本章從 source of truth 的責任分層開始、引入 CQRS / event sourcing / materialized view 等模式、最後處理四種 query 邊界的設計。讀完後讀者能回答：哪些資料是正式狀態、什麼時候該分讀寫 model、materialized view 怎麼用、replica lag 怎麼影響 query。

State Ownership

State ownership 的責任是判斷哪些資料是 source of truth、哪些資料屬於 cache、search index、event log 或報表副本。正式狀態會影響交易結果、權限判斷、對帳與客服修復、因此需要清楚的 owner、schema、驗證方式與變更流程。

訂單狀態、付款狀態、會員方案、權限授權與發票紀錄通常屬於正式狀態。商品搜尋索引、快取值、統計摘要與推薦結果通常是派生狀態；派生狀態可以錯過短暫更新、但正式狀態需要能被追溯、修復與稽核。

Canonical State vs Derived State

Canonical state 的特徵：

• 業務決策依據（付款、權限）
• 不能從其他地方重建（一旦丟、無法找回）
• 需要 audit log、point-in-time recovery、backup
• 通常在 OLTP DB（PostgreSQL / Aurora / Spanner）

Derived state 的特徵：

• 從 canonical 推算出來
• 可以「rebuild」（lazy 或 eager）
• 失效可接受（用戶可能看到舊的）
• 通常在 cache / search / analytics store
• 對應案例：9.C6 Tinder ElastiCache 配對快取、9.C25 Tubi ML feature store feature

設計原則：

• 同一資料 不能 同時是兩個地方的 canonical → 衝突時不知道信誰
• 寫入永遠先寫 canonical、再 propagate 到 derived
• derived 出錯只能 rebuild、不能拿來「修正 canonical」

CQRS 在資料庫情境的應用

CQRS 的概念定義、設計判準與代價見知識卡。本段聚焦在資料庫層面：state ownership 的決策如何影響你要不要分離讀寫模型。

State ownership 跟 CQRS 的交叉點是：當 canonical state 的 schema 為寫入正確性最佳化（normalize、強一致、transaction boundary 清楚），但讀取面的多種消費者各自需要不同的反正規化形狀（列表頁要扁平 summary、報表要聚合、搜尋要全文索引），canonical schema 無法同時服務這些讀取需求。這時候分離 write model 跟 read model 是解決形狀不對稱的方式。

資料庫情境的 CQRS 有不同的實作強度：

最輕量 — 同 DB 不同 query path：寫入走 canonical table，讀取走 materialized view 或反正規化 view。同一個 PostgreSQL 裡用 materialized view 就能實現最基本的讀寫分離，不需要兩個 DB、不需要事件同步。適合讀寫形狀不同但流量規模還不需要獨立擴展的階段。

中度 — 同 DB 加 read replica：寫入走 primary，列表跟報表走 read replica。Replica lag 決定哪些 query 能走 replica（見下方 Replica Lag 段）。適合讀取流量開始壓迫寫入的階段。

完整 — 獨立 read store：寫入走 OLTP DB，讀取走獨立的 analytics store（BigQuery、Athena）或搜尋引擎（Elasticsearch）。透過 CDC 或事件同步維護 read store。適合讀取形狀、流量、SLA 都跟寫入完全不同的階段。

對應案例：9.C17 BookMyShow — 交易層（OLTP）跟資料層（BigQuery / Athena）分開。9.C22 Wayfair — on-prem OLTP + GCP BigQuery analytics。

Event Sourcing 與 State Ownership

Event sourcing 的概念定義、設計判準與代價見知識卡。本段聚焦在資料庫層面：event sourcing 怎麼改變 state ownership 跟 query boundary。

Event sourcing 把 state ownership 的正式紀錄從 mutable row 改成 append-only event log。這個改變影響本章的每一個面向：

對 canonical / derived 分類的影響：採用 event sourcing 後，event log 是 canonical state，current state 變成 derived state。這跟傳統 CRUD 架構相反 — 傳統架構中 current state（mutable row）是 canonical，歷史紀錄（audit log）是 derived。

對 query boundary 的影響：event log 不適合直接服務交易查詢跟列表查詢（每次 replay 整條事件流太慢）。Event sourcing 幾乎必然搭配 projection 維護 read model — projection 持續消費事件流、更新反正規化的查詢 view。交易查詢讀 projection 的輸出而非直接讀 event log。

對修復流程的影響：傳統架構的資料修復是「直接改 row」；event sourcing 的修復是「發一筆補償事件（compensating event）」。修復本身也是事件、會被記錄在 event log 裡、提供完整的修復 audit trail。

Event sourcing 的設計門檻在於 projection 的維護跟 event schema evolution。Projection 數量增長後，每次 event schema 改版都需要同步更新所有 projection；projection 的 replay 跟 reconciliation 是長期運維的主要成本。這些代價決定了 event sourcing 適合「需要完整變更歷史」的業務場景（金融帳務、訂單流程、法規合規），而非所有資料存取場景。

Materialized View 在資料庫的應用

Materialized view 的概念定義見知識卡。本段聚焦在 OLTP 資料庫裡 materialized view 作為最輕量 read model 的具體實作。

Materialized view 是「同 DB 內最簡單的讀寫分離」。不需要事件同步、不需要獨立 read store、不需要 projection consumer — 資料庫自己定期執行查詢、存放結果。

跟 regular view 的差別：regular view 是 SQL 別名，每次 query 重跑底層查詢；materialized view 有實體儲存，query 時直接讀預計算結果。差別在 query-time cost — 複雜 JOIN / aggregation 重複跑時，materialized view 把計算推到 refresh 時、query 時接近零成本。

Refresh 策略：

• 全量 refresh：PostgreSQL 的 REFRESH MATERIALIZED VIEW，refresh 期間 view 預設 unavailable。
• Concurrent refresh：PostgreSQL 的 CONCURRENTLY 模式，refresh 期間 view 仍可讀但資料可能 stale。
• 增量 refresh：PostgreSQL 的 pg_ivm、Oracle 的 fast refresh — 只更新變更的部分，成本低但配置複雜。
• Trigger-based：特定 event 觸發 refresh，適合低頻變更的資料。

在 state ownership 的定位：materialized view 是 derived state，修復方式是 refresh（重建）而非直接修改。大量 materialized view 會拖累寫入吞吐 — 每次 base table 變更都可能觸發 refresh 計算。設計時要平衡 refresh 頻率跟 query freshness 需求。

跟觀測領域的對照：觀測領域的 recording rule 在概念上等同於 TSDB 層的 materialized view — 定期執行 query expression、把結果寫成新 series。兩者面對同樣的設計問題：refresh 頻率、freshness lag、維護成本與儲存增長。觀測領域的 CQRS 特化應用見 4.23 觀測查詢設計。

Query Boundary 四種

Query boundary 的責任是讓不同查詢路徑承擔不同服務問題。交易查詢、列表查詢、報表查詢與對帳查詢都可能讀同一張表、但它們的正確性、延遲與資料新鮮度要求不同。

這四種查詢混在一起時、資料庫會同時承擔低延遲交易與高成本分析、最後讓任何一種資料庫選型都變得模糊。

交易路徑的邊界

交易路徑的責任是維持使用者動作的即時正確性。它需要短查詢、明確 index、可控 transaction boundary 與清楚 timeout。

交易路徑的設計要把報表聚合或長時間掃描移到其他查詢路徑。若下單 API 同時查歷史報表、計算大範圍統計或同步重建派生狀態、交易延遲會被非交易責任拖慢。

對應 9.C4 DraftKings — 200 個獨立 Aurora cluster 把不同業務 transaction 分開、避免互相影響。

列表與報表的邊界

列表查詢的責任是支援產品體驗中的瀏覽與定位。列表查詢需要穩定排序、分頁策略、篩選條件與查詢成本界線；它應建立自己的讀取模型或索引策略、避免直接借用交易查詢的資料模型造成 slow query、排序漂移與 pagination 重複。

報表查詢的責任是支援分析與決策。報表通常可以接受資料延遲、因此更適合使用 read replica、materialized view、ETL 或 analytics store。把報表直接壓在線上 primary 上、會讓交易服務承擔不必要的容量風險。

對應 9.C22 Wayfair hybrid burst、9.C17 BookMyShow — 交易層跟資料層分開部署。

對帳查詢的邊界

對帳查詢的責任是驗證正式狀態是否與外部事實一致。付款、發票、庫存與訂閱方案都需要對帳查詢、但對帳查詢要保留時間窗、資料來源、差異定義與人工修復入口。

對帳查詢承擔比報表更直接的修復責任。報表回答「現在看起來如何」、對帳回答「哪一筆正式狀態需要修復」。因此對帳查詢結果要能進入 Observability Evidence Package 與 Incident Decision Log。

詳見 1.9 Reconciliation 與 Data Repair。

Replica Lag 對 Query Boundary 的影響

當應用使用 read replica 擴 read traffic 時、replica lag 會直接影響 query boundary 設計。

典型 lag：

• PostgreSQL streaming：< 100ms（同 AZ）
• Aurora：10-30ms（同 region）
• 跨 region replica：秒級到分鐘級

不同 query 對 lag 的容忍：

• 交易查詢：不可容忍 lag、必須走 primary
• read-after-write（剛寫完查自己）：必須 primary、或 session sticky
• 列表查詢：通常容忍 lag < 1 秒
• 報表查詢：lag 分鐘級可接受
• 對帳查詢：通常用 batch、lag 不關鍵

Stale read 容忍策略：

• 「能容忍秒級 stale」的 read → replica（用戶 profile、報表）
• 「不能 stale」的 read → primary（剛寫入後的查詢、餘額確認）
• read-after-write：用 session token 標記「剛寫過」、N 秒內讀走 primary

對應 1.1 高併發資料存取 的「Read Replica Scaling」段。

選型前判準

資料庫選型前要先回答四個問題：

1. 哪些資料是正式狀態、哪些是派生狀態
2. 哪些查詢屬於交易路徑、哪些可以延遲或離線化
3. 哪些查詢結果會觸發修復、退款、補償或人工決策
4. 哪些資料需要 audit、masking、retention 或刪除責任

這些問題決定後續該比較 relational database、document database、search index、analytics store 還是 cache。工具差異要放在責任邊界之後討論。

實體服務討論承接點

實體資料庫文章要承接本篇的 state ownership 與 query boundary。PostgreSQL、MySQL、MSSQL 或其他 relational database 的比較、應先問它們如何支援正式狀態、交易查詢、列表查詢、報表查詢與對帳查詢、再進入索引、隔離層級、replica 或工具語法。

若主問題是正式狀態與交易一致性、後續文章要優先比較 transaction、isolation、index 與 migration 能力。若主問題是報表與搜尋、後續文章要評估 read replica、materialized view、search index 或 analytics store。若主問題是對帳與修復、後續文章要比較 validation query、audit log、backup/restore 與資料修復流程。

案例對照

跨模組路由

1. 與 1.2 的交接：欄位與索引語意回到 schema design
2. 與 1.3 的交接：transaction boundary 設計影響哪些 query 走 primary、哪些可走 replica
3. 與 1.7 的交接：正式狀態變更要進入 production rollout — Schema Migration Rollout Evidence
4. 與 1.9 的交接：對帳查詢的下游修復 — Reconciliation and Data Repair
5. 與 2 的交接：cache layer 是 derived state 最常見的形式 — 02 快取模組
6. 與 4.20 的交接：query evidence 跟 reconciliation evidence — Observability Evidence Package

下一步路由

要進一步處理 schema 與資料模型、接著讀 1.2 schema design 與資料建模。要處理 schema 演進與正式狀態變更、接著讀 1.6 Database Migration Playbook 跟 1.7 Schema Migration Rollout 證據。要處理對帳跟資料修復、接著讀 1.9 Reconciliation。要設計 KV / Document 的 state ownership、接著讀 1.10 KV / Document 容量規劃。