Co to jest CQRS (Command Query Responsibility Segregation)?

Problem tradycyjnego podejścia (CRUD)

W tradycyjnych architekturach, często opartych na wzorcu CRUD (Create, Read, Update, Delete), ten sam model domeny i ten sam magazyn danych (np. relacyjna baza danych) są używane do obsługi wszystkich operacji. Może to prowadzić do kompromisów projektowych, gdzie model jest zbyt złożony, aby efektywnie obsługiwać zarówno zapisy (wymagające walidacji i logiki biznesowej), jak i różnorodne, często zdenormalizowane zapytania potrzebne do wyświetlania danych użytkownikom.

Jak działa CQRS?

W architekturze CQRS:

• Polecenia (Commands): Reprezentują intencję zmiany stanu systemu (np. ZłóżZamówienie, ZaktualizujAdresKlienta). Są one przetwarzane przez dedykowany model zapisu (write model), który zawiera logikę biznesową, walidację i odpowiada za utrwalenie zmian w magazynie danych zoptymalizowanym pod kątem zapisów (write store). Polecenia zazwyczaj nie zwracają danych, a jedynie informację o sukcesie lub błędzie.
• Zapytania (Queries): Służą do odczytywania danych z systemu w celu ich prezentacji użytkownikowi. Są one przetwarzane przez dedykowany model odczytu (read model), który pobiera dane z magazynu danych zoptymalizowanego pod kątem odczytów (read store). Model odczytu jest często uproszczony i zdenormalizowany, przygotowany specjalnie na potrzeby konkretnych widoków lub zapytań. Zapytania nigdy nie modyfikują stanu systemu.
• Synchronizacja danych (opcjonalnie): W niektórych implementacjach CQRS magazyny danych dla zapisu i odczytu są oddzielne. W takim przypadku konieczny jest mechanizm synchronizacji danych między nimi, często realizowany w sposób asynchroniczny (np. poprzez publikowanie zdarzeń przez model zapisu, na które reaguje model odczytu, aktualizując swój stan). Prowadzi to do modelu spójności ostatecznej (eventual consistency).

Korzyści ze stosowania CQRS

Rozdzielenie odpowiedzialności za zapis i odczyt przynosi szereg korzyści:

• Optymalizacja modeli: Możliwość zaprojektowania oddzielnych modeli danych i logiki, zoptymalizowanych specyficznie pod kątem operacji zapisu (złożona logika, walidacja) i odczytu (proste struktury, denormalizacja dla wydajności).
• Skalowalność: Możliwość niezależnego skalowania części systemu odpowiedzialnej za zapisy i części odpowiedzialnej za odczyty, w zależności od obciążenia. Często ruch odczytujący jest znacznie większy niż zapisujący.
• Wydajność: Optymalizacja magazynów danych (np. użycie różnych technologii bazodanowych dla zapisu i odczytu) może prowadzić do poprawy wydajności zarówno operacji zapisu, jak i odczytu.
• Elastyczność: Łatwiejsze wprowadzanie zmian w modelu odczytu bez wpływu na model zapisu i odwrotnie.
• Lepsze dopasowanie do złożonych domen: CQRS dobrze sprawdza się w systemach o złożonej logice biznesowej i różnorodnych wymaganiach dotyczących prezentacji danych.

Wyzwania i złożoność CQRS

Wzorzec CQRS wprowadza również dodatkową złożoność:

• Większa liczba komponentów: System składa się z większej liczby ruchomych części (oddzielne modele, potencjalnie oddzielne magazyny danych).
• Synchronizacja danych: Jeśli używane są oddzielne magazyny danych, konieczne jest zaimplementowanie i zarządzanie mechanizmem synchronizacji, co może być skomplikowane i wprowadza spójność ostateczną.
• Spójność ostateczna (Eventual Consistency): Użytkownicy mogą przez chwilę widzieć nieaktualne dane, jeśli model odczytu nie został jeszcze zaktualizowany po operacji zapisu. Wymaga to odpowiedniego projektowania interfejsu użytkownika i zarządzania oczekiwaniami.
• Zwiększona złożoność dla prostych systemów: Dla prostych aplikacji typu CRUD, narzut związany z implementacją CQRS może być nieuzasadniony.

CQRS a Event Sourcing

CQRS jest często stosowany w połączeniu z innym wzorcem architektonicznym – Event Sourcingiem, gdzie stan systemu nie jest przechowywany bezpośrednio, lecz rekonstruowany na podstawie sekwencji zdarzeń (eventów) opisujących wszystkie zmiany, jakie zaszły w systemie. Event Sourcing naturalnie wspiera model zapisu w CQRS i ułatwia synchronizację z modelem odczytu.

Podsumowanie

CQRS to potężny wzorzec architektoniczny, który poprzez rozdzielenie operacji zapisu (poleceń) i odczytu (zapytań) pozwala na tworzenie bardziej skalowalnych, wydajnych i elastycznych systemów, zwłaszcza w przypadku złożonych domen biznesowych. Wprowadza on jednak dodatkową złożoność i wymaga świadomego zarządzania spójnością danych, dlatego powinien być stosowany tam, gdzie korzyści przewyższają koszty implementacji.