아키텍처 패턴 시리즈 17: CQRS (Command Query Responsibility Segregation)

CQRS(Command Query Responsibility Segregation)은 명령(Command)과 조회(Query)를 분리하여 시스템 설계를 단순화하고 성능과 확장성을 높이는 아키텍처 패턴이다.
“쓰기와 읽기의 책임 분리”라는 개념을 중심으로, 두 가지 작업의 요구사항을 독립적으로 처리한다.

CQRS의 필요성

다음과 같은 문제를 해결하기 위해 CQRS가 도입된다:

복잡한 비즈니스 로직: 데이터 변경(쓰기)과 데이터 조회(읽기)의 요구사항이 서로 충돌하거나 복잡성이 증가할 때.
성능 병목 현상: 동일한 데이터 모델과 데이터베이스를 쓰기와 읽기에 동시에 사용할 때 성능 저하.
확장성 제약: 쓰기와 읽기를 분리하지 않을 경우, 시스템 확장에 한계 발생.

예시: 전자상거래 시스템

전자상거래 시스템에서 다음과 같은 작업이 수행된다고 가정하자:

쓰기 작업: 주문 생성, 재고 업데이트.
읽기 작업: 주문 내역 조회, 상품 목록 조회.

쓰기와 읽기를 분리하면 각 작업의 요구사항에 최적화된 데이터 모델을 사용하여 성능과 확장성을 개선할 수 있다.

CQRS의 구조

주요 컴포넌트

명령(Command): 데이터 변경 작업 (예: 생성, 수정, 삭제).
조회(Query): 데이터 검색 작업 (예: 조회, 필터링).
명령 모델(Command Model): 데이터 변경에 최적화된 모델.
조회 모델(Query Model): 데이터 조회에 최적화된 모델.

구조 다이어그램

[Command Input] ---> [Command Model] ---> [Write Database]
                  \                          ^
                   \                        /
                    \                      /
                     --> [Query Model] --> [Read Database]
                              |
                        [Query Input]

동작 원리

명령 모델은 데이터를 변경하며, 이를 쓰기 전용 데이터베이스에 저장.
조회 모델은 읽기 전용 데이터베이스를 사용하여 데이터를 반환.
쓰기 데이터와 읽기 데이터를 비동기적으로 동기화.

CQRS의 구현 예시

주문 관리 시스템 구현

1. 명령 모델 (Command Model)

주문 생성 서비스:

// 도메인 모델: Order
public class Order {
    private String id;
    private String product;
    private int quantity;

    // 생성자 및 getter/setter
    public Order(String id, String product, int quantity) {
        this.id = id;
        this.product = product;
        this.quantity = quantity;
    }
}

// 명령 처리 서비스
public class OrderCommandService {
    private final OrderRepository repository;

    public OrderCommandService(OrderRepository repository) {
        this.repository = repository;
    }

    public void createOrder(Order order) {
        repository.save(order);
    }
}

2. 조회 모델 (Query Model)

주문 조회 서비스:

// 조회 DTO
public class OrderDTO {
    private String id;
    private String product;
    private int quantity;

    public OrderDTO(String id, String product, int quantity) {
        this.id = id;
        this.product = product;
        this.quantity = quantity;
    }

    // getter만 제공
}

// 조회 처리 서비스
public class OrderQueryService {
    private final OrderReadRepository repository;

    public OrderQueryService(OrderReadRepository repository) {
        this.repository = repository;
    }

    public List<OrderDTO> getOrders() {
        return repository.findAll();
    }
}

3. 저장소 구현

// 쓰기 전용 저장소
public interface OrderRepository {
    void save(Order order);
}

// 읽기 전용 저장소
public interface OrderReadRepository {
    List<OrderDTO> findAll();
}

CQRS 동작 흐름

명령 요청: 클라이언트는 OrderCommandService를 호출하여 주문을 생성.
쓰기 저장소 업데이트: OrderRepository가 쓰기 데이터베이스를 갱신.
비동기 동기화: 쓰기 데이터베이스의 변경 사항이 읽기 데이터베이스로 복제.
조회 요청: 클라이언트는 OrderQueryService를 호출하여 주문 목록을 조회.

CQRS의 장점

성능 최적화: 쓰기와 읽기를 각각 최적화할 수 있어 성능이 향상.
확장성: 쓰기와 읽기를 독립적으로 확장 가능.
복잡성 감소: 쓰기와 읽기의 요구사항을 분리하여 코드 복잡성을 낮춤.
테스트 용이성: 쓰기와 읽기를 별도로 테스트 가능.

CQRS의 단점

구현 복잡성: 쓰기와 읽기 모델의 분리로 설계와 구현이 복잡.
데이터 동기화 문제: 쓰기 데이터와 읽기 데이터 간의 비동기 동기화로 인해 잠재적 일관성 문제 발생.
초기 비용: 두 데이터 모델과 두 데이터베이스를 유지해야 하므로 초기 설정 비용이 증가.

마무리

CQRS는 성능과 확장성 향상이 필요한 시스템에서 특히 유용하다.
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