Construir sistemas distribuídos em grande escala é um desafio, especialmente quando se trata de garantir o desempenho, a escalabilidade e a consistência. Dois padrões arquitectónicos populares, o Command Query Responsibility Segregation (CQRS) e o Event Sourcing, oferecem soluções para estes desafios, dissociando as operações de leitura e escrita e preservando o estado das entidades empresariais como uma série de eventos.
O CQRS é um padrão arquitetónico que separa as operações de comando (escrita) e de consulta (leitura) em modelos distintos. Esta abordagem permite um melhor desempenho, escalabilidade e flexibilidade, uma vez que as operações de leitura e escrita podem ser optimizadas separadamente para evitar contenção e estrangulamentos.
O Event Sourcing, por outro lado, é um padrão de design que salva o estado de uma entidade comercial como um conjunto seqüencial de eventos de mudança de estado. Desta forma, é possível derivar o estado atual de um objeto do seu histórico de eventos, o que ajuda a fornecer uma pista de auditoria fiável, a permitir consultas temporais e a suportar arquitecturas orientadas por eventos.
O CQRS e o Event Sourcing são frequentemente utilizados em conjunto, uma vez que são complementares e sinergéticos. A combinação desses padrões pode levar a ainda mais benefícios, especialmente quando aplicados à arquitetura de microsserviços, que exploraremos nas próximas seções.
Entendendo a arquitetura de microsserviços
A arquitetura de microsserviços é uma abordagem de desenvolvimento de software que estrutura um aplicativo como uma coleção de serviços fracamente acoplados e implantáveis de forma independente. Cada serviço foi concebido para executar uma função específica, como a autenticação do utilizador ou o processamento de encomendas. Os microsserviços comunicam entre si utilizando APIs para colaborar e cumprir os requisitos comerciais.
Algumas características-chave da arquitetura de microsserviços incluem:
- Serviços pequenos e focados com uma única responsabilidade
- Acoplamento frouxo e forte coesão entre serviços
- Implantação e escalonamento independentes dos serviços
- Comunicação entre serviços baseada em API
- Suporte para persistência poliglota e várias soluções de armazenamento de dados
Quando concebida e implementada adequadamente, a arquitetura de microsserviços oferece múltiplas vantagens, como ciclos de desenvolvimento mais rápidos, melhor isolamento de falhas e melhor escalabilidade. No entanto, um dos desafios que a arquitetura de microsserviços enfrenta é lidar com a consistência dos dados e a otimização do desempenho, especialmente em sistemas distribuídos. O CQRS e o Event Sourcing ajudam a melhorar a estrutura geral e o desempenho dos microsserviços.
Porquê combinar o CQRS e o Event Sourcing com os microsserviços?
Ao combinar o CQRS e o Event Sourcing com microsserviços, os programadores podem enfrentar muitos desafios inerentes aos sistemas distribuídos, como a consistência dos dados e a otimização do desempenho. Esta combinação também permite uma série de funcionalidades avançadas, como a consulta temporal e a tolerância a falhas. Aqui estão algumas razões pelas quais a combinação de CQRS e Event Sourcing com microsserviços é vantajosa:
- Desempenho otimizado do sistema: A separação dos modelos de comando e consulta no CQRS permite a otimização refinada das operações de leitura e gravação. É possível melhorar o desempenho e o uso de recursos aplicando diferentes estratégias de dimensionamento aos lados de comando e de consulta.
- Consistência de dados aprimorada: O Event Sourcing ajuda a manter a consistência em sistemas distribuídos, capturando as alterações de estado das entidades empresariais como uma sequência de eventos. Isto garante uma pista de auditoria fiável e permite que os sistemas reconstruam o estado atual a partir do histórico de eventos.
- Capacidades de teste melhoradas: A dissociação de comandos e consultas no CQRS simplifica os testes de unidade e integração de microsserviços. Além disso, o Event Sourcing fornece um registo baseado em eventos das operações do sistema, permitindo testes fiáveis de interacções entre serviços.
- Suporte para recursos avançados: A combinação de CQRS e Event Sourcing abre possibilidades para recursos avançados, como consulta temporal, arquiteturas orientadas por eventos e tolerância a falhas. Também facilita a implementação de capacidades de análise e fluxo de eventos.
- Integração mais fácil com outros sistemas: Ao modelar o estado das entidades empresariais como uma série de eventos, é possível suportar uma variedade de padrões de integração e sincronizar as alterações de estado em vários sistemas de forma mais eficaz.
A integração do CQRS e do Event Sourcing em microsserviços oferece inúmeros benefícios em termos de desempenho, consistência e suporte a recursos avançados. As próximas secções analisam os conceitos-chave e as estratégias de implementação práticas para aplicar estes padrões na arquitetura de microsserviços.
Conceitos-chave em CQRS e Event Sourcing
Compreender os conceitos-chave por trás do CQRS (Segregação de responsabilidade de consulta de comando) e do Event Sourcing é essencial para aplicar efetivamente esses padrões em uma arquitetura de microsserviços. Vamos explorar alguns dos elementos principais em ambos os padrões:
Comandos e consultas
No CQRS, os comandos representam operações que alteram o estado do sistema. Eles encapsulam a intenção de alterar dados. Ao contrário das operações CRUD tradicionais, os comandos concentram-se na lógica comercial por trás de uma ação específica. As consultas, no entanto, representam operações de leitura que recuperam dados do sistema. Ao separar estas operações, é possível otimizar o desempenho, a escalabilidade e a manutenção de cada tipo de operação de forma independente.
Eventos
Os eventos são fundamentais para o Event Sourcing. Um evento representa uma mudança significativa no estado do sistema e atua como a fonte de verdade para operações de leitura e gravação. Os eventos são imutáveis e seqüenciais, capturando o histórico das entidades comerciais. Uma vez que os eventos armazenam a evolução completa do estado, permitem funcionalidades de auditoria, depuração e consulta temporal.
Armazenamento de eventos
O armazenamento de eventos é um sistema especializado de armazenamento de dados concebido para persistir eventos sequencialmente. A sua principal função é manter o histórico de eventos, permitindo reconstruir o estado das entidades empresariais sempre que necessário. Este mecanismo de persistência difere dos sistemas de armazenamento tradicionais baseados em CRUD, em que os dados são continuamente actualizados e os estados anteriores são perdidos.
Agregados
Os agregados são entidades empresariais que encapsulam e protegem o seu estado interno. Servem como limites de consistência, garantindo que as operações sobre eles mantêm as regras de negócio e invariantes do sistema. Os agregados são constituídos por um ou mais objectos de domínio, com um único objeto raiz que serve de ponto de entrada para todas as interacções externas.
Projecções
As projecções são modelos de leitura criados a partir do armazenamento de eventos para fins específicos de consulta. Eles processam o fluxo de eventos e transformam os dados em uma estrutura otimizada para leitura, melhorando o desempenho da consulta. As projeções podem ser mantidas em sincronia com o armazenamento de eventos por meio de manipuladores de eventos, que ouvem eventos específicos e atualizam os modelos de leitura relacionados de acordo.
Manipuladores de eventos
Os manipuladores de eventos são funções ou componentes que ouvem e reagem a eventos. Eles são responsáveis por gerenciar os efeitos colaterais das operações de mudança de estado. No CQRS e no Event Sourcing, os manipuladores de eventos mantêm a consistência entre as operações de escrita (comandos) e as operações de leitura (projecções).
Implementando o CQRS e o Event Sourcing em microsserviços
A aplicação dos padrões CQRS e Event Sourcing na arquitetura de microsserviços pode otimizar o desempenho do sistema, melhorar a consistência dos dados e habilitar recursos avançados, como a consulta temporal. Aqui estão algumas etapas para implementar o CQRS e o Event Sourcing em microsserviços:
Modelar domínios usando agregados
Identifique os limites e as relações entre os objectos de domínio do seu sistema e agrupe-os utilizando agregados. Estabeleça regras de consistência claras e invariantes para cada agregado para garantir que a lógica comercial seja encapsulada e respeitada. Seguir os princípios do Domain-Driven Design (DDD) pode ajudar a definir os limites de contexto e os modelos de design para os seus microsserviços.
Conceber manipuladores de comandos e eventos
Crie manipuladores de comandos para aceitar e validar comandos, aplicar as alterações ao agregado de destino e gerar os eventos correspondentes. Os manipuladores de eventos devem ouvir eventos específicos, reagir em conformidade e atualizar os modelos de leitura relacionados (projecções) quando necessário.
Decidir sobre modelos de consistência
Escolha modelos de consistência adequados para os seus microsserviços. O CQRS e o Event Sourcing permitem vários níveis de consistência, desde a consistência forte até a consistência eventual. Dependendo dos requisitos da sua aplicação, pode ser necessário fazer concessões entre consistência, desempenho e disponibilidade.
Implementar o armazenamento de eventos e as projecções
Desenvolva o armazenamento de eventos para manter o histórico de eventos, permitindo-lhe reconstruir o estado dos agregados quando necessário. Crie projecções que sejam optimizadas para consultar estruturas de dados específicas. Garantir que os eventos sejam processados e mantidos em sincronia com o armazenamento de eventos usando manipuladores de eventos.
Integrar com outros microsserviços e sistemas
Implemente APIs e mecanismos de comunicação para permitir interacções entre microsserviços, bem como com sistemas externos. Considere a utilização de corretores de mensagens e gateways de API para gerir estas integrações de forma eficiente e suportar arquitecturas orientadas para eventos.
Superando desafios e armadilhas
A implementação do CQRS e do Event Sourcing em microsserviços pode apresentar alguns desafios. Abordar esses problemas logo no início pode ajudar a garantir um processo de implementação tranquilo:
Gerir a consistência eventual
A consistência eventual pode ser um desafio para os desenvolvedores acostumados a sistemas fortemente consistentes, pois exige uma mudança de mentalidade. No entanto, a consistência eventual oferece muitos benefícios de desempenho, escalabilidade e disponibilidade. É essencial enfrentar estes desafios criando mecanismos adequados para lidar com ela, tais como acções de compensação, processamento assíncrono e monitorização.
Lidar com a complexidade dos sistemas distribuídos
Trabalhar com sistemas distribuídos, como os microsserviços, aumenta a complexidade, especialmente quando se trata de coordenar operações em vários serviços. A utilização de técnicas como comandos idempotentes, transacções distribuídas ou sagas pode ajudar a ultrapassar estas complexidades, garantindo a consistência entre os seus serviços.
Controlo de versões de dados e evolução do esquema
O Event Sourcing exige que se lide com diferentes versões de eventos e alterações de esquemas. A implementação de estratégias de controlo de versões adequadas para eventos e projecções, combinando-as com padrões como snapshotting ou upcasting, pode ajudar a gerir estes desafios de forma eficaz.
Formação e mudança de mentalidade dos programadores
Os programadores estão frequentemente habituados a abordagens baseadas em CRUD, pelo que a transição para uma arquitetura orientada para eventos com CQRS e Event Sourcing pode ser uma mudança significativa. Fornecer formação e apoio suficientes, promover uma cultura de experimentação e aprendizagem e facilitar o processo de adoção com ferramentas e estruturas pode ajudar a garantir uma transição bem sucedida.
A combinação do CQRS e do Event Sourcing com a arquitetura de microsserviços pode melhorar o desempenho, a flexibilidade e a consistência do sistema. As equipas de desenvolvimento podem criar aplicações poderosas e escaláveis que satisfaçam os seus requisitos empresariais únicos, compreendendo os conceitos-chave e ultrapassando os desafios associados. A adoção de plataformas sem código, como o AppMaster, pode simplificar ainda mais a implementação do CQRS e do Event Sourcing, oferecendo uma forma eficiente e económica de desenvolver e gerir aplicações complexas.
AppMaster Plataforma e implementação do CQRS
A plataforma AppMaster é uma poderosa solução no-code que permite aos utilizadores criar aplicações backend, web e móveis de forma eficiente. Ao oferecer um ambiente de desenvolvimento integrado (IDE) com um BP Designer visual, os programadores podem definir rapidamente modelos de dados, implementar lógica comercial, gerar API endpoints e esboçar interfaces de front-end. A natureza abrangente da plataforma facilita uma combinação perfeita de estratégias de desenvolvimento empresarial, como a implementação de CQRS e Event Sourcing na arquitetura de microsserviços.
Ao trabalhar com os padrões CQRS e Event Sourcing, a plataforma AppMaster ajuda os desenvolvedores de várias maneiras:
- Modelagem de domínio com agregados: O designer de modelo de dados visual da plataforma permite que os desenvolvedores modelem facilmente entidades de domínio e agregados, servindo como base para a arquitetura orientada por eventos.
- Manipuladores de comandos e manipuladores de eventos: Com o Business Process Designer, é possível criar visualmente manipuladores de comandos para processar comandos e manipuladores de eventos para produzir e manipular eventos, simplificando a implementação de padrões orientados por eventos.
- Armazenamento de eventos: Embora não forneça um armazenamento de eventos incorporado, a plataforma gera API REST e pontos de extremidade WSS que facilitam a integração do armazenamento de eventos. Os programadores podem escolher um armazenamento de eventos que satisfaça os seus requisitos e comunicar com ele através destes endpoints.
- Projeções: Usando o Visual BP Designer, é possível projetar e implementar projeções personalizadas para criar modelos de leitura a partir do armazenamento de eventos. Outros componentes ou microsserviços podem aproveitar esses modelos de leitura dentro do sistema.
- Escalabilidade: Como os aplicativos AppMaster são gerados com Go (golang), eles não têm estado, são compilados e podem oferecer excelente escalabilidade para casos de uso corporativos e de alta carga. Essa escalabilidade é essencial ao implementar padrões como CQRS e Event Sourcing, que dependem de modelos de leitura e gravação separados para otimizar o desempenho do sistema.
- Geração e implantação de código-fonte: Quando os clientes pressionam o botão "Publicar", a plataforma gera código-fonte para os aplicativos, compila-os, executa testes e implanta-os como contêineres docker. Este processo simplificado reduz o tempo necessário para o desenvolvimento, os testes e a implementação, dando aos programadores mais tempo para se concentrarem na implementação de padrões arquitectónicos, como o CQRS e o Event Sourcing em microsserviços.
Graças às suas poderosas funcionalidades para o desenvolvimento de aplicações de backend, a plataforma AppMaster permite que os programadores aproveitem os benefícios do CQRS e do Event Sourcing na arquitetura de microsserviços, resultando num melhor desempenho, escalabilidade e flexibilidade.
A implementação do CQRS e do Event Sourcing na arquitetura de microsserviços pode melhorar significativamente o desempenho geral e a escalabilidade do seu sistema, mantendo a consistência dos dados e suportando funcionalidades avançadas. A adoção destes padrões requer uma compreensão profunda dos seus conceitos-chave e estratégias de implementação eficazes. A utilização de soluções de desenvolvimento poderosas, abrangentes e integradas, como a plataforma AppMaster, pode simplificar bastante o processo de implementação, permitindo que os programadores criem aplicações fiáveis, com bom desempenho e rentáveis.
