Event-Sourcing-Architektur: Ein tiefer Einblick in Domain-Event-Speichersysteme

Event Sourcing ist ein Architekturmuster, bei dem der Zustand einer Anwendung durch eine Folge von Ereignissen bestimmt wird. Anstatt den aktuellen Zustand einer Entität zu speichern, speichern wir eine Reihe unveränderlicher Ereignisse, die Änderungen an dieser Entität darstellen. Dieser Blogbeitrag wird die Event-Sourcing-Architektur im Detail untersuchen und sich speziell auf Domain-Event-Speichersysteme konzentrieren.

Was ist Event Sourcing?

In traditionellen Systemen wird der aktuelle Zustand einer Entität direkt in einer Datenbank gespeichert. Wenn eine Aktualisierung erfolgt, wird der vorhandene Datensatz geändert oder überschrieben. Dieser Ansatz funktioniert gut für viele Anwendungen, hat aber Einschränkungen, wenn:

• Auditierung und Verfolgung der Historie von entscheidender Bedeutung sind.
• Komplexe Zustandsübergänge rekonstruiert werden müssen.
• Echtzeit-Datenpropagation und ereignisgesteuerte Architekturen erforderlich sind.

Event Sourcing behebt diese Einschränkungen, indem jede Zustandsänderung als unveränderliches Ereignis gespeichert wird. Diese Ereignisse werden in einem Nur-Anfügen-Event-Store gespeichert. Um den aktuellen Zustand einer Entität zu rekonstruieren, werden die Ereignisse in der Reihenfolge ihres Auftretens wiedergegeben. Stellen Sie sich das wie ein Hauptbuch vor, in dem jede Transaktion erfasst wird und der Saldo durch Summieren aller Transaktionen berechnet wird.

Schlüsselkonzepte

• Domain-Ereignis: Eine Tatsache, die etwas darstellt, das in der Domäne geschehen ist. Es ist eine unveränderliche Aufzeichnung einer Zustandsänderung. Beispiele sind OrderCreated, OrderShipped, PaymentReceived.
• Event Store: Ein Nur-Anfügen-Datenspeicher, der für das Speichern und Abrufen von Domain-Ereignissen optimiert ist. Er bietet Mechanismen für Ereignispersistenz, Abruf und Abonnement.
• Ereignis-Handler: Komponenten, die auf Domain-Ereignisse reagieren. Sie können Lesemodelle aktualisieren, externe Integrationen auslösen oder andere Aktionen ausführen.
• Lesemodelle: Denormalisierte Datendarstellungen, die für bestimmte Abfragemuster optimiert sind. Sie werden von Ereignis-Handlern aktualisiert und bieten eine schreibgeschützte Ansicht der Daten.
• Snapshotting: Eine Technik zur Optimierung der Zustandsrekonstruktion durch periodisches Speichern des aktuellen Zustands einer Entität. Bei der Rekonstruktion des Zustands lädt das System den letzten Snapshot und spielt nur die Ereignisse ab, die nach der Aufnahme des Snapshots aufgetreten sind.

Vorteile von Event Sourcing

Event Sourcing bietet mehrere Vorteile gegenüber traditionellen CRUD-Architekturen (Create, Read, Update, Delete):

• Vollständiger Audit-Trail: Jede Zustandsänderung wird als Ereignis erfasst, wodurch eine umfassende Historie der Daten der Anwendung bereitgestellt wird. Dies ist von unschätzbarem Wert für Audits, Debugging und Compliance.
• Zeitliche Abfragen: Die Möglichkeit, den Zustand einer Entität zu jedem Zeitpunkt abzufragen. Dies ermöglicht historische Analysen und Berichte. Beispielsweise können Sie die Anzahl der Bestellungen ermitteln, die in einer bestimmten Region an einem bestimmten Datum aufgegeben wurden.
• Vereinfachtes Debugging: Durch das erneute Abspielen von Ereignissen können Sie jeden vergangenen Zustand der Anwendung wiederherstellen, wodurch es einfacher wird, Fehler zu identifizieren und zu beheben.
• Verbesserte Leistung für bestimmte Operationen: Während die Rekonstruktion des Zustands langsamer sein kann, kann die Aktualisierung von Lesemodellen für bestimmte Abfragemuster hochoptimiert werden.
• Ereignisgesteuerte Architektur: Event Sourcing passt von Natur aus zu ereignisgesteuerten Architekturen und ermöglicht die Echtzeit-Datenpropagation und die Integration mit anderen Systemen.
• Einfachere Weiterentwicklung: Das Hinzufügen neuer Funktionen oder das Ändern vorhandener Funktionen ist oft einfacher, da Sie einfach neue Ereignis-Handler hinzufügen können, ohne den vorhandenen Ereignisstrom zu beeinträchtigen.
• Verbesserte Skalierbarkeit: Das Verteilen der Ereignisverarbeitung auf mehrere Knoten kann die Skalierbarkeit und Ausfallsicherheit verbessern.

Herausforderungen von Event Sourcing

Event Sourcing stellt auch einige Herausforderungen dar, die sorgfältig berücksichtigt werden müssen:

• Komplexität: Die Implementierung von Event Sourcing erfordert eine andere Denkweise und ein tieferes Verständnis von Domänenmodellierung und ereignisgesteuerten Prinzipien.
• Eventuelle Konsistenz: Lesemodelle sind letztendlich mit dem Event Store konsistent, was zu Verzögerungen und Inkonsistenzen in der Benutzeroberfläche führen kann. Strategien zur Behandlung der eventuellen Konsistenz, wie z. B. optimistisches Sperren oder kompensierende Transaktionen, müssen implementiert werden.
• Ereignisversionierung: Im Laufe der Weiterentwicklung der Anwendung kann sich die Struktur der Domain-Ereignisse ändern. Strategien zur Behandlung der Ereignisversionierung, wie z. B. Ereignismigration oder Schemaentwicklung, müssen implementiert werden, um die Abwärtskompatibilität sicherzustellen.
• Zustandsrekonstruktion: Die Rekonstruktion des Zustands einer Entität durch das erneute Abspielen von Ereignissen kann zeitaufwändig sein, insbesondere für Entitäten mit einer großen Anzahl von Ereignissen. Snapshotting kann helfen, dieses Problem zu mildern.
• Auswahl des richtigen Event Stores: Die Auswahl eines geeigneten Event Stores, der die Leistungs-, Skalierbarkeits- und Zuverlässigkeitsanforderungen der Anwendung erfüllt, ist entscheidend.

Domain-Event-Speichersysteme: Ein vergleichender Überblick

Der Event Store ist das Herzstück eines Event-Sourcing-Systems. Er ist für die Persistierung und den Abruf von Domain-Ereignissen verantwortlich. Die Wahl des Event Stores hängt von verschiedenen Faktoren ab, darunter die Leistungsanforderungen der Anwendung, der Skalierbarkeitsbedarf, die Datenkonsistenzgarantien und die Budgetbeschränkungen. Hier ist ein vergleichender Überblick über verschiedene Event-Speichersysteme:

1. Relationale Datenbanken (SQL)

Relationale Datenbanken wie PostgreSQL, MySQL und SQL Server können als Event Stores verwendet werden. Obwohl sie ACID-Eigenschaften (Atomicity, Consistency, Isolation, Durability) und eine starke Datenkonsistenz bieten, sind sie möglicherweise nicht die effizienteste Wahl für die Ereignisverarbeitung mit hohem Durchsatz.

Vorteile:

• ACID-Eigenschaften: Stellt Datenintegrität und Konsistenz sicher.
• Ausgereifte Technologie: Etablierte Technologie mit umfassenden Tools und Support.
• Vertrautheit: Die meisten Entwickler sind mit relationalen Datenbanken vertraut.
• Starke Konsistenz: Bietet starke Konsistenzgarantien.

Nachteile:

• Leistungsengpässe: Kann bei Event-Streams mit hohem Volumen zu einem Leistungsengpass werden.
• Herausforderungen bei der Schemaentwicklung: Die Handhabung von Schemaänderungen kann komplex sein und eine sorgfältige Planung erfordern.
• Einschränkungen bei der Skalierbarkeit: Das Skalieren relationaler Datenbanken kann eine Herausforderung sein, insbesondere bei schreibintensiven Workloads.
• Nicht optimiert für Nur-Anfügen-Operationen: Relationale Datenbanken sind nicht speziell für Nur-Anfügen-Operationen ausgelegt, was sich auf die Leistung auswirken kann.

Implementierungsbeispiel (PostgreSQL):

Erstellen Sie eine Tabelle zum Speichern von Domain-Ereignissen:

            CREATE TABLE events (
  event_id UUID PRIMARY KEY,
  aggregate_id UUID NOT NULL,
  event_type VARCHAR(255) NOT NULL,
  event_data JSONB NOT NULL,
  created_at TIMESTAMP WITHOUT TIME ZONE NOT NULL DEFAULT (NOW() AT TIME ZONE 'utc')
);

            

              
                Copy
              
            
          

Fügen Sie ein neues Ereignis ein:

            INSERT INTO events (event_id, aggregate_id, event_type, event_data)
VALUES (uuid_generate_v4(), 'a1b2c3d4-e5f6-7890-1234-567890abcdef', 'OrderCreated', '{"orderId": "ORD-123", "customerId": "CUST-456", "amount": 100}');

            

              
                Copy
              
            
          

2. NoSQL-Datenbanken

NoSQL-Datenbanken wie MongoDB, Cassandra und Couchbase bieten mehr Flexibilität und Skalierbarkeit als relationale Datenbanken. Sie eignen sich gut für die Verarbeitung von Event-Streams mit hohem Volumen, bieten aber möglicherweise schwächere Datenkonsistenzgarantien.

Vorteile:

• Skalierbarkeit: Entwickelt für horizontale Skalierbarkeit und kann große Datenmengen verarbeiten.
• Flexibilität: Schemaloses oder flexibles Schema ermöglicht eine einfachere Ereignisversionierung.
• Leistung: Optimiert für Lese- und Schreibvorgänge mit hohem Durchsatz.
• Kostengünstig: Kann für bestimmte Workloads kostengünstiger sein als relationale Datenbanken.

Nachteile:

• Eventuelle Konsistenz: Bietet möglicherweise schwächere Datenkonsistenzgarantien als relationale Datenbanken.
• Komplexität: Erfordert ein tieferes Verständnis von NoSQL-Datenbankkonzepten und Datenmodellierungstechniken.
• Reife: Einige NoSQL-Datenbanken sind weniger ausgereift als relationale Datenbanken.
• Einschränkungen bei der Abfrage: Die Abfragefunktionen können im Vergleich zu relationalen Datenbanken eingeschränkt sein.

Implementierungsbeispiel (MongoDB):

Speichern Sie Domain-Ereignisse in einer Sammlung:

            {
  "event_id": "a1b2c3d4-e5f6-7890-1234-567890abcdef",
  "aggregate_id": "f1g2h3i4-j5k6-l7m8-n9o0-p1q2r3s4t5uv",
  "event_type": "OrderCreated",
  "event_data": {
    "orderId": "ORD-123",
    "customerId": "CUST-456",
    "amount": 100
  },
  "created_at": ISODate("2023-10-27T10:00:00.000Z")
}

            

              
                Copy
              
            
          

3. Spezialisierte Event Stores

Spezialisierte Event Stores wie EventStoreDB und AxonDB sind speziell für Event Sourcing konzipiert. Sie bieten Funktionen wie Nur-Anfügen-Speicher, Ereignisversionierung und Stream-Management. Diese Datenbanken sind in der Regel die beste Wahl, wenn Sie Event Sourcing ernst nehmen.

Vorteile:

• Optimiert für Event Sourcing: Speziell für Event Sourcing entwickelt mit Funktionen wie Nur-Anfügen-Speicher, Stream-Management und Ereignisversionierung.
• Hohe Leistung: Optimiert für die Ereignisverarbeitung mit hohem Durchsatz.
• Handhabung der eventuellen Konsistenz: Integrierte Mechanismen zur Handhabung der eventuellen Konsistenz.
• Stream-Management: Vereinfacht das Event-Stream-Management und die Abfrage.

Nachteile:

• Vendor Lock-in: Kann einen Vendor Lock-in verursachen.
• Kosten: Kann teurer sein als andere Optionen.
• Lernkurve: Erfordert das Erlernen einer neuen Technologie.
• Geringe Verbreitung: Weniger weit verbreitet als relationale und NoSQL-Datenbanken.

Implementierungsbeispiel (EventStoreDB):

EventStoreDB verwendet Streams zum Speichern von Ereignissen. Sie können einem Stream Ereignisse mithilfe der EventStoreDB-Clientbibliothek hinzufügen.

4. Message Queues (Kafka, RabbitMQ)

Message Queues wie Apache Kafka und RabbitMQ können als Event Stores verwendet werden, insbesondere in Verbindung mit Stream-Processing-Frameworks. Sie bieten hohen Durchsatz, Skalierbarkeit und Fehlertoleranz und eignen sich daher für groß angelegte ereignisgesteuerte Anwendungen. Sie werden jedoch im Allgemeinen eher als transienter Transportmechanismus als als persistenter Speicher verwendet.

Vorteile:

• Hoher Durchsatz: Entwickelt für die Nachrichtenverarbeitung mit hohem Durchsatz.
• Skalierbarkeit: Hoch skalierbar und kann große Mengen an Ereignissen verarbeiten.
• Fehlertoleranz: Integrierte Fehlertoleranzmechanismen.
• Echtzeitverarbeitung: Ermöglicht die Echtzeit-Ereignisverarbeitung.

Nachteile:

• Komplexität: Erfordert ein tieferes Verständnis von Message-Queue-Konzepten und Stream-Processing-Frameworks.
• Datensicherheit: Die Datensicherheit muss sorgfältig konfiguriert werden.
• Ereigniswiedergabe: Das erneute Abspielen von Ereignissen kann komplexer sein als bei spezialisierten Event Stores.
• Reihenfolgegarantien: Die Reihenfolgegarantien können je nach Konfiguration eingeschränkt sein.

Implementierungsbeispiel (Apache Kafka):

Veröffentlichen Sie Domain-Ereignisse in einem Kafka-Topic:

            // Producer configuration
Properties props = new Properties();
props.put("bootstrap.servers", "localhost:9092");
props.put("key.serializer", "org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer");
props.put("value.serializer", "org.apache.kafka.common.serialization.StringSerializer");

Producer<String, String> producer = new KafkaProducer<>(props);

// Create a record
ProducerRecord<String, String> record = new ProducerRecord<>("order-events", "ORD-123", "{"event_type": "OrderCreated", "customerId": "CUST-456", "amount": 100}");

// Send the record
producer.send(record);

producer.close();

            

              
                Copy
              
            
          

5. Cloud-basierte Event Stores

Cloud-Anbieter bieten verwaltete Event-Store-Dienste an, z. B. Azure Event Hubs, AWS Kinesis und Google Cloud Pub/Sub. Diese Dienste bieten Skalierbarkeit, Zuverlässigkeit und Benutzerfreundlichkeit und sind daher eine gute Wahl für Cloud-native Anwendungen.

Vorteile:

• Skalierbarkeit: Hoch skalierbar und kann große Mengen an Ereignissen verarbeiten.
• Zuverlässigkeit: Integrierte Zuverlässigkeit und Fehlertoleranz.
• Benutzerfreundlichkeit: Verwaltete Dienste vereinfachen die Bereitstellung und Wartung.
• Integration: Nahtlose Integration mit anderen Cloud-Diensten.

Nachteile:

• Vendor Lock-in: Führt zu einem Vendor Lock-in.
• Kosten: Kann teurer sein als selbstverwaltete Lösungen.
• Latenz: Die Netzwerklatenz kann sich auf die Leistung auswirken.
• Kontrolle: Weniger Kontrolle über die zugrunde liegende Infrastruktur.

Leistungsüberlegungen

Die Leistung ist ein kritischer Faktor bei der Auswahl eines Domain-Event-Speichersystems. Hier sind einige Leistungsüberlegungen, die Sie beachten sollten:

• Schreibdurchsatz: Die Fähigkeit, ein hohes Volumen eingehender Ereignisse zu verarbeiten.
• Leselatenz: Die Zeit, die zum Abrufen von Ereignissen und zum Rekonstruieren des Zustands einer Entität benötigt wird.
• Gleichzeitigkeit: Die Fähigkeit, gleichzeitige Lese- und Schreibvorgänge zu verarbeiten.
• Speicherkapazität: Die Menge an Speicherplatz, die zum Speichern von Ereignissen erforderlich ist.
• Netzwerklatenz: Die Latenz zwischen der Anwendung und dem Event Store.

Um die Leistung zu optimieren, sollten Sie die folgenden Techniken in Betracht ziehen:

• Batching: Das Batching von Ereignissen vor dem Schreiben in den Event Store kann den Schreibdurchsatz verbessern.
• Caching: Das Caching häufig aufgerufener Ereignisse kann die Leselatenz verringern.
• Snapshotting: Snapshotting kann die Anzahl der Ereignisse reduzieren, die beim Rekonstruieren des Zustands einer Entität wiedergegeben werden müssen.
• Indizierung: Das Indizieren von Ereignissen basierend auf der Aggregat-ID und anderen relevanten Attributen kann die Abfrageleistung verbessern.
• Sharding: Das Sharding des Event Stores auf mehrere Knoten kann die Skalierbarkeit und Leistung verbessern.

Datenintegrität

Die Datenintegrität ist bei Event Sourcing von größter Bedeutung. Es ist entscheidend, dass Ereignisse zuverlässig und in der richtigen Reihenfolge gespeichert werden. Hier sind einige Strategien zur Aufrechterhaltung der Datenintegrität:

• Transaktionen: Verwenden Sie Transaktionen, um sicherzustellen, dass Ereignisse atomar in den Event Store geschrieben werden.
• Idempotenz: Entwerfen Sie Ereignis-Handler so, dass sie idempotent sind, d. h. dass sie dasselbe Ereignis mehrmals verarbeiten können, ohne unbeabsichtigte Nebenwirkungen zu verursachen.
• Optimistisches Sperren: Verwenden Sie optimistisches Sperren, um gleichzeitige Aktualisierungen desselben Aggregats zu verhindern.
• Ereignisvalidierung: Validieren Sie Ereignisse, bevor Sie sie im Event Store speichern, um sicherzustellen, dass sie gültig und konsistent sind.
• Prüfsummen: Berechnen Sie Prüfsummen für Ereignisse und speichern Sie diese zusammen mit den Ereignissen. Überprüfen Sie die Prüfsummen beim Abrufen von Ereignissen, um sicherzustellen, dass sie nicht beschädigt wurden.

Ereignisversionierung

Im Laufe der Weiterentwicklung der Anwendung kann sich die Struktur der Domain-Ereignisse ändern. Die Handhabung der Ereignisversionierung ist entscheidend, um die Abwärtskompatibilität sicherzustellen und Datenverluste zu vermeiden. Hier sind einige Strategien zur Handhabung der Ereignisversionierung:

• Ereignis-Upcasting: Transformieren Sie ältere Ereignisversionen in die neueste Version, wenn Sie sie aus dem Event Store lesen.
• Schemaentwicklung: Entwickeln Sie das Ereignisschema im Laufe der Zeit weiter, indem Sie neue Felder hinzufügen oder vorhandene ändern. Stellen Sie sicher, dass ältere Ereignisversionen weiterhin korrekt verarbeitet werden können.
• Ereignismigration: Migrieren Sie ältere Ereignisse in die neueste Schemaversion. Dies kann als Hintergrundprozess erfolgen.

Beispiele aus der Praxis

Event Sourcing wird in einer Vielzahl von Branchen und Anwendungen eingesetzt. Hier sind einige Beispiele aus der Praxis:

• E-Commerce: Verfolgen der Bestellhistorie, von Bestandsänderungen und Kundenaktivitäten. Beispielsweise kann eine globale E-Commerce-Plattform Event Sourcing verwenden, um Bestellungen aus verschiedenen Ländern zu verfolgen, Währungsumrechnungen zu verarbeiten und den Lagerbestand in mehreren Lagerhäusern zu verwalten.
• Bankwesen: Aufzeichnen von Transaktionen, Verfolgen von Kontoständen und Überprüfen von Finanzaktivitäten. Eine multinationale Bank könnte Event Sourcing verwenden, um Transaktionen über verschiedene Zweigstellen und Währungen hinweg zu verfolgen und so einen vollständigen Audit-Trail sicherzustellen.
• Gaming: Verfolgen von Spieleraktionen, Änderungen des Spielstatus und der Ereignishistorie. Online-Multiplayer-Spiele verwenden oft Event Sourcing, um einen konsistenten Spielstatus über mehrere Spieler und Server hinweg aufrechtzuerhalten.
• Supply Chain Management: Verfolgen von Produktbewegungen, Lagerbeständen und Lieferplänen. Ein globales Logistikunternehmen kann Event Sourcing verwenden, um Sendungen über verschiedene Länder hinweg zu verfolgen, Zollabfertigungen abzuwickeln und Lieferpläne zu verwalten.

Auswahl des richtigen Speichersystems: Eine Entscheidungsmatrix

Um Ihnen bei der Entscheidung zu helfen, welches Domain-Event-Speichersystem für Ihre Anwendung geeignet ist, sollten Sie die folgende Entscheidungsmatrix berücksichtigen:

Umsetzbare Erkenntnisse

Hier sind einige umsetzbare Erkenntnisse für die Implementierung von Event Sourcing:

• Klein anfangen: Beginnen Sie mit einer kleinen, klar definierten Domäne, um Erfahrungen mit Event Sourcing zu sammeln, bevor Sie es auf größere, komplexere Domänen anwenden.
• Konzentrieren Sie sich auf die Domäne: Modellieren Sie Ihre Domäne sorgfältig und identifizieren Sie die wichtigsten Domain-Ereignisse.
• Wählen Sie das richtige Speichersystem: Wählen Sie einen Event Store, der die Leistungs-, Skalierbarkeits- und Datenkonsistenzanforderungen Ihrer Anwendung erfüllt.
• Implementieren Sie die Ereignisversionierung: Planen Sie die Ereignisversionierung von Anfang an, um die Abwärtskompatibilität sicherzustellen.
• Überwachen Sie die Leistung: Überwachen Sie die Leistung Ihres Event Stores und Ihrer Ereignis-Handler, um potenzielle Engpässe zu identifizieren.
• Automatisieren Sie die Bereitstellung: Automatisieren Sie die Bereitstellung und Verwaltung Ihrer Event-Sourcing-Infrastruktur.
• Berücksichtigen Sie die Kompromisse: Event Sourcing beinhaltet Kompromisse. Seien Sie sich bewusst, dass für die Vorteile des Musters Komplexitäten entstehen.

Schlussfolgerung

Event Sourcing ist ein leistungsstarkes Architekturmuster, das zahlreiche Vorteile bietet, darunter ein vollständiger Audit-Trail, zeitliche Abfragen und eine verbesserte Leistung für bestimmte Operationen. Es birgt jedoch auch Herausforderungen, die sorgfältig berücksichtigt werden müssen, wie z. B. Komplexität, eventuelle Konsistenz und Ereignisversionierung. Durch die sorgfältige Auswahl eines Domain-Event-Speichersystems und die Implementierung von Best Practices können Sie Event Sourcing erfolgreich nutzen, um skalierbare, ausfallsichere und überprüfbare Anwendungen zu erstellen.

Dieser Leitfaden bot einen Überblick über Event Sourcing und verschiedene gängige Domain-Event-Speichersysteme. Wählen Sie das beste System aus, das auf die spezifischen Bedürfnisse Ihrer Projektanforderungen abgestimmt ist.

Denken Sie daran, dass dieser Inhalt für ein globales Publikum bestimmt ist. Passen Sie die Konzepte daher an Ihre individuellen Umstände und Ihren kulturellen Kontext an und wenden Sie sie an. Event-Sourcing-Prinzipien sind universell, aber die Implementierung kann je nach Ihren spezifischen Bedürfnissen und Ressourcen variieren.