命令查询职责分离 (CQRS)

CQRS 的最初需求

多年来，传统的 CRUD（创建、读取、更新、删除）模式一直是系统架构的支柱。在 CRUD 中，读取和写入操作通常由相同的数据模型和相同的数据库模式处理。虽然这种方法简单直观，但随着系统规模的扩大和需求变得更加复杂，它的效率就会降低。

例如，考虑一个拥有数百万用户的大型电子商务应用程序。该系统可能面临相互冲突的需求：它需要快速读取产品详细信息、评论和用户配置文件，但它还必须有效处理数千笔交易、库存更新和订单下达。随着读取和写入操作的增长，对两者使用单一模型可能会导致瓶颈，影响性能和用户体验。

CQRS 模式的基础知识

CQRS 的引入是为了解决这些扩展挑战。该模式的本质就在于它的名字——命令查询职责分离。在这里，命令负责系统状态的任何更改（例如下订单或更新用户配置文件），而查询则处理数据检索，没有任何副作用。

在 CQRS 系统中，这两个操作被视为完全不同的职责，通常具有单独的数据模型、数据库，甚至单独的服务器或服务。这使得每个操作都可以独立于另一个进行调整、缩放和维护，并与每个操作的特定需求保持一致。

CQRS 组件

命令

命令是在系统内执行操作或更改的指令组件。它们的命名应反映意图和上下文，例如PlaceOrder或UpdateUserProfile。重要的是，命令应该负责更改，因此不应返回数据。进一步探索命令如何处理验证、授权和业务逻辑将阐明它们在 CQRS 模式中的角色。

查询

另一方面，查询处理所有数据请求操作。重点可能在于如何构建这些来提供针对特定用例定制的优化的、非规范化的数据视图。您可以深入研究构建和优化查询服务的不同策略，以处理潜在的复杂读取模型。

命令和查询处理程序

处理程序充当促进命令和查询执行的代理。命令处理程序负责执行与数据突变相关的逻辑，同时确保遵守验证和业务规则。查询处理程序管理数据的检索，可能涉及复杂的聚合或连接以形成请求的读取模型。

单数据库与双数据库方法

单一数据库

在此模型中，命令和查询操作都在单个数据库上执行，但具有不同的模型或模式。即使这两个操作共享相同的物理存储，它们也可能使用针对其特定要求而优化的不同表、视图或索引。

它可以表示如下：

好处

• 简化基础设施并减少开销

• 立即一致性，因为写入和读取操作之间没有延迟

权衡

• 在大量并发操作期间，共享资源仍然可能成为瓶颈。

• 独立调整和缩放操作的灵活性较低

双数据库方法

在这里，命令和查询操作完全分开，使用两个不同的数据库或存储系统。写数据库专用于处理命令，而读数据库则服务于查询操作。必须添加手柄同步系统。

它可以表示如下：

好处

• 每个操作的单独调整、缩放和优化

• 每个数据库有可能托管在不同的服务器或服务上，分配负载；数据库解决方案也可能有所不同，以便为特定需求提供更多的模块化。

权衡

• 为确保两个数据库之间的数据一致性带来了复杂性

• 需要同步机制来桥接写入和读取数据库之间潜在的错位或延迟：例如，写入操作可能会更新命令数据库，但读取数据库可能不会立即反映这些更改。为了解决这个问题，同步技术的范围可以从简单的轮询到更复杂的方法，例如事件源，其中修改被捕获为一系列事件并重放以更新读取的数据库。

单一数据库方法提供了简单性；双数据库配置提供了更大的灵活性和可扩展性，但代价是增加了复杂性。这些方法之间的选择取决于相关系统的具体要求和挑战，特别是围绕性能需求和一致性要求。

CQRS 模式的优点和权衡

好处

• 性能优化：通过分离读写逻辑，可以独立扩展和优化各个方面。例如，如果系统读取量很大，您可以分配更多资源来处理查询，而不会因写入操作的需求而陷入困境。

• 灵活性和可扩展性：通过单独的读取和写入模型，可以更轻松地在一个模型中引入更改，而不会影响另一个模型。这种隔离不仅可以实现更敏捷的开发和更轻松的可扩展性，还可以针对与急切实体加载相关的常见问题提供保护。通过明确地处理读取和写入，可以优化系统以避免不必要的数据加载，从而提高性能并减少资源消耗。

• 简化的代码库：分离命令和查询逻辑可以使代码库更易于维护且不易出错。每个模型都有明确的职责，减少了由于相互交织的逻辑而引入错误的可能性。

权衡

• 数据一致性：由于读写模型可能不同，实现数据一致性可能具有挑战性。CQRS 通常与“最终一致性”模型齐头并进，这可能并不适合所有应用程序。

• 复杂性开销：引入 CQRS 会增加复杂性，尤其是与事件溯源等其他模式配合使用时。评估所获得的好处是否超过增加的复杂性至关重要。

• 增加开发工作量：拥有独立的读写模型本质上意味着维护系统的两个不同部分。这会增加初始开发工作量以及持续的维护开销。

结论

CQRS 提供了一种变革性的数据管理方法，在性能、可扩展性和代码清晰度方面带来了显着的优势。然而，这并不是灵丹妙药。与所有架构决策一样，采用 CQRS 应该是一个经过深思熟虑的选择，要考虑到它的好处和它带来的挑战。对于可扩展性和性能至关重要且可以接受权衡的系统，CQRS 可以改变游戏规则，将系统的稳健性和响应能力提升到新的高度。

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作者：Artem Artemev

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