Category: System Design

  • Cómo usar el patrón CQRS para mejorar escalabilidad y rendimiento

    Cómo usar el patrón CQRS para mejorar escalabilidad y rendimiento

    Patrón de diseño CQRS: cuándo usarlo y por qué no es para todos

    Tiempo estimado de lectura: 4 min

    Ideas clave

    • Separa escritura (Commands) y lectura (Queries) para optimizar modelos y almacenamiento.
    • Beneficia escalado de lecturas y vistas especializadas, pero introduce consistencia eventual y complejidad operativa.
    • Úsalo cuando el ratio lectura/escritura sea muy alto o el dominio requiera vistas múltiples o reglas complejas.

    ¿Quieres escalar lecturas sin romper transacciones? El patrón de diseño CQRS te puede salvar —o hundir— dependiendo de cómo lo uses. Aquí tienes la guía técnica, sin adornos, con ejemplos y criterios claros para decidir.

    En las primeras líneas: el patrón de diseño CQRS separa explícitamente escritura (Commands) y lectura (Queries). Esa separación permite optimizar cada lado con un modelo y almacenamiento distinto, pero introduce consistencia eventual y complejidad operativa.

    Resumen rápido (lectores con prisa)

    CQRS separa operaciones que modifican estado (Commands) de las que leen datos (Queries).

    Úsalo cuando necesites escalado de lecturas, vistas desnormalizadas o múltiples proyecciones por consumidor.

    Introduce consistencia eventual y mayor complejidad operativa (event bus, idempotencia, reintentos).

    Implementación típica: write model ACID + event bus + proyectores + read model optimizado.

    Patrón de diseño CQRS: ¿qué es y cómo funciona?

    CQRS (Command Query Responsibility Segregation) extiende el principio CQS de Bertrand Meyer a nivel arquitectónico. La idea es sencilla:

    • Commands = intenciones que cambian estado (ej. CrearPedido).
    • Queries = lecturas sin efectos secundarios (ej. ObtenerPedidosUsuario).

    Arquitectura típica

    • Lado de escritura: valida reglas de negocio, persiste en DB normalizada (ACID) y publica eventos.
    • Bus de eventos: Event bus recomendado (Kafka, RabbitMQ o SQS transportan los eventos).
    • Proyectores (projectors): consumen eventos y actualizan vistas desnormalizadas.
    • Lado de lectura: lee desde vistas optimizadas (Elasticsearch, MongoDB, Redis).

    Referencia conceptual: Referencia conceptual

    Ejemplo práctico (TypeScript, simplificado)

    Command side

    Command side:

    class CrearPedidoCommand { constructor(public usuarioId:string, public items:any[]){ } }
    
    class PedidoHandler {
      async execute(cmd: CrearPedidoCommand){
        const pedido = PedidoFactory.crear(cmd);
        await writeRepo.save(pedido); // BD transaccional
        eventBus.publish(new PedidoCreadoEvent(pedido.id, pedido.snapshot()));
      }
    }

    Query side (proyector)

    Query side (proyector):

    eventBus.subscribe('PedidoCreado', async (evt) => {
      await readRepo.upsert({ id: evt.pedidoId, usuarioId: evt.usuarioId, total: evt.total });
    });

    La UI consume readRepo: consultas rápidas, sin joins.

    Por qué usar CQRS: beneficios reales

    • Escalado independiente: replicas de lectura que soportan millones de consultas sin tocar la base transaccional.
    • Consultas ultrarrápidas: vistas pre-agg y desnormalizadas adaptadas a cada cliente.
    • Lógica de dominio limpia: los comandos alojan reglas complejas sin ensuciar las consultas.
    • Seguridad y límites: segmentas permisos entre escritura y lectura.

    Stack sugerido

    El coste: por qué no es para todos

    CQRS trae dos impuestos que muchos subestiman:

    1. Consistencia eventual. Tras un comando exitoso, la vista puede tardar en actualizarse. La UI y procesos deben tolerar ese lag (read-your-writes, polling, optimistic updates).
    2. Complejidad operativa. Monitoreo del bus, reintentos, idempotencia, versionado de eventos, proyecciones huérfanas. Debuggear fallos distribuidos se vuelve un arte oscuro.

    Señales de alarma: equipo pequeño, dominio CRUD simple, SLA que exige consistencia inmediata. En esos casos, CQRS es over-engineering.

    Cuándo aplicarlo (criterios claros)

    Usa CQRS solo si encajan al menos dos de estos casos:

    • Ratio lectura/escritura muy alto (p. ej. 100:1 o más).
    • Vistas múltiples y complejas que requieren pre-agrupación o formato distinto por consumidor.
    • Dominio con reglas de negocio complejas que complican las consultas si se mezclan.
    • Ya trabajas con arquitectura basada en eventos o Event Sourcing.

    Evítalo si:

    • Tu app es formularios + listados simples.
    • Tienes requisitos de consistencia inmediata estrictos.
    • No hay capacidad operativa para mantener infra distribuida.

    Migración práctica: cómo empezar sin detonarte

    1. Identifica el “hot path” de lecturas lentas (métricas p95/p99).
    2. Implementa un proyector que consuma eventos y mantenga una vista materializada mínima.
    3. Redirige esas consultas al read model gradualmente.
    4. Añade pruebas de integridad, idempotencia y observabilidad en el event bus.
    5. Solo entonces extiende el patrón a otros contextos.

    Herramientas útiles: Axon, EventStore, Kafka, y librerías CQRS como @nestjs/cqrs.

    Conclusión y siguiente paso

    El patrón de diseño CQRS te da independencia y rendimiento donde el modelo CRUD choca contra límites reales. Pero es cirugía mayor: pagas con latencia, operaciones y debugging distribuido. No lo adoptes por moda; adopta CQRS por necesidad demostrada.

    Empieza pequeño: crea una proyección, mide el lag, valida la experiencia de usuario. En el próximo artículo mostraré una migración paso a paso desde un endpoint CRUD hacia una vista materializada con Kafka y un proyector en Node.js.

    FAQ

    ¿Qué significa CQRS?

    CQRS es la segregación de responsabilidades entre Commands (operaciones que modifican estado) y Queries (operaciones de lectura sin efectos secundarios).

    ¿Cuándo es una buena idea implementarlo?

    Cuando tienes un ratio de lectura/escritura muy alto, múltiples vistas que requieren pre-agrupación o un dominio con reglas complejas que dificultan mezclar lectura y escritura en el mismo modelo.

    ¿Qué impacto tiene en la consistencia de datos?

    Introduce consistencia eventual: tras un comando exitoso las vistas pueden tardar en reflejar el cambio. La UI y procesos deben manejar ese lag explícitamente.

    ¿Qué componentes operativos debo considerar?

    Monitoreo del bus de eventos, manejo de reintentos, idempotencia, versionado de eventos, y la salud de las proyecciones son claves para operar CQRS en producción.

    ¿Puedo aplicar CQRS solo a partes de mi sistema?

    Sí. Es recomendable empezar por un “hot path” de lecturas lentas y migrar gradualmente a una vista materializada antes de ampliar el patrón.

    ¿Qué herramientas ayudan con CQRS y Event Sourcing?

    Herramientas mencionadas incluyen Kafka, Axon, EventStore y librerías como @nestjs/cqrs, así como bases de datos optimizadas para lectura como Elasticsearch o Redis.

  • Claves del Vocabulario en System Design

    Claves del Vocabulario en System Design

    Los términos más importantes de System Design

    Tiempo estimado de lectura: 7 min

    • Escalabilidad: crecer sin romperse.
    • Latency y Throughput: impactan la experiencia del usuario.
    • CAP Theorem: elige sabiamente entre consistencia y disponibilidad.
    • Caching: clave para reducir la latencia.
    • Observabilidad: mide y controla la eficacia del sistema.

    Tabla de contenidos

    Escalabilidad (Scale Up vs Scale Out)

    Escalabilidad es la capacidad de tu sistema para crecer sin romperse.

    • Scale up: añadir CPU/RAM a una máquina. Rápido, limitado.
    • Scale out: añadir más instancias. Potente, pero requiere distribución de estado.

    Decisión práctica: servicios sin estado → scale out. Bases de datos con mucho estado → planifica sharding y réplica.

    Referencia: PostgreSQL

    Latency y Throughput

    • Latency: tiempo por petición (ms). Afecta UX.
    • Throughput: operaciones por segundo. Afecta capacidad.

    Trade-off real: batching aumenta throughput y empeora latency. Define SLAs y optimiza según la prioridad del endpoint.

    Availability y Réplica

    Disponibilidad = porcentaje de tiempo activo (nueves). Redundancia y réplica aumentan availability pero generan complejidad de consistencia y latencia de replicación.

    CAP Theorem

    En fallas de red solo puedes elegir dos: Consistencia, Disponibilidad o Tolerancia a particiones. No es dogma, es un mapa de decisiones. Lee la base: CAP theorem

    ACID vs BASE

    • ACID: transacciones seguras (SQL, p. ej. PostgreSQL).
    • BASE: disponible y eventualmente consistente (NoSQL, p. ej. DynamoDB).

    Elige según la criticidad del dato (pagos → ACID; analytics → BASE).

    Sharding (Particionamiento)

    Fragmentar datos para escalar horizontalmente. Riesgo real: hot shards. Elige la clave de partición con criterio (evita userId secuenciales, usa hashing o ranges balanceados).

    Caching e Invalidación

    Cachés (Redis, Memcached) son la palanca más efectiva contra latencia, pero la invalidación es la bestia difícil. Documenta y automatiza políticas TTL y cache-busting.

    Load Balancer

    Distribuye tráfico (Layer 4 vs Layer 7). No subestimes la lógica de sticky sessions o afinidad cuando usas sessions en memoria.

    Message Queues y Backpressure

    Kafka o RabbitMQ permiten desacoplar y absorber picos. Implementa DLQ (Dead Letter Queue) para errores repetidos y evita perder mensajes.

    Idempotency

    Si tu endpoint procesa pagos o crea recursos, hazlo idempotente. Necesitas idempotency keys y almacenamiento de intentos para evitar duplicados.

    Observabilidad: métricas, logs y trazas

    Sin observabilidad estás volando a ciegas. Usa Prometheus + tracing distribuido. Mide percentiles (p50, p95, p99), no promedios.

    Rate Limiting y Protección de Costos

    Controla uso por usuario/service. Hoy es crítico para APIs con coste por uso (p. ej. modelos de IA). Implementa límites y circuit breakers.

    Consistencia de Datos entre sistemas (Eventual Consistency Patterns)

    Cuando sincronizas bases de datos y stores (por ejemplo, SQL + vector DB para RAG), diseña reconciliadores y explica expectativas de latencia a producto.

    Automatización y Orquestación (Workflows y Agentes)

    En sistemas modernos trabajas con pipelines y agentes: orquestadores como n8n o herramientas internas organizan procesos complejos sin reescribir la lógica en cada microservicio.

    Para equipos que construyen automations productivas y agentes de IA, Dominicode Labs ofrece plantillas y workflows listos para producción. Es útil si quieres pasar de prototipo a pipeline productivo con mejores prácticas en manejo de colas, rate limiting y observabilidad.

    Cómo usar este vocabulario como criterio técnico

    No memorices. Usa cada término para responder tres preguntas cuando diseñes:

    1. ¿Cuál es el peor fallo posible? (partición, hot shard, pérdida de mensajes)
    2. ¿Qué contrato de servicio necesito? (latency p95, availability)
    3. ¿Cuál es el coste y cómo se controla? (GPUs, requests por token, storage)

    Si tu respuesta no justifica la complejidad técnica, reduce alcance. MVPs necesitan simples decisiones: autenticación gestionada, base de datos relacional, caché selectivo. Escala cuando la métrica lo diga.

    Cierre: palabras que cambian decisiones

    Estas palabras no son jerga; son palancas. Domínalas y dejarás de reaccionar cuando algo falle: empezarás a diseñar con intención. El siguiente paso práctico es dibujar tu flujo de datos, marcar puntos de fallo y asignar un patrón a cada término: caché donde la latencia mata; cola donde el throughput supera la sincronía; réplica donde la disponibilidad vale cada centavo.

    Si quieres ejemplos aplicados y workflows reproducibles que conecten estas decisiones con agentes y automatización real, revisa Dominicode Labs y sus plantillas para llevar un diseño teórico a producción sin perder el control.

    FAQ

    La escalabilidad en systems design se refiere a la capacidad de un sistema para aumentar su capacidad y soporte sin comprometer su rendimiento. Se puede abordar mediante estrategias de Scale Up (mejora de hardware) o Scale Out (adición de más instancias).

    Es recomendable utilizar ACID cuando se manejan transacciones críticas, como en el caso de pagos. BASE es más adecuado para aplicaciones que requieren alta disponibilidad y pueden tolerar una consistencia eventual, como analíticas.

    El rate limiting se implementa controlando el número de solicitudes que un usuario o servicio puede hacer a un recurso en un periodo determinado. Se pueden usar mecanismos como tokens o circuit breakers para gestionar estos límites.

    Los hot shards son puntos de partición de datos que reciben una carga desproporcionada de solicitudes o transacciones, lo que puede causar cuellos de botella. Es importante elegir una estrategia de particionamiento que evite esta situación.

    El CAP Theorem establece que en condiciones de fallas de red, solo se puede garantizar la consistencia, disponibilidad o tolerancia a particiones, pero no las tres al mismo tiempo. Esto ayuda a guiar las decisiones de diseño de sistemas.

  • Entiende el System Design y su impacto en tu producto

    Entiende el System Design y su impacto en tu producto

    ¿Qué es el System Design? Guía esencial de arquitectura de software

    Tiempo estimado de lectura: 7 min

    • System Design es crucial para escalar y mantenerse operativo en picos de tráfico.
    • Incluye temas como escalabilidad, disponibilidad y latencia.
    • Implica tomar decisiones críticas que afectan la fiabilidad del sistema.
    • Componentes clave incluyen load balancers, cachés, y sistemas de observabilidad.
    • La era de la IA y automatización necesita un nuevo enfoque en el diseño de sistemas.

    Tabla de contenidos

    1. Introducción
    2. Definición y por qué importa
    3. Pilares fundamentales
    4. Componentes esenciales
    5. High-Level vs Low-Level Design
    6. System Design en la era de la IA y la automatización
    7. Dominicode Labs: dónde probar decisiones reales
    8. Ejemplo rápido que aclara todo
    9. Conclusión
    10. FAQ

    Introducción

    ¿Qué es el System Design? Es la disciplina que decide si tu producto sobrevive al éxito o se viene abajo la noche del pico de tráfico. No es diagramar bonitas cajas. Es anticipar fallos, balancear costos y tomar decisiones que otros llamarán “trade-offs” cuando exploten en producción.

    Definición y por qué importa

    System Design es el proceso de definir la arquitectura, los módulos, las interfaces y el modelo de datos de un sistema para cumplir requisitos funcionales y no funcionales (latencia, disponibilidad, coste). Va más allá del código: piensa en cómo escalarás, cómo recuperarás datos tras una caída y qué sucederá cuando el tráfico crezca 10x.

    Si solo preguntas “¿funciona?” eres táctico. Un system designer pregunta: “¿funcionará cuando tenga 100 veces más usuarios? ¿qué pasa si se cae la base de datos principal?” Esas preguntas separan a quien apaga incendios de quien los evita.

    Pilares fundamentales

    • Escalabilidad: Vertical vs horizontal. Subir RAM es fácil. Añadir nodos exige balanceadores y repensar estado.
    • Disponibilidad vs Consistencia: (CAP theorem). En sistemas distribuidos no puedes tenerlo todo: consistencia, disponibilidad y tolerancia a particiones simultáneamente. Decide según tu caso (Fuente).
    • Latencia y throughput: Latencia baja importa al usuario. Throughput importa al negocio. Tu diseño debe optimizar ambos según prioridades.
    • Tolerancia a fallos: Replicación, failover, circuit breakers y reintentos inteligentes no son opcionales. Son esenciales.
    • Modelado de datos: SQL para transacciones fuertes. NoSQL para volumen y flexibilidad. El modelo de datos dicta escalabilidad y complejidad operacional.

    Componentes esenciales

    • Load balancers: distribuyen tráfico y permiten escalado horizontal. (Ej. conceptos en AWS).
    • Caché: la forma más directa de mejorar latencia. Redis y Memcached son core (Fuente).
    • Bases de datos: PostgreSQL para ACID; Cassandra o MongoDB para escrituras masivas y distribución geográfica. Cada elección trae compromisos.
    • Colas de mensajes: desacoplan servicios y permiten resiliencia. Kafka y RabbitMQ son los patrones probados (Fuente).
    • Observabilidad: métricas, logs y traces. Si no puedes medir, no puedes mejorar.

    High-Level vs Low-Level Design

    HLD es la visión: qué componentes, cómo interactúan, límites y decisiones críticas. LLD es el detalle: cómo serializar, cómo manejar errores, qué librerías usar. Sobran buenos ingenieros que codifican bien (LLD) y faltan quienes piensan la totalidad (HLD). Necesitas las dos cosas.

    System Design en la era de la IA y la automatización

    Hoy no solo diseñas APIs y DBs. Diseñas pipelines que incluyen LLMs, agentes y workflows low-code. Integrar llamadas a OpenAI con latencias variables, orquestar n8n para tareas asíncronas o coordinar agentes autónomos añade nuevas dimensiones: consistencia eventual, control de costes y límites de terceros. Revisa n8n y las prácticas de integración con APIs de modelos (Fuente) antes de ponerlo en producción.

    Dominicode Labs: dónde probar decisiones reales

    Si tu sistema incluye automatización o IA, no basta con teoría. En Dominicode Labs trabajamos en arquitecturas híbridas: microservicios + workflows + agentes. ¿Por qué tiene sentido? Porque te permite validar trade-offs en entornos controlados: dónde colocar caché entre pasos, cómo reenviar eventos fallidos, cómo versionar prompts de modelos. Ofrecemos plantillas prácticas y consultoría para que tus diseños no sean solo “bonitos en la pizarra”.

    Ejemplo rápido que aclara todo

    Tienes una API que procesa documentos y usa un LLM para extraer datos. Opciones:

    • Síncrono: el usuario espera. Simple, pero latencia impredecible.
    • Asíncrono con cola: aceptas la petición, pones trabajo en Kafka, procesas y notificas. Más complejo, pero robusto.

    Decisión basada en requisitos: si la UX requiere inmediatez, invierte en caché y modelos rápidos; si prevalece la fiabilidad, orquesta con colas y reintentos.

    Conclusión

    System Design no es una materia de entrevistas. Es la mentalidad de anticipar fallos, calibrar compromisos y diseñar sistemas que crezcan sin romperse. No busques soluciones perfectas. Busca soluciones justas para tu contexto y que puedas iterar sin morir en intentos.

    Esto no acaba aquí. Empieza por mapear tus puntos de falla más críticos, prueba una alternativa en laboratorio y repite. Si quieres un punto de partida práctico, explora Dominicode Labs y prueba cómo tus decisiones se comportan con workflows reales. Apúntate a experimentar: la mejor arquitectura es la que comprendes cuando la depuras a las 3 a.m.

    FAQ

    ¿Qué es System Design?

    System Design es el proceso de definir los componentes y las relaciones dentro de un sistema para asegurarse de que cumpla con los requisitos esperados, tanto funcionales como no funcionales.

    ¿Por qué es importante?

    Es crucial para asegurar la escalabilidad, disponibilidad y rendimiento de un sistema, minimizando riesgos de fallos y maximizando la satisfacción del usuario.

    ¿Cuáles son los pilares fundamentales de un diseño de sistema?

    Los pilares son escalabilidad, disponibilidad vs consistencia, latencia y throughput, tolerancia a fallos, y modelado de datos. Cada uno de estos aspectos tiene un impacto significativo en la arquitectura del sistema.

    ¿Cómo se relacionan HLD y LLD?

    HLD proporciona la visión general del sistema, mientras que LLD se enfoca en los detalles técnicos sobre cómo implementar esa visión. Ambas son necesarias para un diseño efectivo.

    ¿Cómo puedo comenzar a experimentar con System Design?

    Puedes iniciar mapeando los puntos críticos de tu sistema y realizándolo en entornos controlados.