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EventStore文件存儲(chǔ)設(shè)計(jì)詳解

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背景

ENode是一個(gè)CQRS+Event Sourcing架構(gòu)的開(kāi)發(fā)框架,Event Sourcing需要持久化事件,事件可以持久化在DB,但是DB由于面向的是CRUD場(chǎng)景,是針對(duì)數(shù)據(jù)會(huì)不斷修改或刪除的場(chǎng)景,所以內(nèi)部實(shí)現(xiàn)會(huì)比較復(fù)雜,性能也相對(duì)比較低。而Event Store實(shí)際上對(duì)數(shù)據(jù)只有新增和查詢的需求,所以我想為Event Sourcing的場(chǎng)景針對(duì)性的實(shí)現(xiàn)一個(gè)Event Store??戳艘幌聵I(yè)界的一些實(shí)現(xiàn),感覺(jué)都沒(méi)有達(dá)到我的期望,所以想自己動(dòng)手實(shí)現(xiàn)一個(gè)。下面是我構(gòu)思的一個(gè)Event Store的單機(jī)版應(yīng)該要具備的能力以及對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)方案,分享出來(lái)和大家討論。

一、需求概述

•存儲(chǔ)聚合根的事件數(shù)據(jù)
•支持事件的版本并發(fā)控制,新事件的版本號(hào)必須是當(dāng)前版本號(hào)+1
•支持命令重復(fù)判斷,即不可以處理重復(fù)命令產(chǎn)生的事件
•支持按聚合根ID查詢?cè)摼酆细乃惺录?br /> •支持按聚合根ID+事件版本號(hào)查詢指定的事件
•支持按命令I(lǐng)D查詢?cè)撁顚?duì)應(yīng)的事件數(shù)據(jù)
•高性能,寫(xiě)入要盡量快,查詢要盡量快

二、事件數(shù)據(jù)格式

{
 "aggregateRootId": "",   //聚合根ID
 "aggregateRootType": "",  //聚合根類型
 "eventVersion": "",    //事件版本號(hào)
 "eventTime": "",      //事件發(fā)生時(shí)間
 "eventData": "",      //事件數(shù)據(jù),JSON格式
 "commandId": "",      //產(chǎn)生該事件的命令I(lǐng)D
 "commandTime": ""     //產(chǎn)生該事件的命令產(chǎn)生時(shí)間
}

三、存儲(chǔ)設(shè)計(jì)

1、核心內(nèi)存存儲(chǔ)設(shè)計(jì)

•遵循內(nèi)存只存儲(chǔ)索引數(shù)據(jù)的原則,盡量充分利用內(nèi)存;
•aggregateLatestVersionDict,存儲(chǔ)每個(gè)聚合根的最大事件版本號(hào) ◦key:aggregateRootId,聚合根ID
◦value: ◦eventVersion,當(dāng)前聚合根的最新事件的版本號(hào),也即當(dāng)前聚合根的版本號(hào)
◦eventTime,事件產(chǎn)生時(shí)間
◦eventPosition,事件在事件數(shù)據(jù)文件中的位置

•commandIdDict,存儲(chǔ)命令索引 ◦key:commandId,命令I(lǐng)D
◦value: ◦commandTime,命令產(chǎn)生時(shí)間
◦eventPosition,命令對(duì)應(yīng)的事件在事件數(shù)據(jù)文件中的位置

2、物理存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)

•事件數(shù)據(jù):eventData,單條數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu):

{
 "aggregateRootId": "",   //聚合根ID
 "aggregateRootType": "",  //聚合根類型
 "eventVersion": "",    //事件版本號(hào)
 "eventTime": "",      //事件發(fā)生時(shí)間
 "eventData": "",      //事件數(shù)據(jù),JSON格式
 "commandId": "",      //產(chǎn)生該事件的命令I(lǐng)D
 "commandTime": "",     //產(chǎn)生該事件的命令產(chǎn)生的事件
 "previousEventPosition": ""http://前一個(gè)事件在事件文件中的位置
}

•事件索引:eventIndex,單條數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu):

{
 "aggregateRootId": "",   //聚合根ID
 "eventVersion": "",    //事件版本號(hào)
 "eventTime": "",      //事件產(chǎn)生時(shí)間
 "eventPosition": "",    //事件在事件數(shù)據(jù)文件中的位置
}

•命令索引:commandIndex,存儲(chǔ)內(nèi)容:存儲(chǔ)所有命令的ID及其對(duì)應(yīng)的事件所在文件的位置

{
 "commandId": "",    //聚合根ID
 "commandTime": "",   //命令產(chǎn)生時(shí)間
 "eventPosition": "",  //事件在事件數(shù)據(jù)文件中的位置
}

3、事件數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

•同步順序?qū)慹ventDataChunk文件,一個(gè)文件大小為1GB,寫(xiě)滿一個(gè)文件后寫(xiě)入下一個(gè)文件;
•寫(xiě)入每個(gè)事件時(shí),同時(shí)寫(xiě)入當(dāng)前事件的前一個(gè)事件所在的文件位置,以便將來(lái)可以一次性將某個(gè)聚合根的所有事件從文件查找出來(lái);

4、事件索引存儲(chǔ)

•異步順序?qū)慹ventIndexChunk文件,一個(gè)文件大小為1GB,寫(xiě)滿一個(gè)文件后寫(xiě)入下一個(gè)文件;
•對(duì)于已經(jīng)寫(xiě)滿的不會(huì)再變化的文件的內(nèi)容,使用后臺(tái)線程進(jìn)行B+樹(shù)索引整理,索引的排序依據(jù)是聚合根ID+事件版本號(hào);B+樹(shù)設(shè)計(jì)為3層,根節(jié)點(diǎn)包含1000個(gè)子節(jié)點(diǎn),每個(gè)子節(jié)點(diǎn)再包含1000個(gè)子節(jié)點(diǎn),這樣葉子節(jié)點(diǎn)共有100W個(gè)。每個(gè)葉子節(jié)點(diǎn)我們保存20個(gè)版本索引,則單個(gè)文件共可保存最多2000W個(gè)版本索引,10個(gè)文件為2億個(gè)版本索引;單機(jī)存儲(chǔ)2億個(gè)事件索引,應(yīng)該可以滿足大部分應(yīng)用場(chǎng)景了;3層,則查找任意一個(gè)節(jié)點(diǎn),只需要3次IO訪問(wèn);
•由于是后臺(tái)線程對(duì)已經(jīng)寫(xiě)完的文件進(jìn)行B+樹(shù)索引整理,B+樹(shù)是在內(nèi)存建立,建立完成后,將最新的內(nèi)容寫(xiě)入新文件,原子替換老的eventIndexChunk文件;所以,這塊的邏輯處理應(yīng)該不會(huì)對(duì)服務(wù)的主邏輯產(chǎn)生較大的影響;
•采用BloomFilter優(yōu)化查詢性能,使用BloomFilter來(lái)快速判斷某個(gè)eventIndexChunk文件中是否包含某個(gè)聚合根ID,如果不在,則不用從B+樹(shù)去檢索該聚合根的版本號(hào)了;如果在,則取檢索;通過(guò)這個(gè)設(shè)計(jì),當(dāng)我們要獲取某個(gè)聚合根的最大版本號(hào)時(shí),不需要對(duì)每個(gè)eventIndexChunk文件進(jìn)行B+樹(shù)查詢,而是先通過(guò)BloomFilter快速判斷當(dāng)前的eventIndexChunk文件是否包含該聚合根的信息,大大提升檢索效率;BloomFilter的二進(jìn)制Bit數(shù)據(jù)占用內(nèi)存小,可以在每個(gè)eventIndexChunk文件被掃描時(shí),和文件頭的信息一起加載到內(nèi)存;

5、命令索引存儲(chǔ)

•異步順序?qū)慶ommandIndexChunk文件,一個(gè)文件大小為1GB,寫(xiě)滿一個(gè)文件后寫(xiě)入下一個(gè)文件;
•同事件索引存儲(chǔ),進(jìn)行B+樹(shù)索引建立,索引的排序依據(jù)是命令I(lǐng)D;
•同事件索引存儲(chǔ),采用BloomFilter優(yōu)化查詢性能;

四、框架邏輯設(shè)計(jì)

1、查詢某個(gè)聚合根的最大版本號(hào)

•EventStore啟動(dòng)時(shí),會(huì)加載所有的eventIndexChunk文件的元數(shù)據(jù)到內(nèi)存,比如文件號(hào)、文件頭、BloomFilter等信息,但不真實(shí)加載文件內(nèi)容,文件數(shù)不會(huì)太多,最多也就幾十個(gè);
•根據(jù)聚合根ID+BloomFilter算法,快速確定應(yīng)該到哪個(gè)eventIndexChunk文件中去查找該聚合根的最新版本號(hào),eventIndexChunk文件從新到舊遍歷,因?yàn)槟硞€(gè)聚合根ID的最大版本號(hào)一定是在最新的eventIndexChunk文件中的;
•在找到的eventIndexChunk中使用B+樹(shù)查找算法,找到對(duì)應(yīng)的葉子節(jié)點(diǎn);
•在找到的葉子節(jié)點(diǎn),使用二分查找算法(由于單個(gè)節(jié)點(diǎn)的聚合根ID不多,順序查找即可),找到指定聚合根的最新版本號(hào);

2、查詢某個(gè)聚合根的所有事件

•先通過(guò)上面的算法找出該聚合根的最大版本號(hào)的事件在事件數(shù)據(jù)文件中的位置;
•然后從該位置獲取事件完整數(shù)據(jù);
•再根據(jù)事件數(shù)據(jù)中記錄的上一個(gè)事件在事件數(shù)據(jù)文件中的位置,查找上一個(gè)事件的數(shù)據(jù);
•以此類推,直到找到該聚合根的第一個(gè)事件的數(shù)據(jù);

3、查詢某個(gè)命令對(duì)應(yīng)的事件數(shù)據(jù)

•先嘗試從內(nèi)存查詢?cè)撁畹乃饕畔?,如果存在,則直接獲取該命令對(duì)應(yīng)的事件在事件數(shù)據(jù)文件中的位置,即eventPosition;如果不存在,則嘗試從命令的索引文件中查找,結(jié)合BloomFilter和B+樹(shù)查找算法進(jìn)行查找;
•如果找到了eventPosition,則根據(jù)eventPosition到事件數(shù)據(jù)文件中查找對(duì)應(yīng)的事件數(shù)據(jù)即可;如果未找到,則返回空;

4、追加一個(gè)新事件的處理邏輯

•根據(jù)aggregateLatestVersionDict判斷事件版本號(hào)是否合法,必須是聚合根的當(dāng)前版本號(hào)+1,如果當(dāng)前版本號(hào)不存在,則首先嘗試從eventIndexChunk文件查找當(dāng)前聚合根的最大版本號(hào),如果還是查找不到,說(shuō)明當(dāng)前聚合根確實(shí)不存在任何事件,則當(dāng)前事件版本號(hào)必須為1;
•根據(jù)commandIdDict判斷命令I(lǐng)D是否重復(fù),如果commandIdDict中不存在該命令,嘗試從commandIndexChunk文件中查找,也是B+樹(shù)的方式;這里需要設(shè)計(jì)一個(gè)配置項(xiàng),讓開(kāi)發(fā)者配置是否需要繼續(xù)從commandIndexChunk文件查找命令I(lǐng)D。有時(shí)我們只希望從內(nèi)存查找即可,不希望再?gòu)拇疟P(pán)查找了,因?yàn)榕袛嗝钍欠裰貜?fù)我們很多時(shí)候只希望檢查最近一段時(shí)間內(nèi)的命令,檢查全部命令代價(jià)過(guò)大,意義也不是很大;
•如果事件的版本號(hào)合法、命令I(lǐng)D不重復(fù),則Append的方式寫(xiě)入事件數(shù)據(jù)到eventDataChunk;
•寫(xiě)入完成后,更新aggregateLatestVersionDict、commandIdDict,、BloomFilter的Bit數(shù)組,以及將當(dāng)前的事件放入內(nèi)存的一個(gè)雙緩沖隊(duì)列;隊(duì)列消費(fèi)者異步批量將事件索引和命令索引寫(xiě)入對(duì)應(yīng)的索引文件;
•返回事件寫(xiě)入結(jié)果;

5、其他邏輯

•異步線程定時(shí)批量持久化事件索引;
•異步線程定時(shí)批量持久化命令索引;
•異步線程定時(shí)清理不需要放在內(nèi)存的聚合根最新版本號(hào)信息(aggregateLatestVersionDict中的key),根據(jù)eventTime判斷,只保留最近1周有過(guò)變化(產(chǎn)生過(guò)事件)的聚合根;
•異步線程定時(shí)清理不需要放在內(nèi)存的命令索引(commandIdDict中的key),根據(jù)commandTime判斷,只保留最近1周的命令I(lǐng)D;
•異步線程定時(shí)進(jìn)行事件索引和命令索引的B+樹(shù)索引的建立,即對(duì)已經(jīng)寫(xiě)入完成的eventIndexChunk和commandIndexChunk文件的內(nèi)部重構(gòu);
•eventIndexChunk和commandIndexChunk文件標(biāo)記為寫(xiě)入完成前,要把BloomFilter的Bit數(shù)組內(nèi)容寫(xiě)入文件中;
•其他EventStore的啟動(dòng)邏輯,比如啟動(dòng)時(shí)加載一定數(shù)量的索引數(shù)據(jù)到內(nèi)存,以及索引數(shù)據(jù)相比事件數(shù)據(jù)是否有漏掉或無(wú)效的檢查;
•其他邏輯支持,如支持聚合根的快照存儲(chǔ),從文件查找數(shù)據(jù)時(shí),如果文件的B+樹(shù)索引信息還未建立,則需要進(jìn)行全文掃碼;

總結(jié)

以上所述是小編給大家介紹的EventStore文件存儲(chǔ)設(shè)計(jì)詳解,希望對(duì)大家有所幫助,如果大家有任何疑問(wèn)請(qǐng)給我留言,小編會(huì)及時(shí)回復(fù)大家的。在此也非常感謝大家對(duì)腳本之家網(wǎng)站的支持!
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