Kratos微服务框架下实现CQRS架构模式

Kratos微服务框架下实现CQRS架构模式

命令查询的责任分离Command Query Responsibility Segregation 通常被简化为 命令查询分离，即读写分离。

在特定的场景下，它可以提供更好的性能。但是，在强一致性方面，它并不能够保证。而且，还会带来认知负担。所以，实际运用上，需要谨慎。

什么是 CQRS

这个概念出自于 命令与查询分离（CQS, Command Query Separation），出自于1987 年 Bertrand Meyer 的 《面向对象软件构造》一书，其原始概念是我们可以把对象操作分为：命令（Command）和 查询（Query）两种形式。

• 命令（Command）：在执行之后，会改变对象的状态。
• 查询（Query）：仅仅是查看对象的数据，而不会对对象产生改变。

而 命令查询的责任分离Command Query Responsibility Segregation (简称CQRS)模式是一种架构体系模式，能够使改变模型的状态的命令和模型状态的查询实现分离。

在单体应用时代，它是读写分离:

而在微服务的时代，就变成了命令查询的责任分离:

读写分离解决了什么？

数据库的读写分离就是：将数据库分为了主从库，一个主库用于写数据，多个从库完成读数据的操作，主从库之间通过某种机制进行数据的同步。

大多数互联网业务，往往读多写少。这时候，数据库的读会首先成为数据库的瓶颈。这时，如果我们希望能够线性的提升数据库的读性能，消除读写锁冲突从而提升数据库的写性能，那么就可以使用读写分离的架构：主从，主主等。

MySQL用的最多的就是主从，主数据库通过BinLog同步到从数据库。这就产生了一个问题，数据不一致问题。如果写数据的压力很大，binlog就会拥塞，从库数据更新不及时，就会读到老旧的脏数据。所以这个方案局限了它的应用范围：只有对一致性要求不高的场景才好使。比如，日志查询，报表等。

使用 CQRS 有什么好处？

使用 CQRS 的主要好处包括：

1. 灵活的扩展——读写数据存储可以根据需求独立扩展。
2. 简单查询——由于读取和写入的数据模型是分开的，读取数据模型可以设计成避免复杂查询的方式。
3. 提高性能——通过优化读取操作并将数据存储副本放置在不同的地理位置，读取繁重的操作可以显着提高性能。

使用 CQRS 的缺点是什么？

1. 复杂性——事件驱动的系统构建和维护起来很复杂。
2. 一致性——CQRS 和事件驱动架构旨在确保数据在所有涉及的系统中保持一致，但在消息失败的情况下，读取数据库将不同步。

实现CQRS

在这里讨论是物联网的时序数据的存取场景。

我们分为两个微服务：

日志查询服务(kratos.logger.service)

主要是开放了API用于查询数据库，获取日志数据。

日志写入服务(kratos.logger.job)

订阅Kafka的日志数据写入Topic，写入到时序数据库中去。

Docker部署开发服务器

TimeScaleDB

docker pull timescale/timescaledb:latest-pg14
docker pull timescale/timescaledb-postgis:latest-pg13
docker pull timescale/pg_prometheus:latest-pg11docker run -itd \--name timescale-test \-p 5432:5432 \-e POSTGRES_PASSWORD=123456 \timescale/timescaledb-postgis:latest-pg13

Kafka

docker pull bitnami/kafka:latest
docker pull bitnami/zookeeper:latest
docker pull hlebalbau/kafka-manager:latestdocker run -itd \--name zookeeper-test \-p 2181:2181 \-e ALLOW_ANONYMOUS_LOGIN=yes \bitnami/zookeeper:latestdocker run -itd \--name kafka-standalone \--link zookeeper-test \-p 9092:9092 \-v /home/data/kafka:/bitnami/kafka \-e KAFKA_BROKER_ID=1 \-e KAFKA_LISTENERS=PLAINTEXT://:9092 \-e KAFKA_ADVERTISED_LISTENERS=PLAINTEXT://127.0.0.1:9092 \-e KAFKA_ZOOKEEPER_CONNECT=zookeeper-test:2181 \-e ALLOW_PLAINTEXT_LISTENER=yes \--user root \bitnami/kafka:latestdocker run -itd \-p 9000:9000  \-e ZK_HOSTS="localhost:2181" \hlebalbau/kafka-manager:latest

Consul

docker pull bitnami/consul:latestdocker run -itd \--name consul-server-standalone \-p 8300:8300 \-p 8500:8500 \-p 8600:8600/udp \-e CONSUL_BIND_INTERFACE='eth0' \-e CONSUL_AGENT_MODE=server \-e CONSUL_ENABLE_UI=true \-e CONSUL_BOOTSTRAP_EXPECT=1 \-e CONSUL_CLIENT_LAN_ADDRESS=0.0.0.0 \bitnami/consul:latest

Jaeger

docker pull jaegertracing/all-in-one:latestdocker run -d \--name jaeger \-e COLLECTOR_ZIPKIN_HOST_PORT=:9411 \-p 5775:5775/udp \-p 6831:6831/udp \-p 6832:6832/udp \-p 5778:5778 \-p 16686:16686 \-p 14268:14268 \-p 14250:14250 \-p 9411:9411 \jaegertracing/all-in-one:latest

测试

下载工具

• Postman
• Offset Explorer

进行测试

测试写

使用Offset Explorer 模拟设备，向 Topic logger.sensor.ts发送JSON数据:

[{"ts": 1646409307, "sensor_id": 1, "temperature":30, "cpu":20}]

测试读

使用Postman向日志服务发起gRPC请求进行查询。

技术栈

• Kratos
• TimeScaleDB
• Kafka
• Consul
• Jaeger
• Entgo

实例代码

• Kratos Examples

参考资料

• 淺談 CQRS 的實現方法
• 淺談微服務拆分原理
• 详解 CQRS 架构模式