Tworzenie wielkoskalowych systemów rozproszonych jest wyzwaniem, szczególnie jeśli chodzi o zapewnienie wydajności, skalowalności i spójności. Dwa popularne wzorce architektoniczne, Command Query Responsibility Segregation (CQRS) i Event Sourcing, oferują rozwiązania tych wyzwań poprzez oddzielenie operacji odczytu i zapisu oraz zachowanie stanu podmiotów biznesowych jako serii zdarzeń.
CQRS to wzorzec architektoniczny, który oddziela operacje poleceń (zapisu) i zapytań (odczytu) w oddzielnych modelach. Takie podejście zapewnia lepszą wydajność, skalowalność i elastyczność, ponieważ operacje odczytu i zapisu mogą być optymalizowane oddzielnie, aby uniknąć rywalizacji i wąskich gardeł.
Z drugiej strony, Event Sourcing to wzorzec projektowy, który zapisuje stan jednostki biznesowej jako sekwencyjny zestaw zdarzeń zmieniających stan. W ten sposób można wyprowadzić bieżący stan obiektu z jego historii zdarzeń, co pomaga zapewnić niezawodną ścieżkę audytu, umożliwia czasowe zapytania i obsługuje architektury sterowane zdarzeniami.
CQRS i Event Sourcing są często używane razem, ponieważ są komplementarne i synergiczne. Połączenie tych wzorców może prowadzić do jeszcze większych korzyści, zwłaszcza gdy są one stosowane w architekturze mikrousług, którą omówimy w następnych sekcjach.
Zrozumienie architektury mikrousług
Architektura mikrousług to podejście do tworzenia oprogramowania, które strukturyzuje aplikację jako zbiór luźno powiązanych, niezależnie wdrażanych usług. Każda usługa jest zaprojektowana do wykonywania określonej funkcji, takiej jak obsługa uwierzytelniania użytkownika lub przetwarzanie zamówień. Mikrousługi komunikują się ze sobą za pomocą interfejsów API, aby współpracować i spełniać wymagania biznesowe.
Niektóre kluczowe cechy architektury mikrousług obejmują:
- Małe, skoncentrowane usługi z pojedynczą odpowiedzialnością
- Luźne połączenie i silna spójność między usługami
- Niezależne wdrażanie i skalowanie usług
- Komunikacja między usługami oparta na API
- Wsparcie dla poliglotycznej trwałości i różnych rozwiązań przechowywania danych.
Odpowiednio zaprojektowana i wdrożona architektura mikrousług oferuje wiele korzyści, takich jak szybsze cykle rozwoju, lepsza izolacja błędów i lepsza skalowalność. Jednak jednym z wyzwań stojących przed architekturą mikrousług jest radzenie sobie ze spójnością danych i optymalizacją wydajności, zwłaszcza w systemach rozproszonych. CQRS i Event Sourcing pomagają poprawić ogólną strukturę i wydajność mikrousług.
Dlaczego warto łączyć CQRS i Event Sourcing z mikrousługami?
Łącząc CQRS i Event Sourcing z mikrousługami, deweloperzy mogą sprostać wielu wyzwaniom związanym z systemami rozproszonymi, takimi jak spójność danych i optymalizacja wydajności. Takie połączenie umożliwia również korzystanie z szeregu zaawansowanych funkcji, takich jak temporalne zapytania i odporność na błędy. Oto kilka powodów, dla których połączenie CQRS i Event Sourcingu z mikrousługami jest korzystne:
- Zoptymalizowana wydajność systemu: Oddzielenie modeli poleceń i zapytań w CQRS pozwala na precyzyjną optymalizację operacji odczytu i zapisu. Można poprawić wydajność i wykorzystanie zasobów, stosując różne strategie skalowania po stronie poleceń i zapytań.
- Lepsza spójność danych: Event Sourcing pomaga zachować spójność w systemach rozproszonych poprzez przechwytywanie zmian stanu jednostek biznesowych jako sekwencji zdarzeń. Zapewnia to niezawodną ścieżkę audytu i umożliwia systemom odtworzenie bieżącego stanu na podstawie historii zdarzeń.
- Rozszerzone możliwości testowania: Oddzielenie poleceń i zapytań w CQRS upraszcza testowanie jednostkowe i integracyjne mikrousług. Ponadto Event Sourcing zapewnia oparty na zdarzeniach zapis operacji systemowych, umożliwiając niezawodne testowanie interakcji między usługami.
- Wsparcie dla zaawansowanych funkcji: Połączenie CQRS i Event Sourcing otwiera możliwości dla zaawansowanych funkcji, takich jak zapytania temporalne, architektury sterowane zdarzeniami i odporność na błędy. Ułatwia również implementację funkcji strumieniowania zdarzeń i analiz.
- Łatwiejsza integracja z innymi systemami: Modelując stan jednostek biznesowych jako serię zdarzeń, można obsługiwać różne wzorce integracji i skuteczniej synchronizować zmiany stanu w wielu systemach.
Integracja CQRS i Event Sourcing z mikrousługami oferuje liczne korzyści w zakresie wydajności, spójności i obsługi zaawansowanych funkcji. W następnych sekcjach zagłębimy się w kluczowe koncepcje i praktyczne strategie wdrażania tych wzorców w architekturze mikrousług.
Kluczowe koncepcje w CQRS i Event Sourcing
Zrozumienie kluczowych koncepcji stojących za CQRS (Command Query Responsibility Segregation) i Event Sourcing jest niezbędne do skutecznego zastosowania tych wzorców w architekturze mikrousług. Przeanalizujmy niektóre z podstawowych elementów obu wzorców:
Polecenia i zapytania
W CQRS polecenia reprezentują operacje, które zmieniają stan systemu. Zawierają one zamiar zmiany danych. W przeciwieństwie do tradycyjnych operacji CRUD, polecenia koncentrują się na logice biznesowej stojącej za konkretnym działaniem. Zapytania natomiast reprezentują operacje odczytu, które pobierają dane z systemu. Rozdzielając te operacje, można zoptymalizować wydajność, skalowalność i łatwość konserwacji każdego typu operacji niezależnie.
Zdarzenia
Zdarzenia mają fundamentalne znaczenie dla Event Sourcing. Zdarzenie reprezentuje znaczącą zmianę w stanie systemu i działa jako źródło prawdy zarówno dla operacji odczytu, jak i zapisu. Zdarzenia są niezmienne i sekwencyjne, przechwytując historię jednostek biznesowych. Ponieważ zdarzenia przechowują pełną ewolucję stanu, umożliwiają one funkcje audytu, debugowania i zapytań czasowych.
Magazyn zdarzeń
Magazyn zdarzeń to wyspecjalizowany system przechowywania danych przeznaczony do sekwencyjnego przechowywania zdarzeń. Jego podstawową rolą jest utrzymywanie historii zdarzeń, umożliwiając odbudowę stanu podmiotów biznesowych w razie potrzeby. Ten mechanizm trwałości różni się od tradycyjnych systemów pamięci masowej opartych na CRUD, w których dane są stale aktualizowane, a poprzednie stany są tracone.
Agregaty
Agregaty to jednostki biznesowe, które hermetyzują i chronią swój stan wewnętrzny. Służą one jako granice spójności, zapewniając, że operacje na nich utrzymują reguły biznesowe i niezmienniki systemu. Agregaty składają się z jednego lub więcej obiektów domeny, z pojedynczym obiektem głównym służącym jako punkt wejścia dla wszystkich interakcji zewnętrznych.
Projekcje
Projekcje to modele odczytu zbudowane z magazynu zdarzeń dla celów specyficznych dla zapytań. Przetwarzają one strumień zdarzeń i przekształcają dane w strukturę zoptymalizowaną pod kątem odczytu, poprawiając wydajność zapytań. Projekcje mogą być zsynchronizowane z magazynem zdarzeń poprzez programy obsługi zdarzeń, które nasłuchują określonych zdarzeń i odpowiednio aktualizują powiązane modele odczytu.
Programy obsługi zdarzeń
Programy obsługi zdarzeń to funkcje lub komponenty, które nasłuchują zdarzeń i reagują na nie. Są one odpowiedzialne za zarządzanie efektami ubocznymi operacji zmieniających stan. W CQRS i Event Sourcing programy obsługi zdarzeń utrzymują spójność między operacjami zapisu (polecenia) i odczytu (projekcje).
Wdrażanie CQRS i Event Sourcing w mikrousługach
Zastosowanie wzorców CQRS i Event Sourcing w architekturze mikrousług może zoptymalizować wydajność systemu, poprawić spójność danych i włączyć zaawansowane funkcje, takie jak zapytania temporalne. Oto kilka kroków do wdrożenia CQRS i Event Sourcing w mikrousługach:
Modelowanie domen przy użyciu agregatów
Zidentyfikuj granice i relacje między obiektami domeny systemu i pogrupuj je za pomocą agregatów. Ustanowienie jasnych reguł spójności i niezmienników dla każdego agregatu w celu zapewnienia, że logika biznesowa jest hermetyzowana i przestrzegana. Przestrzeganie zasad Domain-Driven Design (DDD) może pomóc w zdefiniowaniu granic kontekstu i modeli projektowych dla mikrousług.
Projektowanie obsługi poleceń i zdarzeń
Utwórz programy obsługi poleceń, aby akceptować i weryfikować polecenia, stosować zmiany do agregatu docelowego i generować odpowiednie zdarzenia. Programy obsługi zdarzeń powinny nasłuchiwać określonych zdarzeń, odpowiednio reagować i w razie potrzeby aktualizować powiązane modele odczytu (projekcje).
Wybór modeli spójności
Wybierz odpowiednie modele spójności dla swoich mikrousług. CQRS i Event Sourcing umożliwiają różne poziomy spójności, od silnej spójności do ewentualnej spójności. W zależności od wymagań aplikacji może być konieczne dokonanie kompromisu między spójnością, wydajnością i dostępnością.
Implementacja magazynu zdarzeń i prognoz
Opracuj magazyn zdarzeń, aby zachować historię zdarzeń, umożliwiając odtworzenie stanu agregatów w razie potrzeby. Utwórz projekcje, które są zoptymalizowane pod kątem zapytań o określone struktury danych. Upewnij się, że zdarzenia są przetwarzane i utrzymywane w synchronizacji z magazynem zdarzeń za pomocą obsługi zdarzeń.
Integracja z innymi mikrousługami i systemami
Zaimplementuj interfejsy API i mechanizmy komunikacji, aby umożliwić interakcje między mikrousługami, a także z systemami zewnętrznymi. Rozważ użycie brokerów komunikatów i bram API, aby efektywnie zarządzać tymi integracjami i wspierać architektury sterowane zdarzeniami.
Pokonywanie wyzwań i pułapek
Wdrożenie CQRS i Event Sourcing w mikrousługach może wiązać się z pewnymi wyzwaniami. Zajęcie się tymi kwestiami na wczesnym etapie może pomóc w zapewnieniu płynnego procesu wdrażania:
Zarządzanie ewentualną spójnością
Ewentualna spójność może być trudna w obsłudze dla programistów przyzwyczajonych do silnie spójnych systemów, ponieważ wymaga zmiany sposobu myślenia. Ewentualna spójność zapewnia jednak wiele korzyści w zakresie wydajności, skalowalności i dostępności. Konieczne jest sprostanie tym wyzwaniom poprzez stworzenie odpowiednich mechanizmów, takich jak działania kompensacyjne, przetwarzanie asynchroniczne i monitorowanie.
Obsługa złożoności systemów rozproszonych
Praca z systemami rozproszonymi, takimi jak mikrousługi, zwiększa złożoność, zwłaszcza podczas koordynowania operacji w wielu usługach. Korzystanie z technik takich jak polecenia idempotentne, transakcje rozproszone lub sagi może pomóc przezwyciężyć te złożoności, zapewniając spójność między usługami.
Wersjonowanie danych i ewolucja schematów
Event Sourcing wymaga radzenia sobie z różnymi wersjami zdarzeń i zmianami schematu. Wdrożenie odpowiednich strategii wersjonowania dla zdarzeń i projekcji, łącząc je z wzorcami takimi jak snapshotting lub upcasting, może pomóc w skutecznym zarządzaniu tymi wyzwaniami.
Szkolenie i zmiana sposobu myślenia deweloperów
Programiści są często przyzwyczajeni do podejść opartych na CRUD, więc przejście na architekturę opartą na zdarzeniach z CQRS i Event Sourcing może być znaczącą zmianą. Zapewnienie wystarczającego szkolenia i wsparcia, promowanie kultury eksperymentowania i uczenia się oraz ułatwienie procesu adopcji za pomocą narzędzi i frameworków może pomóc w pomyślnym przejściu.
Połączenie CQRS i Event Sourcingu z architekturą mikrousług może poprawić wydajność, elastyczność i spójność systemu. Zespoły programistów mogą tworzyć wydajne i skalowalne aplikacje, które spełniają ich unikalne wymagania biznesowe, rozumiejąc kluczowe koncepcje i pokonując związane z nimi wyzwania. Przyjęcie platform no-code, takich jak AppMaster, może jeszcze bardziej usprawnić wdrażanie CQRS i Event Sourcing, oferując wydajny i opłacalny sposób tworzenia złożonych aplikacji i zarządzania nimi.
AppMaster Platforma i wdrożenie CQRS
Platforma AppMaster to potężne rozwiązanie no-code, które umożliwia użytkownikom wydajne tworzenie aplikacji backendowych, internetowych i mobilnych. Oferując zintegrowane środowisko programistyczne (IDE) z wizualnym BP Designer, programiści mogą szybko definiować modele danych, wdrażać logikę biznesową, generować API endpoints i projektować interfejsy frontendowe. Kompleksowy charakter platformy ułatwia płynne łączenie strategii rozwoju przedsiębiorstwa, takich jak wdrażanie CQRS i Event Sourcing w ramach architektury mikrousług.
Podczas pracy z wzorcami CQRS i Event Sourcing platforma AppMaster pomaga programistom na kilka sposobów:
- Modelowanie domeny za pomocą agregatów: Wizualny projektant modeli danych platformy umożliwia deweloperom łatwe modelowanie jednostek domeny i agregatów, służąc jako podstawa architektury sterowanej zdarzeniami.
- Command Handlers i Event Handlers: Dzięki Business Process Designer można wizualnie tworzyć programy obsługi poleceń do przetwarzania poleceń i programy obsługi zdarzeń do tworzenia i obsługi zdarzeń, usprawniając implementację wzorców sterowanych zdarzeniami.
- Magazyn zdarzeń: Chociaż platforma nie zapewnia wbudowanego magazynu zdarzeń, generuje interfejsy REST API i WSS Endpoints, które ułatwiają integrację magazynu zdarzeń. Programiści mogą wybrać magazyn zdarzeń, który spełnia ich wymagania i komunikować się z nim za pośrednictwem tych endpoints.
- Projekcje: Za pomocą Visual BP Designer można projektować i wdrażać niestandardowe projekcje w celu tworzenia modeli odczytu z magazynu zdarzeń. Inne komponenty lub mikrousługi mogą wykorzystywać te modele odczytu w systemie.
- Skalowalność: Ponieważ aplikacje AppMaster są generowane przy użyciu języka Go (golang), są one bezstanowe, kompilowane i mogą zapewnić doskonałą skalowalność dla przedsiębiorstw i przypadków użycia o dużym obciążeniu. Skalowalność ta jest niezbędna przy wdrażaniu wzorców takich jak CQRS i Event Sourcing, które opierają się na oddzielnych modelach odczytu i zapisu w celu optymalizacji wydajności systemu.
- Generowanie i wdrażanie kodu źródłowego: Gdy klienci naciskają przycisk "Publikuj", platforma generuje kod źródłowy dla aplikacji, kompiluje je, uruchamia testy i wdraża jako kontenery docker. Ten usprawniony proces skraca czas potrzebny na rozwój, testowanie i wdrażanie, dając programistom więcej czasu na skupienie się na wdrażaniu wzorców architektonicznych, takich jak CQRS i Event Sourcing w mikrousługach.
Dzięki zaawansowanym funkcjom tworzenia aplikacji zaplecza, platforma AppMaster umożliwia programistom wykorzystanie zalet CQRS i Event Sourcing w architekturze mikrousług, co skutkuje zwiększoną wydajnością, skalowalnością i elastycznością.
Wdrożenie CQRS i Event Sourcing w architekturze mikrousług może znacznie poprawić ogólną wydajność i skalowalność systemu przy jednoczesnym zachowaniu spójności danych i obsłudze zaawansowanych funkcji. Wdrożenie tych wzorców wymaga dogłębnego zrozumienia ich kluczowych koncepcji i skutecznych strategii implementacji. Wykorzystanie potężnych, kompleksowych i zintegrowanych rozwiązań programistycznych, takich jak platforma AppMaster, może znacznie usprawnić proces wdrażania, umożliwiając programistom tworzenie niezawodnych, wydajnych i opłacalnych aplikacji.
