Event Sourcing: Внедряване на одиторски следи за надеждни и проследими системи

В днешния сложен и взаимосвързан цифров пейзаж, поддържането на стабилна и всеобхватна одиторска следа е от първостепенно значение. Това не само често е регулаторно изискване, но е и от решаващо значение за отстраняване на грешки, анализ на сигурността и разбиране на еволюцията на вашата система. Event Sourcing, архитектурен модел, който улавя всички промени в състоянието на приложението като последователност от събития, предлага елегантно и мощно решение за внедряване на одиторски следи, които са надеждни, подлежащи на одит и разширяеми.

Какво представлява Event Sourcing?

Традиционните приложения обикновено съхраняват само текущото състояние на данните в база данни. Този подход затруднява възстановяването на минали състояния или разбирането на поредицата от събития, довели до текущото състояние. Event Sourcing, за разлика от това, се фокусира върху улавянето на всяка значителна промяна в състоянието на приложението като неизменно събитие. Тези събития се съхраняват в хранилище за събития само за добавяне (append-only event store), формирайки пълен и хронологичен запис на всички действия в системата.

Представете си го като банкова счетоводна книга. Вместо просто да се записва текущият баланс, всяко депозиране, теглене и превод се записват като отделно събитие. Чрез преиграване на тези събития можете да възстановите състоянието на сметката по всяко време.

Защо да използваме Event Sourcing за одиторски следи?

Event Sourcing предлага няколко убедителни предимства за внедряване на одиторски следи:

• Пълна и неизменна история: Всяка промяна се улавя като събитие, предоставяйки пълен и неизменен запис на еволюцията на системата. Това гарантира, че одиторската следа е точна и защитена от манипулации.
• Времеви заявки: Можете лесно да възстановите състоянието на системата по всяко време, като преиграете събитията до този момент. Това позволява мощни възможности за времеви заявки за одит и анализ.
• Подлежащи на одит и проследими: Всяко събитие обикновено включва метаданни като времеви маркер, потребителски ID и ID на транзакция, което улеснява проследяването на произхода и въздействието на всяка промяна.
• Разделяне и мащабируемост: Event Sourcing насърчава разделянето между различни части на системата. Събитията могат да бъдат консумирани от множество абонати, което позволява мащабируемост и гъвкавост.
• Възможност за преиграване за отстраняване на грешки и възстановяване: Събитията могат да бъдат преигравани, за да се възстановят минали състояния за целите на отстраняване на грешки или за възстановяване от грешки.
• Поддръжка за CQRS: Event Sourcing често се използва във връзка с модела Command Query Responsibility Segregation (CQRS), който разделя операциите за четене и запис, като допълнително подобрява производителността и мащабируемостта.

Внедряване на Event Sourcing за одиторски следи: Ръководство стъпка по стъпка

Ето практическо ръководство за внедряване на Event Sourcing за одиторски следи:

1. Идентифицирайте ключовите събития

Първата стъпка е да идентифицирате ключовите събития, които искате да уловите във вашата одиторска следа. Тези събития трябва да представляват значителни промени в състоянието на приложението. Разгледайте действия като:

• Потребителско удостоверяване (влизане, излизане)
• Създаване, модифициране и изтриване на данни
• Иницииране и завършване на транзакции
• Промени в конфигурацията
• Събития, свързани със сигурността (напр. промени в контрола на достъпа)

Пример: За платформа за електронна търговия, ключови събития могат да включват „ПоръчкаСъздадена“, „ПлащанеПолучено“, „ПоръчкаИзпратена“, „ПродуктДобавенВКоличката“ и „ПотребителскиПрофилАктуализиран“.

2. Дефинирайте структурата на събитието

Всяко събитие трябва да има добре дефинирана структура, която включва следната информация:

• Тип на събитието: Уникален идентификатор за типа събитие (напр. „ПоръчкаСъздадена“).
• Данни за събитието: Данните, свързани със събитието, като ID на поръчка, ID на продукт, ID на клиент и сума на плащане.
• Времеви маркер: Датата и часът, когато е възникнало събитието. Помислете за използване на UTC за последователност в различни часови зони.
• Потребителски ID: ID на потребителя, който е инициирал събитието.
• ID на транзакция: Уникален идентификатор за транзакцията, към която принадлежи събитието. Това е от решаващо значение за осигуряване на атомарност и съгласуваност между множество събития.
• ID на корелация: Идентификатор, използван за проследяване на свързани събития между различни услуги или компоненти. Това е особено полезно в архитектури на микроуслуги.
• ID на причина: (По избор) ID на събитието, което е причинило това събитие. Това помага за проследяване на причинно-следствената верига от събития.
• Метаданни: Допълнителна контекстуална информация, като IP адрес на потребителя, тип браузър или географско местоположение. Бъдете внимателни по отношение на разпоредбите за поверителност на данните като GDPR при събиране и съхраняване на метаданни.

Пример: Събитието „ПоръчкаСъздадена“ може да има следната структура:

{
  \"eventType\": \"OrderCreated\",
  \"eventData\": {
    \"orderId\": \"12345\",
    \"customerId\": \"67890\",
    \"orderDate\": \"2023-10-27T10:00:00Z\",
    \"totalAmount\": 100.00,
    \"currency\": \"USD\",
    \"shippingAddress\": {
      \"street\": \"123 Main St\",
      \"city\": \"Anytown\",
      \"state\": \"CA\",
      \"zipCode\": \"91234\",
      \"country\": \"USA\"
    }
  },
  \"timestamp\": \"2023-10-27T10:00:00Z\",
  \"userId\": \"user123\",
  \"transactionId\": \"tx12345\",
  \"correlationId\": \"corr123\",
  \"metadata\": {
    \"ipAddress\": \"192.168.1.1\",
    \"browser\": \"Chrome\",
    \"location\": {
       \"latitude\": 34.0522,
       \"longitude\": -118.2437
    }
  }
}

3. Изберете хранилище за събития

Хранилището за събития е централното хранилище за съхраняване на събития. То трябва да бъде база данни само за добавяне, оптимизирана за запис и четене на последователности от събития. Налични са няколко опции:

• Специализирани бази данни за събития: Това са бази данни, специално проектирани за Event Sourcing, като EventStoreDB и AxonDB. Те предлагат функции като потоци от събития, проекции и абонаменти.
• Релационни бази данни: Можете да използвате релационна база данни като PostgreSQL или MySQL като хранилище за събития. Въпреки това, ще трябва сами да реализирате семантиката само за добавяне и управлението на потока от събития. Помислете за използване на специална таблица за събития с колони за ID на събитие, тип събитие, данни за събитие, времеви маркер и метаданни.
• NoSQL бази данни: NoSQL бази данни като MongoDB или Cassandra също могат да се използват като хранилища за събития. Те предлагат гъвкавост и мащабируемост, но може да изискват повече усилия за внедряване на необходимите функции.
• Облачни решения: Облачни доставчици като AWS, Azure и Google Cloud предлагат управлявани услуги за стрийминг на събития като Kafka, Kinesis и Pub/Sub, които могат да се използват като хранилища за събития. Тези услуги осигуряват мащабируемост, надеждност и интеграция с други облачни услуги.

При избора на хранилище за събития вземете предвид фактори като:

• Мащабируемост: Може ли хранилището за събития да обработи очаквания обем от събития?
• Издръжливост: Колко надеждно е хранилището за събития по отношение на предотвратяването на загуба на данни?
• Възможности за заявки: Поддържа ли хранилището за събития видовете заявки, от които се нуждаете за одит и анализ?
• Поддръжка на транзакции: Поддържа ли хранилището за събития ACID транзакции, за да осигури съгласуваност на данните?
• Интеграция: Интегрира ли се добре хранилището за събития с вашата съществуваща инфраструктура и инструменти?
• Разходи: Какви са разходите за използване на хранилището за събития, включително разходите за съхранение, изчислителна мощност и мрежа?

4. Внедрете публикуване на събития

Когато възникне събитие, вашето приложение трябва да го публикува в хранилището за събития. Това обикновено включва следните стъпки:

• Създайте обект на събитие: Създайте обект на събитие, който съдържа типа на събитието, данните за събитието, времевия маркер, потребителския ID и други релевантни метаданни.
• Сериализирайте събитието: Сериализирайте обекта на събитието във формат, който може да бъде съхраняван в хранилището за събития, като JSON или Avro.
• Добавете събитието към хранилището за събития: Добавете сериализираното събитие към хранилището за събития. Уверете се, че тази операция е атомарна, за да предотвратите повреда на данните.
• Публикувайте събитието за абонати: (По избор) Публикувайте събитието за всички абонати, които имат интерес да го получат. Това може да стане с помощта на опашка за съобщения или модел на публикуване-абониране.

Пример (използвайки хипотетичен EventStoreService):

public class OrderService {

  private final EventStoreService eventStoreService;

  public OrderService(EventStoreService eventStoreService) {
    this.eventStoreService = eventStoreService;
  }

  public void createOrder(Order order, String userId) {
    // ... business logic to create the order ...

    OrderCreatedEvent event = new OrderCreatedEvent(
        order.getOrderId(),
        order.getCustomerId(),
        order.getOrderDate(),
        order.getTotalAmount(),
        order.getCurrency(),
        order.getShippingAddress()
    );

    eventStoreService.appendEvent(\"order\", order.getOrderId(), event, userId);
  }
}

public class EventStoreService {

  public void appendEvent(String streamName, String entityId, Object event, String userId) {
    // Create an event object
    EventRecord eventRecord = new EventRecord(
        UUID.randomUUID(), // eventId
        streamName,  // streamName
        entityId,   // entityId
        event.getClass().getName(), // eventType
        toJson(event),  // eventData
        Instant.now().toString(), // timestamp
        userId  // userId
    );

    // Serialize the event
    String serializedEvent = toJson(eventRecord);

    // Append the event to the event store (implementation specific to the chosen event store)
    storeEventInDatabase(serializedEvent);

    // Publish the event to subscribers (optional)
    publishEventToMessageQueue(serializedEvent);
  }

  // Placeholder methods for database and message queue interaction
  private void storeEventInDatabase(String serializedEvent) {
    // Implementation to store the event in the database
    System.out.println(\"Storing event in database: \" + serializedEvent);
  }

  private void publishEventToMessageQueue(String serializedEvent) {
    // Implementation to publish the event to a message queue
    System.out.println(\"Publishing event to message queue: \" + serializedEvent);
  }

  private String toJson(Object obj) {
    // Implementation to serialize the event to JSON
    try {
      ObjectMapper mapper = new ObjectMapper();
      return mapper.writeValueAsString(obj);
    } catch (Exception e) {
      throw new RuntimeException(\"Error serializing event to JSON\", e);
    }
  }
}


class EventRecord {
  private final UUID eventId;
  private final String streamName;
  private final String entityId;
  private final String eventType;
  private final String eventData;
  private final String timestamp;
  private final String userId;

  public EventRecord(UUID eventId, String streamName, String entityId, String eventType, String eventData, String timestamp, String userId) {
    this.eventId = eventId;
    this.streamName = streamName;
    this.entityId = entityId;
    this.eventType = eventType;
    this.eventData = eventData;
    this.timestamp = timestamp;
    this.userId = userId;
  }

  // Getters

  @Override
  public String toString() {
    return \"EventRecord{\" +
        \"eventId=\" + eventId +
        \", streamName='\" + streamName + '\'\" +
        \", entityId='\" + entityId + '\'\" +
        \", eventType='\" + eventType + '\'\" +
        \", eventData='\" + eventData + '\'\" +
        \", timestamp='\" + timestamp + '\'\" +
        \", userId='\" + userId + '\'\" +
        '}';
  }
}

class OrderCreatedEvent {
    private final String orderId;
    private final String customerId;
    private final String orderDate;
    private final double totalAmount;
    private final String currency;
    private final String shippingAddress;

    public OrderCreatedEvent(String orderId, String customerId, String orderDate, double totalAmount, String currency, String shippingAddress) {
        this.orderId = orderId;
        this.customerId = customerId;
        this.orderDate = orderDate;
        this.totalAmount = totalAmount;
        this.currency = currency;
        this.shippingAddress = shippingAddress;
    }

    // Getters for all fields

    public String getOrderId() { return orderId; }
    public String getCustomerId() { return customerId; }
    public String getOrderDate() { return orderDate; }
    public double getTotalAmount() { return totalAmount; }
    public String getCurrency() { return currency; }
    public String getShippingAddress() { return shippingAddress; }

    @Override
    public String toString() {
        return \"OrderCreatedEvent{\" +
                \"orderId='\" + orderId + '\'\" +
                \", customerId='\" + customerId + '\'\" +
                \", orderDate='\" + orderDate + '\'\" +
                \", totalAmount=\" + totalAmount +
                \", currency='\" + currency + '\'\" +
                \", shippingAddress='\" + shippingAddress + '\'\" +
                '}';
    }
}

class Order {
  private final String orderId;
  private final String customerId;
  private final String orderDate;
  private final double totalAmount;
  private final String currency;
  private final String shippingAddress;

  public Order(String orderId, String customerId, String orderDate, double totalAmount, String currency, String shippingAddress) {
        this.orderId = orderId;
        this.customerId = customerId;
        this.orderDate = orderDate;
        this.totalAmount = totalAmount;
        this.currency = currency;
        this.shippingAddress = shippingAddress;
    }

    // Getters for all fields

    public String getOrderId() { return orderId; }
    public String getCustomerId() { return customerId; }
    public String getOrderDate() { return orderDate; }
    public double getTotalAmount() { return totalAmount; }
    public String getCurrency() { return currency; }
    public String getShippingAddress() { return shippingAddress; }

    @Override
    public String toString() {
        return \"Order{\" +
                \"orderId='\" + orderId + '\'\" +
                \", customerId='\" + customerId + '\'\" +
                \", orderDate='\" + orderDate + '\'\" +
                \", totalAmount=\" + totalAmount +
                \", currency='\" + currency + '\'\" +
                \", shippingAddress='\" + shippingAddress + '\'\" +
                '}';
    }
}

5. Изградете модели за четене (проекции)

Въпреки че хранилището за събития предоставя пълна история на всички промени, често не е ефективно да се прави директна заявка към него за операции по четене. Вместо това можете да изградите модели за четене, известни също като проекции, които са оптимизирани за конкретни модели на заявки. Тези модели за четене се извличат от потока от събития и се актуализират асинхронно, когато се публикуват нови събития.

Пример: Можете да създадете модел за четене, който съдържа списък с всички поръчки за конкретен клиент, или модел за четене, който обобщава данните за продажбите за конкретен продукт.

За да изградите модел за четене, вие се абонирате за потока от събития и обработвате всяко събитие. За всяко събитие актуализирате съответно модела за четене.

Пример:

public class OrderSummaryReadModelUpdater {

    private final OrderSummaryRepository orderSummaryRepository;

    public OrderSummaryReadModelUpdater(OrderSummaryRepository orderSummaryRepository) {
        this.orderSummaryRepository = orderSummaryRepository;
    }

    public void handle(OrderCreatedEvent event) {
        OrderSummary orderSummary = new OrderSummary(
                event.getOrderId(),
                event.getCustomerId(),
                event.getOrderDate(),
                event.getTotalAmount(),
                event.getCurrency()
        );

        orderSummaryRepository.save(orderSummary);
    }

    // Other event handlers for PaymentReceivedEvent, OrderShippedEvent, etc.
}

interface OrderSummaryRepository {
    void save(OrderSummary orderSummary);
}

class OrderSummary {
    private final String orderId;
    private final String customerId;
    private final String orderDate;
    private final double totalAmount;
    private final String currency;

    public OrderSummary(String orderId, String customerId, String orderDate, double totalAmount, String currency) {
        this.orderId = orderId;
        this.customerId = customerId;
        this.orderDate = orderDate;
        this.totalAmount = totalAmount;
        this.currency = currency;
    }
    //Getters
}

6. Защитете хранилището за събития

Хранилището за събития съдържа чувствителни данни, така че е от решаващо значение да го защитите правилно. Разгледайте следните мерки за сигурност:

• Контрол на достъпа: Ограничете достъпа до хранилището за събития само до оторизирани потребители и приложения. Използвайте силни механизми за удостоверяване и оторизация.
• Шифроване: Шифровайте данните в хранилището за събития в покой и по време на предаване, за да ги защитите от неоторизиран достъп. Помислете за използване на ключове за шифроване, управлявани от модул за хардуерна сигурност (HSM), за допълнителна сигурност.
• Одит: Проверявайте целия достъп до хранилището за събития, за да откривате и предотвратявате неоторизирана дейност.
• Маскиране на данни: Маскирайте чувствителни данни в хранилището за събития, за да ги защитите от неоторизирано разкриване. Например, можете да маскирате лична идентифицируема информация (PII) като номера на кредитни карти или номера на социални осигуровки.
• Редовни резервни копия: Редовно правете резервни копия на хранилището за събития, за да се предпазите от загуба на данни. Съхранявайте резервните копия на сигурно място.
• Възстановяване след бедствие: Внедрете план за възстановяване след бедствие, за да гарантирате, че можете да възстановите хранилището за събития в случай на бедствие.

7. Внедрете одит и отчитане

След като сте внедрили Event Sourcing, можете да използвате потока от събития за генериране на одиторски отчети и извършване на анализ на сигурността. Можете да правите заявки към хранилището за събития, за да намерите всички събития, свързани с конкретен потребител, транзакция или обект. Можете също така да използвате потока от събития, за да възстановите състоянието на системата по всяко време.

Пример: Можете да генерирате отчет, който показва всички промени, направени в конкретен потребителски профил за определен период от време, или отчет, който показва всички транзакции, инициирани от конкретен потребител.

Разгледайте следните възможности за отчитане:

• Отчети за потребителска активност: Проследявайте влизания, излизания и други дейности на потребителите.
• Отчети за промени в данните: Наблюдавайте промените в критични обекти на данни.
• Отчети за събития по сигурността: Известявайте за подозрителна дейност, като неуспешни опити за влизане или неоторизирани опити за достъп.
• Отчети за съответствие: Генерирайте отчети, изисквани за спазване на регулаторни изисквания (напр. GDPR, HIPAA).

Предизвикателства на Event Sourcing

Въпреки че Event Sourcing предлага много предимства, той също така представя някои предизвикателства:

• Сложност: Event Sourcing добавя сложност към системната архитектура. Трябва да проектирате структурата на събитията, да изберете хранилище за събития и да внедрите публикуване и консумация на събития.
• В крайна сметка последователност: Моделите за четене в крайна сметка са последователни с потока от събития. Това означава, че може да има забавяне между момента, когато едно събитие настъпи, и момента, когато моделът за четене е актуализиран. Това може да доведе до несъответствия в потребителския интерфейс.
• Версиониране на събития: С развитието на вашето приложение може да се наложи да промените структурата на вашите събития. Това може да бъде предизвикателство, тъй като трябва да гарантирате, че съществуващите събития все още могат да бъдат обработвани правилно. Помислете за използване на техники като "event upcasting" за обработка на различни версии на събития.
• В крайна сметка последователност и разпределени транзакции: Внедряването на разпределени транзакции с Event Sourcing може да бъде сложно. Трябва да гарантирате, че събитията се публикуват и консумират по последователен начин в множество услуги.
• Оперативни разходи: Управлението на хранилище за събития и свързаната с него инфраструктура може да добави оперативни разходи. Трябва да наблюдавате хранилището за събития, да правите резервни копия и да гарантирате, че работи безпроблемно.

Най-добри практики за Event Sourcing

За да смекчите предизвикателствата на Event Sourcing, следвайте тези най-добри практики:

• Започнете с малко: Започнете с внедряване на Event Sourcing в малка част от вашето приложение. Това ще ви позволи да научите концепциите и да натрупате опит, преди да го приложите в по-сложни области.
• Използвайте рамка: Използвайте рамка като Axon Framework или Spring Cloud Stream, за да опростите внедряването на Event Sourcing. Тези рамки предоставят абстракции и инструменти, които могат да ви помогнат да управлявате събития, проекции и абонаменти.
• Внимателно проектирайте събитията: Проектирайте събитията си внимателно, за да сте сигурни, че улавят цялата необходима информация. Избягвайте да включвате твърде много информация в събитията, тъй като това може да ги направи трудни за обработка.
• Внедрете "Event Upcasting": Внедрете "event upcasting", за да обработвате промени в структурата на вашите събития. Това ще ви позволи да обработвате съществуващи събития дори след като структурата на събитията се е променила.
• Наблюдавайте системата: Наблюдавайте системата отблизо, за да откривате и предотвратявате грешки. Наблюдавайте хранилището за събития, процеса на публикуване на събития и актуализациите на модела за четене.
• Обработвайте идемпотентността: Уверете се, че вашите обработчици на събития са идемпотентни. Това означава, че те могат да обработят едно и също събитие многократно, без да причиняват вреда. Това е важно, защото събитията могат да бъдат доставени повече от веднъж в разпределена система.
• Помислете за компенсиращи транзакции: Ако операция се провали, след като е публикувано събитие, може да се наложи да изпълните компенсираща транзакция, за да отмените промените. Например, ако е създадена поръчка, но плащането е неуспешно, може да се наложи да отмените поръчката.

Примери от реалния свят за Event Sourcing

Event Sourcing се използва в различни индустрии и приложения, включително:

• Финансови услуги: Банки и финансови институции използват Event Sourcing за проследяване на транзакции, управление на сметки и откриване на измами.
• Електронна търговия: Компаниите за електронна търговия използват Event Sourcing за управление на поръчки, проследяване на инвентара и персонализиране на потребителското изживяване.
• Игри: Разработчиците на игри използват Event Sourcing за проследяване на състоянието на играта, управление на напредъка на играчите и внедряване на функции за мултиплейър.
• Управление на веригата за доставки: Компаниите за верига за доставки използват Event Sourcing за проследяване на стоки, управление на инвентара и оптимизиране на логистиката.
• Здравеопазване: Доставчиците на здравни услуги използват Event Sourcing за проследяване на досиета на пациенти, управление на срещи и подобряване на грижите за пациентите.
• Глобална логистика: Компании като Maersk или DHL могат да използват Event Sourcing за проследяване на пратки по целия свят, като улавят събития като „ПраткаНапусналаПристанището“, „ПраткаПристигналаНаПристанището“, „МитническоОформянеЗапочнало“ и „ПраткаДоставена“. Това създава пълна одиторска следа за всяка пратка.
• Международно банкиране: Банки като HSBC или Standard Chartered могат да използват Event Sourcing за проследяване на международни парични преводи, като улавят събития като „ИницииранПревод“, „ИзвършенОбменНаВалута“, „ИзпратениСредстваДоБанкаПолучател“ и „ПолучениСредстваОтПолучател“. Това помага да се гарантира спазването на регулациите и улеснява откриването на измами.

Заключение

Event Sourcing е мощен архитектурен модел, който може да революционизира внедряването на вашата одиторска следа. Той осигурява несравнима проследяемост, интегритет на данните и устойчивост на системата. Въпреки че представлява някои предизвикателства, ползите от Event Sourcing често надхвърлят разходите, особено за сложни и критични системи. Като следвате най-добрите практики, очертани в това ръководство, можете успешно да внедрите Event Sourcing и да изградите надеждни и подлежащи на одит системи.

Допълнителна литература

• Event Sourcing от Мартин Фаулър
• EventStoreDB
• Axon Framework