we enkele van de kernelementen in beide patronen verkennen:
Commando's en Query's
In CQRS vertegenwoordigen commando's operaties die de toestand van het systeem veranderen. Ze omvatten de intentie om gegevens te wijzigen. In tegenstelling tot traditionele CRUD-bewerkingen, richten commando's zich op de bedrijfslogica achter een specifieke actie. Queries daarentegen vertegenwoordigen leesbewerkingen die gegevens ophalen uit het systeem. Door deze operaties te scheiden, kun je de prestaties, schaalbaarheid en onderhoudbaarheid van elk type operatie onafhankelijk optimaliseren.
Gebeurtenissen
Gebeurtenissen zijn fundamenteel voor Event Sourcing. Een event vertegenwoordigt een significante verandering in de toestand van het systeem en fungeert als de bron van de waarheid voor zowel lees- als schrijfbewerkingen. Events zijn onveranderlijk en sequentieel en leggen de geschiedenis van bedrijfsentiteiten vast. Omdat events de volledige toestandsevolutie opslaan, maken ze functies voor auditing, debugging en tijdelijke query's mogelijk.
Gebeurtenisopslag
De event store is een gespecialiseerd gegevensopslagsysteem ontworpen om gebeurtenissen sequentieel te bewaren. De primaire rol is het bijhouden van de gebeurtenisgeschiedenis, waardoor de toestand van bedrijfsentiteiten opnieuw kan worden opgebouwd wanneer dat nodig is. Dit persistentiemechanisme verschilt van traditionele CRUD-gebaseerde opslagsystemen, waar gegevens continu worden bijgewerkt en eerdere toestanden verloren gaan.
Aggregaten
Aggregaten zijn bedrijfsentiteiten die hun interne status inkapselen en beschermen. Ze dienen als consistentiegrenzen en zorgen ervoor dat bewerkingen erop de bedrijfsregels en invarianten van het systeem behouden. Aggregaten bestaan uit een of meer domeinobjecten, met een enkel hoofdobject dat dient als ingangspunt voor alle externe interacties.
Projecties
Projecties zijn leesmodellen die zijn opgebouwd uit de event store voor query-specifieke doeleinden. Ze verwerken de stroom gebeurtenissen en transformeren de gegevens in een structuur die geoptimaliseerd is voor het lezen, waardoor de prestaties van query's verbeteren. Projecties kunnen gesynchroniseerd worden met de event store door middel van event handlers, die luisteren naar specifieke gebeurtenissen en de gerelateerde leesmodellen overeenkomstig bijwerken.
Event handlers
Event handlers zijn functies of componenten die luisteren naar en reageren op gebeurtenissen. Ze zijn verantwoordelijk voor het beheren van de neveneffecten van toestandsveranderende operaties. In CQRS en Event Sourcing handhaven event handlers de consistentie tussen de schrijfbewerkingen (commando's) en de leesbewerkingen (projecties).
CQRS en Event Sourcing implementeren in Microservices
Het toepassen van CQRS- en Event Sourcing-patronen in een microservices-architectuur kan de systeemprestaties optimaliseren, de gegevensconsistentie verbeteren en geavanceerde functies zoals temporele query's mogelijk maken. Hier zijn enkele stappen om CQRS en Event Sourcing te implementeren in microservices:
Modelleer domeinen met behulp van aggregaten
Identificeer de grenzen en relaties tussen de domeinobjecten van je systeem en groepeer ze met behulp van aggregaten. Stel duidelijke consistentieregels en invarianten op voor elk aggregaat om ervoor te zorgen dat bedrijfslogica wordt ingekapseld en nageleefd. Het volgen van DDD-principes (Domain-Driven Design) kan helpen bij het definiëren van de contextgrenzen en ontwerpmodellen voor je microservices.
Ontwerp commando- en event-handlers
Maak opdrachthandlers om opdrachten te aanvaarden en te valideren, de wijzigingen toe te passen op de doelaggregaat en overeenkomstige gebeurtenissen te genereren. Gebeurtenishandlers moeten luisteren naar specifieke gebeurtenissen, dienovereenkomstig reageren en de gerelateerde leesmodellen (projecties) bijwerken als dat nodig is.
Bepaal consistentiemodellen
Kies de juiste consistentiemodellen voor je microservices. CQRS en Event Sourcing maken verschillende consistentieniveaus mogelijk, van sterke consistentie tot uiteindelijke consistentie. Afhankelijk van de vereisten van je applicatie moet je misschien afwegingen maken tussen consistentie, prestaties en beschikbaarheid.
Implementeer de event store en projecties
Ontwikkel de event store om de gebeurtenisgeschiedenis te bewaren, zodat je de toestand van de aggregaten kunt reconstrueren als dat nodig is. Maak projecties die geoptimaliseerd zijn voor het bevragen van specifieke gegevensstructuren. Zorg ervoor dat gebeurtenissen worden verwerkt en gesynchroniseerd met de event store met behulp van event handlers.
Integreren met andere microservices en systemen
Implementeer API's en communicatiemechanismen om interacties tussen microservices en met externe systemen mogelijk te maken. Overweeg het gebruik van message brokers en API gateways om deze integraties efficiënt te beheren en event-driven architecturen te ondersteunen.
Uitdagingen en valkuilen overwinnen
Het implementeren van CQRS en Event Sourcing in microservices kan een aantal uitdagingen met zich meebrengen. Door deze problemen in een vroeg stadium aan te pakken, kan het implementatieproces soepel verlopen:
Eventuele consistentie beheren
Eventuele consistentie kan een uitdaging zijn voor ontwikkelaars die gewend zijn aan sterk consistente systemen, omdat het een mentaliteitsverandering vereist. Eventuele consistentie biedt echter veel voordelen op het gebied van prestaties, schaalbaarheid en beschikbaarheid. Het is essentieel om deze uitdagingen aan te gaan door de juiste mechanismen te bouwen om hiermee om te gaan, zoals compenserende acties, asynchrone verwerking en monitoring.
Omgaan met de complexiteit van gedistribueerde systemen
Werken met gedistribueerde systemen, zoals microservices, voegt complexiteit toe, vooral bij het coördineren van operaties over meerdere services. Het gebruik van technieken zoals idempotente commando's, gedistribueerde transacties of saga's kan helpen om deze complexiteit te overwinnen en consistentie tussen je services te garanderen.
Gegevensversie en schema-evolutie
Event Sourcing vereist het omgaan met verschillende versies van events en schemawijzigingen. Het implementeren van de juiste versiebeheerstrategieën voor events en projecties, in combinatie met patronen zoals snapshotting of upcasting, kan helpen om deze uitdagingen effectief te beheren.
Ontwikkelaars trainen en hun mindset veranderen
Ontwikkelaars zijn vaak gewend aan CRUD-gebaseerde benaderingen, dus de overgang naar een event-driven architectuur met CQRS en Event Sourcing kan een aanzienlijke verandering zijn. Het bieden van voldoende training en ondersteuning, het stimuleren van een cultuur van experimenteren en leren, en het vergemakkelijken van het adoptieproces met tools en frameworks kunnen bijdragen aan een succesvolle overgang.
Het combineren van CQRS en Event Sourcing met een microservices-architectuur kan de systeemprestaties, flexibiliteit en consistentie verbeteren. Ontwikkelteams kunnen krachtige en schaalbare applicaties bouwen die voldoen aan hun unieke bedrijfsvereisten door de belangrijkste concepten te begrijpen en de bijbehorende uitdagingen te overwinnen. Het gebruik van no-code platforms zoals AppMaster kan de implementatie van CQRS en Event Sourcing verder stroomlijnen en biedt een efficiënte en kosteneffectieve manier om complexe applicaties te ontwikkelen en te beheren.
AppMaster Platform en CQRS-implementatie
Het AppMaster Platform is een krachtige no-code oplossing waarmee gebruikers efficiënt backend-, web- en mobiele applicaties kunnen maken. Door een geïntegreerde ontwikkelomgeving (IDE) met een visuele BP Designer te bieden, kunnen ontwikkelaars snel datamodellen definiëren, bedrijfslogica implementeren, API's endpoints genereren en frontend interfaces ontwerpen. Het uitgebreide karakter van het platform maakt een naadloze combinatie van bedrijfsontwikkelingsstrategieën mogelijk, zoals het implementeren van CQRS en Event Sourcing binnen een microservicesarchitectuur.
Bij het werken met CQRS- en Event Sourcing-patronen helpt het AppMaster Platform ontwikkelaars op verschillende manieren:
- Domeinmodellering met aggregaten: Met de visuele datamodelontwerper van het platform kunnen ontwikkelaars eenvoudig domeinentiteiten en aggregaten modelleren, die als basis dienen voor event-driven architectuur.
- Command Handlers en Event Handlers: Met de Business Process Designer kunt u visueel opdrachthandlers maken om opdrachten te verwerken en gebeurtenishandlers om gebeurtenissen te produceren en af te handelen, waardoor de implementatie van gebeurtenisgestuurde patronen wordt gestroomlijnd.
- Gebeurtenisopslag: Hoewel het platform geen ingebouwde event store biedt, genereert het REST API en WSS Endpoints die de integratie van event storage vergemakkelijken. Ontwikkelaars kunnen een event store kiezen die aan hun eisen voldoet en ermee communiceren via deze endpoints.
- Projecties: Met behulp van de Visual BP Designer kun je aangepaste projecties ontwerpen en implementeren om leesmodellen van de event store te bouwen. Andere componenten of microservices kunnen deze leesmodellen binnen het systeem gebruiken.
- Schaalbaarheid: Omdat AppMaster applicaties worden gegenereerd met Go (golang), zijn ze stateloos, gecompileerd en kunnen ze uitstekende schaalbaarheid leveren voor enterprise en high-load use cases. Deze schaalbaarheid is essentieel bij het implementeren van patronen zoals CQRS en Event Sourcing die vertrouwen op aparte lees- en schrijfmodellen om de systeemprestaties te optimaliseren.
- Broncode genereren en implementeren: Wanneer klanten op de knop 'Publiceren' drukken, genereert het platform broncode voor de applicaties, compileert deze, voert tests uit en implementeert ze als docker-containers. Dit gestroomlijnde proces vermindert de tijd die nodig is voor ontwikkeling, testen en implementatie, waardoor ontwikkelaars meer tijd hebben om zich te richten op het implementeren van architectuurpatronen, zoals CQRS en Event Sourcing in microservices.
Dankzij de krachtige functionaliteiten voor de ontwikkeling van back-end applicaties stelt het AppMaster Platform ontwikkelaars in staat om de voordelen van CQRS en Event Sourcing te benutten binnen een microservices-architectuur, wat resulteert in betere prestaties, schaalbaarheid en flexibiliteit.
Het implementeren van CQRS en Event Sourcing in een microservices-architectuur kan de algehele prestaties en schaalbaarheid van uw systeem aanzienlijk verbeteren, terwijl de gegevensconsistentie behouden blijft en geavanceerde functies worden ondersteund. Het omarmen van deze patronen vereist een diepgaand begrip van de belangrijkste concepten en effectieve implementatiestrategieën. Het gebruik van krachtige, uitgebreide en geïntegreerde ontwikkeloplossingen zoals het AppMaster Platform kan het implementatieproces aanzienlijk stroomlijnen, zodat ontwikkelaars betrouwbare, krachtige en kosteneffectieve toepassingen kunnen maken.
