CQRS: Komut Sorgu Sorumluluk Ayrımında Uzmanlaşma

Yazılım mimarisinin sürekli gelişen dünyasında, geliştiriciler sürekli olarak ölçeklenebilirliği, sürdürülebilirliği ve performansı destekleyen desenler ve uygulamalar aramaktadır. Önemli ölçüde ilgi gören bu desenlerden biri CQRS (Komut Sorgu Sorumluluk Ayrımı)'dir. Bu makale, CQRS'in ilkelerini, faydalarını, uygulama stratejilerini ve gerçek dünya uygulamalarını keşfederek kapsamlı bir rehber sunmaktadır.

CQRS Nedir?

CQRS, bir veri deposu için okuma ve yazma işlemlerini ayıran bir mimari desendir. Sistemin durumunu değiştiren operasyonlar (komutlar) ile durumu değiştirmeden veri alan operasyonları (sorgular) işlemek için farklı modeller kullanılmasını savunur. Bu ayrım, her bir modelin bağımsız olarak optimize edilmesine olanak tanır ve bu da daha iyi performans, ölçeklenebilirlik ve güvenlik sağlar.

Geleneksel mimariler genellikle okuma ve yazma işlemlerini tek bir model içinde birleştirir. Başlangıçta uygulanması daha basit olsa da, bu yaklaşım özellikle sistem karmaşıklığı arttıkça çeşitli zorluklara yol açabilir:

• Performans darboğazları: Tek bir veri modeli hem okuma hem de yazma işlemleri için optimize edilmemiş olabilir. Karmaşık sorgular yazma işlemlerini yavaşlatabilir ve tersi de geçerlidir.
• Ölçeklenebilirlik sınırlamaları: Monolitik bir veri deposunu ölçeklendirmek zorlu ve maliyetli olabilir.
• Veri tutarlılığı sorunları: Tüm sistem genelinde veri tutarlılığını sağlamak, özellikle dağıtık ortamlarda zorlaşabilir.
• Karmaşık etki alanı mantığı: Okuma ve yazma işlemlerini birleştirmek, karmaşık ve sıkı sıkıya bağlı koda yol açabilir, bu da bakımını ve geliştirilmesini zorlaştırır.

CQRS, bu zorlukları açık bir endişe ayrımı getirerek ele alır ve geliştiricilerin her modeli kendi özel ihtiyaçlarına göre uyarlamasına olanak tanır.

CQRS'in Temel İlkeleri

CQRS, birkaç temel ilke üzerine kurulmuştur:

• Endişelerin Ayrılması (Separation of Concerns): Temel ilke, komut ve sorgu sorumluluklarını ayrı modellere ayırmaktır.
• Bağımsız Modeller: Komut ve sorgu modelleri farklı veri yapıları, teknolojiler ve hatta fiziksel veritabanları kullanılarak uygulanabilir. Bu, bağımsız optimizasyon ve ölçeklendirmeye olanak tanır.
• Veri Senkronizasyonu: Okuma ve yazma modelleri ayrıldığından, veri senkronizasyonu çok önemlidir. Bu genellikle asenkron mesajlaşma veya olay kaynaklama (event sourcing) kullanılarak gerçekleştirilir.
• Nihai Tutarlılık (Eventual Consistency): CQRS genellikle nihai tutarlılığı benimser, bu da veri güncellemelerinin okuma modeline hemen yansımayabileceği anlamına gelir. Bu, daha iyi performans ve ölçeklenebilirlik sağlar ancak kullanıcılar üzerindeki potansiyel etkisinin dikkatli bir şekilde değerlendirilmesini gerektirir.

CQRS'in Faydaları

CQRS uygulamak, aşağıdakiler de dahil olmak üzere çok sayıda fayda sunabilir:

• Geliştirilmiş Performans: Okuma ve yazma modellerini bağımsız olarak optimize ederek, CQRS genel sistem performansını önemli ölçüde artırabilir. Okuma modelleri hızlı veri alımı için özel olarak tasarlanabilirken, yazma modelleri verimli veri güncellemelerine odaklanabilir.
• Artırılmış Ölçeklenebilirlik: Okuma ve yazma modellerinin ayrılması, bağımsız ölçeklendirmeye olanak tanır. Artan sorgu yükünü karşılamak için okuma kopyaları (read replicas) eklenebilirken, yazma işlemleri parçalama (sharding) gibi teknikler kullanılarak ayrı olarak ölçeklendirilebilir.
• Basitleştirilmiş Etki Alanı Mantığı: CQRS, komut işlemeyi sorgu işlemeden ayırarak karmaşık etki alanı mantığını basitleştirebilir. Bu, daha sürdürülebilir ve test edilebilir koda yol açabilir.
• Artırılmış Esneklik: Okuma ve yazma modelleri için farklı teknolojiler kullanmak, her görev için doğru araçları seçmede daha fazla esneklik sağlar.
• Geliştirilmiş Güvenlik: Komut modeli daha katı güvenlik kısıtlamalarıyla tasarlanabilirken, okuma modeli halka açık tüketim için optimize edilebilir.
• Daha İyi Denetlenebilirlik: Olay kaynaklama ile birleştirildiğinde, CQRS sistem durumundaki tüm değişikliklerin eksiksiz bir denetim izini sağlar.

CQRS Ne Zaman Kullanılmalı?

CQRS birçok fayda sunsa da, her derde deva değildir. CQRS'in belirli bir proje için doğru seçim olup olmadığını dikkatlice düşünmek önemlidir. CQRS en çok aşağıdaki senaryolarda faydalıdır:

• Karmaşık Etki Alanı Modelleri: Okuma ve yazma işlemleri için farklı veri temsilleri gerektiren karmaşık etki alanı modellerine sahip sistemler.
• Yüksek Okuma/Yazma Oranı: Yazma hacminden önemli ölçüde daha yüksek okuma hacmine sahip uygulamalar.
• Ölçeklenebilirlik Gereksinimleri: Yüksek ölçeklenebilirlik ve performans gerektiren sistemler.
• Olay Kaynaklama ile Entegrasyon: Kalıcılık ve denetim için olay kaynaklamayı kullanmayı planlayan projeler.
• Bağımsız Ekip Sorumlulukları: Uygulamanın okuma ve yazma taraflarından farklı ekiplerin sorumlu olduğu durumlar.

Tersine, CQRS basit CRUD uygulamaları veya düşük ölçeklenebilirlik gereksinimleri olan sistemler için en iyi seçim olmayabilir. CQRS'in getirdiği ek karmaşıklık, bu durumlarda faydalarından daha ağır basabilir.

CQRS Uygulamak

CQRS'in uygulanması birkaç temel bileşeni içerir:

• Komutlar (Commands): Komutlar, sistemin durumunu değiştirme niyetini temsil eder. Genellikle emir kipleri kullanılarak adlandırılırlar (örn. `MusteriOlustur`, `UrunGuncelle`). Komutlar, işlenmek üzere komut işleyicilerine (command handlers) gönderilir.
• Komut İşleyicileri (Command Handlers): Komut işleyicileri, komutları yürütmekten sorumludur. Genellikle sistemin durumunu güncellemek için etki alanı modeliyle etkileşime girerler.
• Sorgular (Queries): Sorgular, veri taleplerini temsil eder. Genellikle tanımlayıcı isimler kullanılarak adlandırılırlar (örn. `MusteriyiIdIleGetir`, `UrunleriListele`). Sorgular, işlenmek üzere sorgu işleyicilerine (query handlers) gönderilir.
• Sorgu İşleyicileri (Query Handlers): Sorgu işleyicileri, veri almaktan sorumludur. Genellikle sorguyu karşılamak için okuma modeliyle etkileşime girerler.
• Komut Veriyolu (Command Bus): Komut veriyolu, komutları uygun komut işleyicisine yönlendiren bir arabulucudur.
• Sorgu Veriyolu (Query Bus): Sorgu veriyolu, sorguları uygun sorgu işleyicisine yönlendiren bir arabulucudur.
• Okuma Modeli (Read Model): Okuma modeli, okuma işlemleri için optimize edilmiş bir veri deposudur. Verinin sorgu performansı için özel olarak tasarlanmış, denormalize edilmiş bir görünümü olabilir.
• Yazma Modeli (Write Model): Yazma modeli, sistemin durumunu güncellemek için kullanılan etki alanı modelidir. Genellikle normalleştirilmiştir ve yazma işlemleri için optimize edilmiştir.
• Olay Veriyolu (Event Bus) (İsteğe Bağlı): Bir olay veriyolu, okuma modeli de dahil olmak üzere sistemin diğer bölümleri tarafından tüketilebilecek etki alanı olaylarını yayınlamak için kullanılır.

Örnek: E-ticaret Uygulaması

Bir e-ticaret uygulaması düşünün. Geleneksel bir mimaride, hem ürün bilgilerini görüntülemek hem de ürün detaylarını güncellemek için tek bir `Urun` varlığı kullanılabilir.

Bir CQRS uygulamasında, okuma ve yazma modellerini ayırırdık:

• Komut Modeli:
• `UrunOlusturKomutu`: Yeni bir ürün oluşturmak için gereken bilgileri içerir.
• `UrunFiyatiniGuncelleKomutu`: Ürün ID'sini ve yeni fiyatı içerir.
• `UrunOlusturKomutIsleyicisi`: `UrunOlusturKomutu`'nu işler ve yazma modelinde yeni bir `Urun` agregası oluşturur.
• `UrunFiyatiniGuncelleKomutIsleyicisi`: `UrunFiyatiniGuncelleKomutu`'nu işler ve yazma modelinde ürünün fiyatını günceller.
• Sorgu Modeli:
• `UrunDetaylariniGetirSorgusu`: Ürün ID'sini içerir.
• `UrunleriListeleSorgusu`: Filtreleme ve sayfalama parametrelerini içerir.
• `UrunDetaylariniGetirSorguIsleyicisi`: Görüntüleme için optimize edilmiş okuma modelinden ürün detaylarını alır.
• `UrunleriListeleSorguIsleyicisi`: Belirtilen filtreleri ve sayfalamayı uygulayarak okuma modelinden bir ürün listesi alır.

Okuma modeli, ürün adı, açıklama, fiyat ve resimler gibi yalnızca görüntüleme için gerekli bilgileri içeren, ürün verilerinin denormalize edilmiş bir görünümü olabilir. Bu, birden çok tabloyu birleştirmek zorunda kalmadan ürün detaylarının hızlı bir şekilde alınmasını sağlar.

Bir `UrunOlusturKomutu` yürütüldüğünde, `UrunOlusturKomutIsleyicisi` yazma modelinde yeni bir `Urun` agregası oluşturur. Bu agrega daha sonra bir `UrunOlusturulduOlavi` (ProductCreatedEvent) tetikler ve bu olay, olay veriyoluna yayınlanır. Ayrı bir süreç bu olaya abone olur ve okuma modelini buna göre günceller.

Veri Senkronizasyon Stratejileri

Yazma ve okuma modelleri arasında veriyi senkronize etmek için birkaç strateji kullanılabilir:

• Olay Kaynaklama (Event Sourcing): Olay kaynaklama, bir uygulamanın durumunu bir olay dizisi olarak saklar. Okuma modeli bu olayları yeniden oynatarak oluşturulur. Bu yaklaşım, eksiksiz bir denetim izi sağlar ve okuma modelinin sıfırdan yeniden oluşturulmasına olanak tanır.
• Asenkron Mesajlaşma: Asenkron mesajlaşma, olayları bir mesaj kuyruğuna veya aracıya yayınlamayı içerir. Okuma modeli bu olaylara abone olur ve kendini buna göre günceller. Bu yaklaşım, yazma ve okuma modelleri arasında gevşek bir bağ sağlar.
• Veritabanı Replikasyonu: Veritabanı replikasyonu, verileri yazma veritabanından okuma veritabanına kopyalamayı içerir. Bu yaklaşımın uygulanması daha basittir ancak gecikme ve tutarlılık sorunları yaratabilir.

CQRS ve Olay Kaynaklama (Event Sourcing)

CQRS ve olay kaynaklama, birbirlerini iyi tamamladıkları için genellikle birlikte kullanılırlar. Olay kaynaklama, yazma modelini kalıcı hale getirmek ve okuma modelini güncellemek için olaylar oluşturmak için doğal bir yol sağlar. Birleştirildiğinde, CQRS ve olay kaynaklama çeşitli avantajlar sunar:

• Eksiksiz Denetim İzi: Olay kaynaklama, sistem durumundaki tüm değişikliklerin eksiksiz bir denetim izini sağlar.
• Zamanda Yolculuk Hata Ayıklaması (Time Travel Debugging): Olay kaynaklama, sistemin durumunu herhangi bir zaman noktasında yeniden oluşturmak için olayları yeniden oynatmaya olanak tanır. Bu, hata ayıklama ve denetim için paha biçilmez olabilir.
• Zamansal Sorgular: Olay kaynaklama, sistemin durumunu belirli bir zamanda olduğu gibi sorgulamaya olanak tanıyan zamansal sorguları mümkün kılar.
• Kolay Okuma Modeli Yeniden Oluşturma: Okuma modeli, olayları yeniden oynatarak sıfırdan kolayca yeniden oluşturulabilir.

Ancak, olay kaynaklama sisteme karmaşıklık da ekler. Olay sürümleme, şema evrimi ve olay depolama konularının dikkatli bir şekilde değerlendirilmesini gerektirir.

Mikroservis Mimarisinde CQRS

CQRS, mikroservis mimarisi için doğal bir uyum sağlar. Her mikroservis, CQRS'i bağımsız olarak uygulayabilir, bu da her servis içinde optimize edilmiş okuma ve yazma modellerine olanak tanır. Bu, gevşek bağ, ölçeklenebilirlik ve bağımsız dağıtımı teşvik eder.

Bir mikroservis mimarisinde, olay veriyolu genellikle Apache Kafka veya RabbitMQ gibi dağıtık bir mesaj kuyruğu kullanılarak uygulanır. Bu, mikroservisler arasında asenkron iletişime olanak tanır ve olayların güvenilir bir şekilde teslim edilmesini sağlar.

Örnek: Global E-ticaret Platformu

Mikroservisler kullanılarak oluşturulmuş global bir e-ticaret platformu düşünün. Her mikroservis, belirli bir etki alanı alanından sorumlu olabilir, örneğin:

• Ürün Kataloğu: Ad, açıklama, fiyat ve resimler dahil olmak üzere ürün bilgilerini yönetir.
• Sipariş Yönetimi: Oluşturma, işleme ve yerine getirme dahil olmak üzere siparişleri yönetir.
• Müşteri Yönetimi: Profiller, adresler ve ödeme yöntemleri dahil olmak üzere müşteri bilgilerini yönetir.
• Envanter Yönetimi: Envanter seviyelerini ve stok durumunu yönetir.

Bu mikroservislerin her biri CQRS'i bağımsız olarak uygulayabilir. Örneğin, Ürün Kataloğu mikroservisinin ürün bilgileri için ayrı okuma ve yazma modelleri olabilir. Yazma modeli, tüm ürün niteliklerini içeren normalleştirilmiş bir veritabanı olabilirken, okuma modeli web sitesinde ürün detaylarını görüntülemek için optimize edilmiş denormalize bir görünüm olabilir.

Yeni bir ürün oluşturulduğunda, Ürün Kataloğu mikroservisi mesaj kuyruğuna bir `UrunOlusturulduOlavi` yayınlar. Sipariş Yönetimi mikroservisi bu olaya abone olur ve yerel okuma modelini güncelleyerek yeni ürünü sipariş özetlerine dahil eder. Benzer şekilde, Müşteri Yönetimi mikroservisi, müşteriler için ürün önerilerini kişiselleştirmek için `UrunOlusturulduOlavi`'na abone olabilir.

CQRS'in Zorlukları

CQRS birçok fayda sunsa da, aynı zamanda birkaç zorluk da getirir:

• Artan Karmaşıklık: CQRS, sistem mimarisine karmaşıklık ekler. Okuma ve yazma modellerinin doğru şekilde senkronize edildiğinden emin olmak için dikkatli planlama ve tasarım gerektirir.
• Nihai Tutarlılık: CQRS genellikle nihai tutarlılığı benimser, bu da anında veri güncellemeleri bekleyen kullanıcılar için zorlayıcı olabilir.
• Veri Senkronizasyonu: Okuma ve yazma modelleri arasında veri senkronizasyonunu sürdürmek karmaşık olabilir ve veri tutarsızlıkları potansiyelinin dikkatli bir şekilde değerlendirilmesini gerektirir.
• Altyapı Gereksinimleri: CQRS genellikle mesaj kuyrukları ve olay depoları gibi ek altyapı gerektirir.
• Öğrenme Eğrisi: Geliştiricilerin CQRS'i etkili bir şekilde uygulamak için yeni kavramlar ve teknikler öğrenmesi gerekir.

CQRS için En İyi Uygulamalar

CQRS'i başarılı bir şekilde uygulamak için şu en iyi uygulamaları takip etmek önemlidir:

• Basit Başlayın: CQRS'i her yerde bir anda uygulamaya çalışmayın. Sistemin küçük, izole bir alanıyla başlayın ve gerektiğinde kullanımını kademeli olarak genişletin.
• İş Değerine Odaklanın: CQRS'in en çok iş değeri sağlayabileceği sistem alanlarını seçin.
• Olay Kaynaklamayı Akıllıca Kullanın: Olay kaynaklama güçlü bir araç olabilir, ancak aynı zamanda karmaşıklık da ekler. Yalnızca faydaları maliyetlerinden daha ağır bastığında kullanın.
• İzleyin ve Ölçün: Okuma ve yazma modellerinin performansını izleyin ve gerektiğinde ayarlamalar yapın.
• Veri Senkronizasyonunu Otomatikleştirin: Veri tutarsızlıkları potansiyelini en aza indirmek için okuma ve yazma modelleri arasında veri senkronizasyon sürecini otomatikleştirin.
• Açıkça İletişim Kurun: Nihai tutarlılığın sonuçlarını kullanıcılara iletin.
• Kapsamlı Bir Şekilde Belgeleyin: Diğer geliştiricilerin anlayabilmesi ve bakımını yapabilmesi için CQRS uygulamasını kapsamlı bir şekilde belgeleyin.

CQRS Araçları ve Çatıları (Frameworks)

CQRS uygulamasını basitleştirmeye yardımcı olabilecek birkaç araç ve çatı mevcuttur:

• MediatR (C#): .NET için komutları, sorguları ve olayları destekleyen basit bir arabulucu uygulaması.
• Axon Framework (Java): CQRS ve olay kaynaklı uygulamalar oluşturmak için kapsamlı bir çatı.
• Broadway (PHP): PHP için bir CQRS ve olay kaynaklama kütüphanesi.
• EventStoreDB: Olay kaynaklama için özel olarak oluşturulmuş bir veritabanı.
• Apache Kafka: Olay veriyolu olarak kullanılabilecek dağıtık bir akış platformu.
• RabbitMQ: Mikroservisler arasında asenkron iletişim için kullanılabilecek bir mesaj aracısı.

CQRS'in Gerçek Dünya Örnekleri

Birçok büyük kuruluş, ölçeklenebilir ve sürdürülebilir sistemler oluşturmak için CQRS kullanır. İşte birkaç örnek:

• Netflix: Netflix, geniş film ve TV şovu kataloğunu yönetmek için CQRS'i yaygın olarak kullanır.
• Amazon: Amazon, e-ticaret platformunda yüksek işlem hacimlerini ve karmaşık iş mantığını yönetmek için CQRS kullanır.
• LinkedIn: LinkedIn, sosyal ağ platformunda kullanıcı profillerini ve bağlantılarını yönetmek için CQRS kullanır.
• Microsoft: Microsoft, Azure ve Office 365 gibi bulut hizmetlerinde CQRS kullanır.

Bu örnekler, CQRS'in e-ticaret platformlarından sosyal ağ sitelerine kadar geniş bir uygulama yelpazesine başarıyla uygulanabileceğini göstermektedir.

Sonuç

CQRS, karmaşık sistemlerin ölçeklenebilirliğini, sürdürülebilirliğini ve performansını önemli ölçüde artırabilen güçlü bir mimari desendir. Okuma ve yazma işlemlerini ayrı modellere ayırarak, CQRS bağımsız optimizasyon ve ölçeklendirmeye olanak tanır. CQRS ek karmaşıklık getirse de, faydaları birçok senaryoda maliyetlerinden daha ağır basabilir. Geliştiriciler, CQRS'in ilkelerini, faydalarını ve zorluklarını anlayarak, bu deseni projelerine ne zaman ve nasıl uygulayacakları konusunda bilinçli kararlar verebilirler.

İster bir mikroservis mimarisi, ister karmaşık bir etki alanı modeli, ister yüksek performanslı bir uygulama oluşturuyor olun, CQRS mimari cephanenizde değerli bir araç olabilir. CQRS'i ve ilişkili desenleri benimseyerek, daha ölçeklenebilir, sürdürülebilir ve değişime karşı daha dirençli sistemler inşa edebilirsiniz.

Daha Fazla Bilgi İçin

• Martin Fowler'ın CQRS makalesi: https://martinfowler.com/bliki/CQRS.html
• Greg Young'ın CQRS belgeleri: Bunlar "Greg Young CQRS" aramasıyla bulunabilir.
• Microsoft'un belgeleri: Microsoft Docs üzerinde CQRS ve Mikroservis mimarisi kılavuzlarını arayın.

CQRS'in bu keşfi, bu güçlü mimari deseni anlamak ve uygulamak için sağlam bir temel sunar. CQRS'i benimsemeye karar verirken projenizin özel ihtiyaçlarını ve bağlamını göz önünde bulundurmayı unutmayın. Mimari yolculuğunuzda iyi şanslar!