ארכיטקטורת Event Sourcing: צלילה עמוקה למערכות אחסון אירועי דומיין

Event Sourcing היא תבנית ארכיטקטונית שבה מצב האפליקציה נקבע על ידי רצף של אירועים. במקום לאחסן את המצב הנוכחי של ישות, אנו מתמידים בסדרה של אירועים בלתי ניתנים לשינוי המייצגים שינויים בישות זו. פוסט זה בבלוג יחקור את ארכיטקטורת Event Sourcing בפירוט, תוך התמקדות ספציפית במערכות אחסון אירועי דומיין.

מהו Event Sourcing?

במערכות מסורתיות, המצב הנוכחי של ישות מאוחסן ישירות במסד נתונים. כאשר מתרחש עדכון, הרשומה הקיימת משתנה או נכתבת מחדש. גישה זו עובדת היטב עבור יישומים רבים, אך יש לה מגבלות כאשר:

• ביקורת ומעקב היסטוריה הם קריטיים.
• יש צורך לשחזר מעברי מצב מורכבים.
• נדרשים הפצת נתונים בזמן אמת וארכיטקטורות מונחות אירועים.

Event Sourcing מטפל במגבלות אלה על ידי אחסון כל שינוי מצב כאירוע בלתי הפיך. אירועים אלה נמשכים ב-event store מסוג append-only. כדי לשחזר את המצב הנוכחי של ישות, האירועים מנוגנים מחדש בסדר הופעתם. תחשבו על זה כמו פנקס חשבונות, שבו כל עסקה נרשמת, והיתרה מחושבת על ידי סיכום כל העסקאות.

מושגי מפתח

• אירוע דומיין: עובדה המייצגת משהו שקרה בדומיין. זוהי רשומה בלתי ניתנת לשינוי של שינוי מצב. דוגמאות כוללות OrderCreated, OrderShipped, PaymentReceived.
• Event Store: מאגר נתונים מסוג append-only המותאם לאחסון ולאחזור של אירועי דומיין. הוא מספק מנגנונים להתמדה, אחזור ומנוי של אירועים.
• מטפלי אירועים: רכיבים המגיבים לאירועי דומיין. הם יכולים לעדכן מודלי קריאה, להפעיל אינטגרציות חיצוניות או לבצע פעולות אחרות.
• מודלי קריאה: ייצוגי נתונים דה-נורמליזציה המותאמים לתבניות שאילתא ספציפיות. הם מתעדכנים על ידי מטפלי אירועים ומספקים תצוגה לקריאה בלבד של הנתונים.
• Snapshotting: טכניקה המשמשת לאופטימיזציה של שחזור מצב על ידי אחסון תקופתי של המצב הנוכחי של ישות. בעת שחזור המצב, המערכת טוענת את הצילום האחרון ומנגנת מחדש רק את האירועים שהתרחשו לאחר שהצילום צולם.

היתרונות של Event Sourcing

Event Sourcing מציע מספר יתרונות על פני ארכיטקטורות CRUD (Create, Read, Update, Delete) מסורתיות:

• נתיב ביקורת מלא: כל שינוי מצב נרשם כאירוע, מה שמספק היסטוריה מקיפה של נתוני האפליקציה. זה בעל ערך רב עבור ביקורת, ניפוי באגים ועמידה בדרישות.
• שאילתות טמפורליות: היכולת לשאול את המצב של ישות בכל נקודת זמן. זה מאפשר ניתוח היסטורי ודיווח. לדוגמה, אתה יכול לקבוע את מספר ההזמנות שבוצעו באזור ספציפי בתאריך מסוים.
• ניפוי באגים פשוט: על ידי הפעלת אירועים מחדש, אתה יכול ליצור מחדש כל מצב עבר של האפליקציה, מה שמקל על זיהוי ותיקון באגים.
• ביצועים משופרים עבור פעולות מסוימות: בעוד שחזור מצב יכול להיות איטי יותר, עדכון מודלי קריאה יכול להיות מותאם מאוד עבור תבניות שאילתות ספציפיות.
• ארכיטקטורה מונעת אירועים: Event Sourcing מתיישר באופן טבעי עם ארכיטקטורות מונעות אירועים, ומאפשר הפצת נתונים בזמן אמת ושילוב עם מערכות אחרות.
• אבולוציה קלה יותר: הוספת תכונות חדשות או שינוי תכונות קיימות קלה יותר לעתים קרובות מכיוון שאתה יכול פשוט להוסיף מטפלי אירועים חדשים מבלי להשפיע על זרם האירועים הקיים.
• מדרגיות משופרת: הפצת עיבוד אירועים על פני מספר צמתים יכולה לשפר את המדרגיות והחוסן.

אתגרים של Event Sourcing

Event Sourcing מציג גם כמה אתגרים שיש לקחת בחשבון בקפידה:

• מורכבות: יישום Event Sourcing דורש חשיבה שונה והבנה מעמיקה יותר של דוגמנות דומיין ועקרונות מונחי אירועים.
• עקביות סופית: מודלי קריאה עקביים בסופו של דבר עם event store, מה שעלול להכניס עיכובים וחוסר עקביות בממשק המשתמש. יש ליישם אסטרטגיות לטיפול בעקביות סופית, כגון נעילה אופטימית או עסקאות מפצות.
• גרסאות אירועים: ככל שהאפליקציה מתפתחת, המבנה של אירועי הדומיין עשוי להשתנות. יש ליישם אסטרטגיות לטיפול בגרסאות אירועים, כגון הגירה של אירועים או אבולוציה של סכימה, כדי להבטיח תאימות לאחור.
• שחזור מצב: שחזור המצב של ישות על ידי הפעלת אירועים מחדש יכול להיות גוזל זמן, במיוחד עבור ישויות עם מספר רב של אירועים. Snapshotting יכול לעזור להקל על בעיה זו.
• בחירת ה-Event Store הנכון: בחירת event store מתאים העונה על דרישות הביצועים, המדרגיות והאמינות של האפליקציה היא קריטית.

מערכות אחסון אירועי דומיין: סקירה השוואתית

מאגר האירועים הוא הלב של מערכת Event Sourcing. הוא אחראי על התמדה ואחזור של אירועי דומיין. הבחירה של event store תלויה בגורמים שונים, כולל דרישות הביצועים של האפליקציה, צרכי המדרגיות, ערבויות עקביות נתונים ומגבלות תקציב. הנה סקירה השוואתית של מערכות אחסון אירועים שונות:

1. מסדי נתונים יחסיים (SQL)

ניתן להשתמש במסדי נתונים יחסיים כמו PostgreSQL, MySQL ו-SQL Server כ-event stores. בעוד שהם מציעים מאפייני ACID (אטומיות, עקביות, בידוד, עמידות) ועקביות נתונים חזקה, ייתכן שהם לא יהיו הבחירה היעילה ביותר לעיבוד אירועים בתפוקה גבוהה.

יתרונות:

• מאפייני ACID: מבטיח את שלמות הנתונים ועקביותם.
• טכנולוגיה בוגרת: טכנולוגיה מבוססת עם כלי עבודה ותמיכה נרחבים.
• היכרות: רוב המפתחים מכירים מסדי נתונים יחסיים.
• עקביות חזקה: מספק ערבויות עקביות חזקות.

חסרונות:

• צווארי בקבוק בביצועים: יכול להפוך לצוואר בקבוק בביצועים עבור זרמי אירועים בנפח גבוה.
• אתגרי אבולוציה של סכימה: טיפול בשינויים בסכימה יכול להיות מורכב ולדרוש תכנון זהיר.
• מגבלות מדרגיות: מדרגיות של מסדי נתונים יחסיים יכולה להיות מאתגרת, במיוחד עבור עומסי עבודה עתירי כתיבה.
• לא מותאם לפעולות מסוג append-only: מסדי נתונים יחסיים אינם מיועדים במיוחד לפעולות מסוג append-only, מה שיכול להשפיע על הביצועים.

דוגמה ליישום (PostgreSQL):

צור טבלה לאחסון אירועי דומיין:

            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
              
            
          

הכנס אירוע חדש:

            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. מסדי נתונים NoSQL

מסדי נתונים NoSQL, כגון MongoDB, Cassandra ו-Couchbase, מציעים גמישות ומדרגיות רבה יותר בהשוואה למסדי נתונים יחסיים. הם מתאימים היטב לטיפול בזרמי אירועים בנפח גבוה, אך הם עשויים לספק ערבויות עקביות נתונים חלשות יותר.

יתרונות:

• מדרגיות: מיועד למדרגיות אופקית ויכול לטפל בכמויות גדולות של נתונים.
• גמישות: סכימה ללא סכימה או גמישה מאפשרת גרסאות אירועים קלות יותר.
• ביצועים: מותאם לפעולות קריאה וכתיבה בתפוקה גבוהה.
• חסכוני: יכול להיות חסכוני יותר ממסדי נתונים יחסיים עבור עומסי עבודה מסוימים.

חסרונות:

• עקביות סופית: עשוי לספק ערבויות עקביות נתונים חלשות יותר בהשוואה למסדי נתונים יחסיים.
• מורכבות: דורש הבנה מעמיקה יותר של מושגי מסד נתונים NoSQL וטכניקות דוגמנות נתונים.
• בגרות: חלק ממסדי הנתונים של NoSQL פחות בוגרים ממסדי נתונים יחסיים.
• מגבלות שאילתה: יכולות שאילתא עשויות להיות מוגבלות בהשוואה למסדי נתונים יחסיים.

דוגמה ליישום (MongoDB):

אחסן אירועי דומיין באוסף:

            {
  "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. מאגרי אירועים מיוחדים

מאגרי אירועים מיוחדים, כגון EventStoreDB ו-AxonDB, מיועדים במיוחד עבור Event Sourcing. הם מספקים תכונות כמו אחסון מסוג append-only, גרסאות אירועים וניהול זרמים. מסדי נתונים אלה הם בדרך כלל הבחירה הטובה ביותר אם אתה רציני לגבי Event Sourcing.

יתרונות:

• מותאם עבור Event Sourcing: מיועד במיוחד עבור Event Sourcing עם תכונות כמו אחסון מסוג append-only, ניהול זרמים וגרסאות אירועים.
• ביצועים גבוהים: מותאם לעיבוד אירועים בתפוקה גבוהה.
• טיפול בעקביות סופית: מנגנונים מובנים לטיפול בעקביות סופית.
• ניהול זרמים: מפשט את ניהול זרמי האירועים והשאילתות.

חסרונות:

• נעילת ספק: עשוי להכניס נעילת ספק.
• עלות: יכול להיות יקר יותר מאפשרויות אחרות.
• עקומת למידה: דורש למידה של טכנולוגיה חדשה.
• אימוץ מוגבל: פחות מאומץ בהשוואה למסדי נתונים יחסיים ו-NoSQL.

דוגמה ליישום (EventStoreDB):

EventStoreDB משתמש בזרמים לאחסון אירועים. אתה יכול להוסיף אירועים לזרם באמצעות ספריית הלקוח של EventStoreDB.

4. תורי הודעות (קפקא, RabbitMQ)

תורי הודעות כמו Apache Kafka ו-RabbitMQ יכולים לשמש כמאגרי אירועים, במיוחד בשילוב עם מסגרות עיבוד זרמים. הם מספקים תפוקה גבוהה, מדרגיות וסובלנות לתקלות, מה שהופך אותם למתאימים ליישומי ניתוב אירועים בקנה מידה גדול. עם זאת, הם משמשים בדרך כלל יותר כמנגנון תחבורה חולף מאשר כמאגר קבוע.

יתרונות:

• תפוקה גבוהה: מיועד לעיבוד הודעות בתפוקה גבוהה.
• מדרגיות: ניתן להרחבה מאוד ויכול להתמודד עם כמויות גדולות של אירועים.
• סובלנות לתקלות: מנגנוני סובלנות לתקלות מובנים.
• עיבוד בזמן אמת: מאפשר עיבוד אירועים בזמן אמת.

חסרונות:

• מורכבות: דורש הבנה מעמיקה יותר של מושגי תור הודעות ומסגרות עיבוד זרמים.
• עמידות נתונים: יש להגדיר את עמידות הנתונים בקפידה.
• הפעלה מחדש של אירועים: הפעלה מחדש של אירועים יכולה להיות מורכבת יותר מאשר עם מאגרי אירועים מיוחדים.
• ערבויות הזמנה: ערבויות הזמנה עשויות להיות מוגבלות בהתאם לתצורה.

דוגמה ליישום (Apache Kafka):

פרסם אירועי דומיין לנושא קפקא:

            // 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. מאגרי אירועים מבוססי ענן

ספקי ענן מציעים שירותי event store מנוהלים, כגון Azure Event Hubs, AWS Kinesis ו-Google Cloud Pub/Sub. שירותים אלה מספקים מדרגיות, אמינות וקלות שימוש, מה שהופך אותם לבחירה טובה עבור יישומי ענן מקוריים.

יתרונות:

• מדרגיות: ניתן להרחבה מאוד ויכול להתמודד עם כמויות גדולות של אירועים.
• אמינות: אמינות מובנית וסובלנות לתקלות.
• קלות שימוש: שירותים מנוהלים מפשטים את הפריסה והתחזוקה.
• אינטגרציה: שילוב חלק עם שירותי ענן אחרים.

חסרונות:

• נעילת ספק: מציג נעילת ספק.
• עלות: יכול להיות יקר יותר מפתרונות בשירות עצמי.
• חביון: חביון ברשת יכול להשפיע על הביצועים.
• שליטה: פחות שליטה על התשתית הבסיסית.

שיקולי ביצועים

ביצועים הם גורם קריטי בבחירת מערכת אחסון אירועי דומיין. להלן מספר שיקולי ביצועים שיש לזכור:

• תפוקת כתיבה: היכולת לטפל במספר רב של אירועים נכנסים.
• חביון קריאה: הזמן שלוקח לאחזר אירועים ולשחזר את המצב של ישות.
• מקביליות: היכולת לטפל בפעולות קריאה וכתיבה במקביל.
• קיבולת אחסון: כמות האחסון הנדרשת לאחסון אירועים.
• חביון רשת: החביון בין האפליקציה ל-event store.

כדי לייעל את הביצועים, שקול את הטכניקות הבאות:

• Batching: קיבוץ אירועים לפני כתיבתם ל-event store יכול לשפר את תפוקת הכתיבה.
• Caching: אחסון מטמון של אירועים שאליהם ניגשים לעתים קרובות יכול להפחית את חביון הקריאה.
• Snapshotting: Snapshotting יכול להפחית את מספר האירועים שיש להפעיל מחדש בעת שחזור המצב של ישות.
• Indexing: אינדקס אירועים המבוסס על מזהה מצטבר ותכונות רלוונטיות אחרות יכול לשפר את ביצועי השאילתות.
• Sharding: Sharding של event store על פני מספר צמתים יכול לשפר את המדרגיות והביצועים.

שלמות נתונים

שלמות הנתונים היא בעלת חשיבות עליונה ב-Event Sourcing. חיוני להבטיח כי אירועים נשמרים באופן אמין ובסדר הנכון. להלן מספר אסטרטגיות לשמירה על שלמות הנתונים:

• עסקאות: השתמש בעסקאות כדי להבטיח שאירועים נכתבים באופן אטומי ל-event store.
• Idempotency: תכנן מטפלי אירועים כך שיהיו idempotent, כלומר שהם יכולים לעבד את אותו אירוע מספר פעמים מבלי לגרום לתופעות לוואי לא מכוונות.
• נעילה אופטימית: השתמש בנעילה אופטימית כדי למנוע עדכונים מקבילים לאותו מצטבר.
• אימות אירועים: אשר אירועים לפני שתמידו אותם ב-event store כדי להבטיח שהם תקפים ועקביים.
• סכומי ביקורת: חשב סכומי ביקורת עבור אירועים ואחסן אותם יחד עם האירועים. אמת את סכומי הביקורת בעת אחזור אירועים כדי להבטיח שהם לא נפגמו.

גרסאות אירועים

ככל שהאפליקציה מתפתחת, המבנה של אירועי דומיין עשוי להשתנות. טיפול בגרסאות אירועים הוא קריטי כדי להבטיח תאימות לאחור ולמנוע אובדן נתונים. להלן מספר אסטרטגיות לטיפול בגרסאות אירועים:

• Event Upcasting: שנה גרסאות אירועים ישנות יותר לגרסה העדכנית ביותר בעת קריאתן מ-event store.
• אבולוציה של סכימה: פתח את סכימת האירועים לאורך זמן על ידי הוספת שדות חדשים או שינוי שדות קיימים. ודא שעדיין ניתן לעבד גרסאות אירועים ישנות יותר בצורה נכונה.
• הגירת אירועים: העבר אירועים ישנים יותר לגרסת הסכימה העדכנית ביותר. ניתן לעשות זאת כתהליך רקע.

דוגמאות מהעולם האמיתי

Event Sourcing משמש במגוון תעשיות ויישומים. הנה כמה דוגמאות מהעולם האמיתי:

• מסחר אלקטרוני: מעקב אחר היסטוריית הזמנות, שינויים במלאי ופעילות לקוחות. לדוגמה, פלטפורמת מסחר אלקטרוני עולמית עשויה להשתמש ב-Event Sourcing כדי לעקוב אחר הזמנות ממדינות שונות, לטפל בהמרות מטבעות ולנהל מלאי במספר מחסנים.
• בנקאות: רישום עסקאות, מעקב אחר יתרות חשבון וביקורת על פעילויות פיננסיות. בנק רב לאומי יכול להשתמש ב-Event Sourcing כדי לעקוב אחר עסקאות בין סניפים ומטבעות שונים, תוך הבטחת נתיב ביקורת מלא.
• גיימינג: מעקב אחר פעולות שחקנים, שינויים במצב המשחק והיסטוריית אירועים. משחקים מרובי משתתפים מקוונים משתמשים לעתים קרובות ב-Event Sourcing כדי לשמור על מצב משחק עקבי על פני מספר שחקנים ושרתים.
• ניהול שרשרת אספקה: מעקב אחר תנועות מוצרים, רמות מלאי ולוחות זמנים של משלוחים. חברת לוגיסטיקה גלובלית יכולה להשתמש ב-Event Sourcing כדי לעקוב אחר משלוחים בין מדינות שונות, לטפל בשחרור ממכס ולנהל לוחות זמנים של משלוחים.

בחירת מערכת האחסון הנכונה: מטריצת החלטות

כדי לעזור לך להחליט איזו מערכת אחסון אירועי דומיין מתאימה ליישום שלך, שקול את מטריצת ההחלטות הבאה:

תובנות מעשיות

להלן מספר תובנות מעשיות ליישום Event Sourcing:

• התחל בקטן: התחל עם דומיין קטן ומוגדר היטב כדי לצבור ניסיון עם Event Sourcing לפני יישומו לדומיינים גדולים ומורכבים יותר.
• התמקד בדומיין: דגם בקפידה את הדומיין שלך וזהה את אירועי הדומיין העיקריים.
• בחר את מערכת האחסון הנכונה: בחר event store העונה על דרישות הביצועים, המדרגיות ועקביות הנתונים של האפליקציה שלך.
• יישם גרסאות אירועים: תכנן גרסאות אירועים מההתחלה כדי להבטיח תאימות לאחור.
• עקוב אחר ביצועים: עקוב אחר הביצועים של ה-event store ומטפלי האירועים שלך כדי לזהות צווארי בקבוק פוטנציאליים.
• אוטומציה של פריסה: אוטומציה של הפריסה והניהול של תשתית Event Sourcing שלך.
• שקול את השיקולים: Event Sourcing כרוך בשיקולים. הבן כי מורכבויות מתעוררות עבור היתרונות המתקבלים מהתבנית.

מסקנה

Event Sourcing היא תבנית ארכיטקטונית רבת עוצמה המציעה יתרונות רבים, כולל נתיב ביקורת מלא, שאילתות טמפורליות וביצועים משופרים עבור פעולות מסוימות. עם זאת, זה גם מציג אתגרים שיש לקחת בחשבון בקפידה, כגון מורכבות, עקביות סופית וגרסאות אירועים. על ידי בחירה קפדנית של מערכת אחסון אירועי דומיין ויישום שיטות עבודה מומלצות, אתה יכול למנף בהצלחה את Event Sourcing כדי לבנות יישומים מדרגיים, גמישים וניתנים לביקורת.

מדריך זה סיפק סקירה כללית של Event Sourcing ומספר מערכות אחסון אירועי דומיין פופולריות. בחר את המערכת הטובה ביותר שתתאים לצרכים הספציפיים של דרישות הפרויקט שלך.

זכור שתכנים אלה מיועדים לקהל עולמי, לכן הסתגל והחל את המושגים לנסיבות הייחודיות ולהקשר התרבותי שלך. עקרונות Event Sourcing הם אוניברסליים, אך היישום עשוי להשתנות בהתאם לצרכים ולמשאבים הספציפיים שלך.