HeliosDB Streaming - Architecture Diagrams
HeliosDB Streaming - Architecture Diagrams
System Overview
This document provides visual representations of the HeliosDB Streaming Analytics architecture, deployment topologies, and operational flows.
1. High-Level System Architecture
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐│ HeliosDB Streaming Platform │├─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┤│ ││ ┌──────────────────────┐ ┌──────────────────────┐ ││ │ Data Sources │ │ Stream Ingestion │ ││ │ │ │ │ ││ │ • Kafka Topics │────────▶│ • Source Connectors │ ││ │ • Apache Pulsar │ │ • Kafka Consumer │ ││ │ • Webhooks │ │ • Pulsar Consumer │ ││ │ • File Streams │ │ • HTTP Endpoints │ ││ │ • Database CDC │ │ • Backpressure Ctrl │ ││ └──────────────────────┘ └──────────┬───────────┘ ││ │ ││ ▼ ││ ┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────┐ ││ │ Stream Processing Engine │ ││ │ ┌──────────────┐ ┌──────────────┐ ┌──────────────┐ │ ││ │ │ Windows │ │ Continuous │ │ Joins │ │ ││ │ │ │ │ Queries │ │ │ │ ││ │ │ • Tumbling │ │ • Real-time │ │ • Stream- │ │ ││ │ │ • Sliding │ │ • Aggregates │ │ Stream │ │ ││ │ │ • Session │ │ • Transforms │ │ • Stream- │ │ ││ │ │ • Event-time │ │ • Filters │ │ Table │ │ ││ │ └──────────────┘ └──────────────┘ └──────────────┘ │ ││ │ │ ││ │ ┌──────────────┐ ┌──────────────┐ ┌──────────────┐ │ ││ │ │ Pattern │ │ SQL Layer │ │ State │ │ ││ │ │ Matching │ │ │ │ Management │ │ ││ │ │ │ │ • SELECT/ │ │ │ │ ││ │ │ • CEP/NFA │ │ WHERE/ │ │ • Checkpoints│ │ ││ │ │ • Sequences │ │ GROUP BY │ │ • Savepoints │ │ ││ │ │ • MATCH_ │ │ • Window │ │ • Recovery │ │ ││ │ │ RECOGNIZE │ │ Functions │ │ • Encryption │ │ ││ │ └──────────────┘ └──────────────┘ └──────────────┘ │ ││ └─────────────────────────────────────────────────────────────────────┘ ││ │ ││ ▼ ││ ┌──────────────────────┐ ┌──────────────────────┐ ││ │ Result Delivery │ │ Data Sinks │ ││ │ │ │ │ ││ │ • Sink Connectors │────────▶│ • Kafka Topics │ ││ │ • Kafka Producer │ │ • Databases │ ││ │ • Database Writers │ │ • Analytics DBs │ ││ │ • Webhooks │ │ • Dashboards │ ││ │ • 2PC Transactions │ │ • Alerting Systems │ ││ └──────────────────────┘ └──────────────────────┘ ││ │└─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐ │ Management & Monitoring Layer │ │ ┌──────────┐ ┌──────────┐ ┌──────────┐ ┌──────────┐ │ │ │ Job │ │ Resource │ │ Auth & │ │ Metrics │ │ │ │Management│ │Management│ │ Rate │ │ API │ │ │ │ API │ │ Pool │ │ Limit │ │(Prom.) │ │ │ └──────────┘ └──────────┘ └──────────┘ └──────────┘ │ └─────────────────────────────────────────────────────────────┘2. Data Flow Architecture
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐│ Event Processing Pipeline │└─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘
Input Event Watermark Window Aggregate Stream Generation Assignment Computation │ │ │ │ ▼ ▼ ▼ ▼┌─────────┐ ┌──────────┐ ┌──────────┐ ┌──────────┐│ {event, │ │Watermark │ │Assign to │ │ Window ││ time} │─────▶│Generator │─────▶│Window(s) │──────▶│Aggregator│──┐└─────────┘ │ │ │ │ │ │ │ │• Periodic│ │• Tumbling│ │• Count │ │ │• Punctuated │• Sliding │ │• Sum │ │ │• Aligned │ │• Session │ │• Avg │ │ └──────────┘ └──────────┘ │• Custom │ │ └──────────┘ │ │ ┌─────────────────────────────────────────────────┘ │ ▼ ┌──────────┐ ┌──────────┐ ┌──────────┐ │ Window │ │ State │ │ Output │ │ Trigger │───────▶│ Snapshot │───────▶│ Event │ └──────────┘ └──────────┘ └──────────┘ │ ▼ ┌──────────┐ │Checkpoint│ │ Storage │ │(Encrypted) └──────────┘3. Security Architecture
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐│ Security Layers │├─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┤│ ││ External Request ││ │ ││ ▼ ││ ┌────────────────────────────────────────────────────────────────────┐ ││ │ Layer 1: Rate Limiting (DDoS Protection) │ ││ │ ┌──────────────┐ ┌──────────────┐ ┌──────────────┐ │ ││ │ │ IP-based │ │ User-based │ │ Global │ │ ││ │ │ 100 req/min │ │ 500 req/min │ │10K req/min │ │ ││ │ │ +10 burst │ │ +50 burst │ │ (strict) │ │ ││ │ └──────────────┘ └──────────────┘ └──────────────┘ │ ││ └────────────────────────────────────────────────────────────────────┘ ││ │ ││ ▼ ││ ┌────────────────────────────────────────────────────────────────────┐ ││ │ Layer 2: Authentication (JWT Tokens) │ ││ │ ┌──────────────────────────────────────────────────────────┐ │ ││ │ │ Token Validation │ │ ││ │ │ • HS256 signature verification │ │ ││ │ │ • Expiration check (24h default) │ │ ││ │ │ • User existence validation │ │ ││ │ │ • Enabled status check │ │ ││ │ └──────────────────────────────────────────────────────────┘ │ ││ │ ┌──────────────────────────────────────────────────────────┐ │ ││ │ │ Password Security │ │ ││ │ │ • bcrypt hashing (cost=12) │ │ ││ │ │ • Salt per password │ │ ││ │ │ • No plaintext storage │ │ ││ │ └──────────────────────────────────────────────────────────┘ │ ││ └────────────────────────────────────────────────────────────────────┘ ││ │ ││ ▼ ││ ┌────────────────────────────────────────────────────────────────────┐ ││ │ Layer 3: Authorization (RBAC) │ ││ │ ┌────────────┐ ┌────────────┐ ┌────────────┐ │ ││ │ │ Admin │ │ Operator │ │ Viewer │ │ ││ │ │ │ │ │ │ │ │ ││ │ │ All perms │ │ • Read │ │ • Read │ │ ││ │ │ │ │ • Execute │ │ only │ │ ││ │ │ │ │ • Cancel │ │ │ │ ││ │ └────────────┘ └────────────┘ └────────────┘ │ ││ │ │ ││ │ Permissions: Read, Write, Execute, Delete, Admin, Cancel, Manage │ ││ └────────────────────────────────────────────────────────────────────┘ ││ │ ││ ▼ ││ ┌────────────────────────────────────────────────────────────────────┐ ││ │ Layer 4: Data Encryption │ ││ │ ┌──────────────────────────────────────────────────────────┐ │ ││ │ │ At Rest (State/Checkpoints) │ │ ││ │ │ • AES-256-GCM encryption │ │ ││ │ │ • Multi-cloud KMS support (AWS/Azure/GCP) │ │ ││ │ │ • Automatic key rotation (30/60/90 days) │ │ ││ │ │ • Per-checkpoint encryption keys │ │ ││ │ └──────────────────────────────────────────────────────────┘ │ ││ │ ┌──────────────────────────────────────────────────────────┐ │ ││ │ │ In Transit │ │ ││ │ │ • TLS 1.3 for all network communication │ │ ││ │ │ • Certificate-based mutual auth │ │ ││ │ └──────────────────────────────────────────────────────────┘ │ ││ └────────────────────────────────────────────────────────────────────┘ ││ │ ││ ▼ ││ ┌────────────────────────────────────────────────────────────────────┐ ││ │ Layer 5: Audit Logging │ ││ │ • All API requests logged with user/IP/timestamp │ ││ │ • Job lifecycle events tracked │ ││ │ • Permission checks recorded │ ││ │ • Security events (auth failures) alerted │ ││ └────────────────────────────────────────────────────────────────────┘ ││ │ ││ ▼ ││ Authorized & Secure Processing ││ │└─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘4. State Management Lifecycle
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐│ State Management & Fault Tolerance │└─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘
Normal Operation Checkpoint Recovery │ │ │ ▼ ▼ ▼┌──────────┐ ┌──────────┐ ┌──────────┐│ Operator │ │Checkpoint│ │ Detect ││Processing│ │ Trigger │ │ Failure ││ │ │ │ │ ││• Window │ │• Aligned │ │• Timeout ││• Agg │ │• Barrier │ │• Error ││• Join │ │• Async │ │• Restart │└────┬─────┘ └────┬─────┘ └────┬─────┘ │ │ │ │ Periodic │ │ │ (e.g., 60s) │ │ │ │ │ ▼ ▼ ▼┌──────────┐ ┌──────────┐ ┌──────────┐│ State │ │ Snapshot │ │ Load ││ Update │ │ State │ │ Latest ││ │ │ │ │Checkpoint││• In-Mem │──────────────────▶│• Barrier │ │ ││• Pending │ │ Align │◀─────────────────│• ID/Path ││• Buffer │ │• Collect │ │• Decrypt │└──────────┘ └────┬─────┘ └────┬─────┘ │ │ ▼ ▼ ┌──────────┐ ┌──────────┐ │ Encrypt │ │ Restore │ │ │ │ State │ │• AES-GCM │ │ │ │• KMS Key │ │• Replay │ │• Per-CP │ │• Resume │ └────┬─────┘ └────┬─────┘ │ │ ▼ ▼ ┌──────────┐ ┌──────────┐ │ Write │ │ Continue │ │ Backend │ │Processing│ │ │ │ │ │• Memory │ │• From CP │ │• File │ │• No Loss │ │• S3/HDFS │ │ │ └────┬─────┘ └──────────┘ │ ▼ ┌──────────┐ │ Confirm │ │ │ │• Success │ │• Metrics │ └──────────┘
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐│ Savepoint (User-Triggered) ││ • Same as checkpoint but initiated manually ││ • Used for version upgrades, config changes, cluster migration ││ • Retained indefinitely (until explicitly deleted) ││ • Can be used to restore to a specific logical point │└─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘5. Deployment Topology Options
5.1 Single-Node Development
┌────────────────────────────────┐│ Development Machine ││ ││ ┌──────────────────────────┐ ││ │ HeliosDB Streaming │ ││ │ │ ││ │ • All-in-one process │ ││ │ • In-memory state │ ││ │ • Local Kafka/Pulsar │ ││ │ • SQLite/File backend │ ││ └──────────────────────────┘ ││ ││ Ideal for: ││ • Local development ││ • Testing ││ • Prototyping │└────────────────────────────────┘5.2 Small Production Cluster (3-5 nodes)
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐│ Load Balancer ││ (HAProxy / Nginx / ALB) │└────────────────────────────┬────────────────────────────────────────────┘ │ ┌──────────────┼──────────────┐ │ │ │ ▼ ▼ ▼ ┌─────────────┐ ┌─────────────┐ ┌─────────────┐ │ Node 1 │ │ Node 2 │ │ Node 3 │ │ │ │ │ │ │ │ • Stream │ │ • Stream │ │ • Stream │ │ Engine │ │ Engine │ │ Engine │ │ • Job Mgr │ │ • Job Mgr │ │ • Job Mgr │ │ • Resource │ │ • Resource │ │ • Resource │ │ Pool │ │ Pool │ │ Pool │ └─────────────┘ └─────────────┘ └─────────────┘ │ │ │ └────────────────┼────────────────┘ │ ▼ ┌───────────────────────────────────┐ │ Shared State Storage │ │ • S3 / HDFS / NFS │ │ • Encrypted checkpoints │ │ • Coordinated via consensus │ └───────────────────────────────────┘ │ ▼ ┌───────────────────────────────────┐ │ External Services │ │ • Kafka / Pulsar │ │ • PostgreSQL / TimescaleDB │ │ • Prometheus / Grafana │ │ • KMS (AWS/Azure/GCP) │ └───────────────────────────────────┘
Ideal for:• Production workloads (up to 100K events/sec)• High availability (N+1 redundancy)• Regional deployments5.3 Large Enterprise Cluster (10+ nodes)
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐│ Global Load Balancer (Route53 / Traffic Manager) │└────────────────────────────┬────────────────────────────────────────────┘ │ ┌──────────────┴──────────────┐ │ │ ▼ ▼ ┌──────────────────┐ ┌──────────────────┐ │ Region US-EAST │ │ Region EU-WEST │ └──────────────────┘ └──────────────────┘ │ │ ┌─────────┴─────────┐ ┌────────┴────────┐ │ │ │ │ ▼ ▼ ▼ ▼┌─────────┐ ┌─────────┐ ┌─────────┐ ┌─────────┐│ Zone A │ │ Zone B │ │ Zone A │ │ Zone B ││ (3 nodes) │ (3 nodes)│ (3 nodes) │ (3 nodes)└─────────┘ └─────────┘ └─────────┘ └─────────┘
Per-Region Architecture:┌───────────────────────────────────────────────────────────────────┐│ Job Coordinator Cluster (HA) ││ ┌──────────┐ ┌──────────┐ ┌──────────┐ ││ │ Leader │ │ Follower │ │ Follower │ ││ │ (Active) │ │(Standby) │ │(Standby) │ ││ └──────────┘ └──────────┘ └──────────┘ │└────────────────────────┬──────────────────────────────────────────┘ │ ┌────────────────┼────────────────┬───────────────┐ │ │ │ │ ▼ ▼ ▼ ▼┌──────────────┐ ┌──────────────┐ ┌──────────────┐ ┌──────────────┐│ Worker Pool │ │ Worker Pool │ │ Worker Pool │ │ Worker Pool ││ (3 nodes) │ │ (3 nodes) │ │ (3 nodes) │ │ (3 nodes) ││ │ │ │ │ │ │ ││ • Ingestion │ │ • Processing │ │ • Analytics │ │ • Output ││ • Validation │ │ • Transforms │ │ • Aggregates │ │ • Sinks ││ • Routing │ │ • Enrichment │ │ • Windows │ │ • Webhooks │└──────────────┘ └──────────────┘ └──────────────┘ └──────────────┘
Shared Infrastructure:┌───────────────────────────────────────────────────────────────────┐│ Distributed State Backend ││ • S3 (multi-region replication) ││ • Encrypted checkpoints (KMS per region) ││ • Cross-region disaster recovery │└───────────────────────────────────────────────────────────────────┘┌───────────────────────────────────────────────────────────────────┐│ Monitoring & Observability ││ • Prometheus (HA pair per region) ││ • Grafana (global view) ││ • Distributed tracing (Jaeger) ││ • Centralized logging (ELK/CloudWatch) │└───────────────────────────────────────────────────────────────────┘
Ideal for:• Mission-critical workloads (1M+ events/sec)• Multi-region deployments• Geographic data sovereignty• 99.99% availability SLA6. Component Interaction Diagram
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐│ API Request Flow │└─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘
Client REST API Job Manager Stream Engine │ │ │ │ │ POST /jobs │ │ │ │─────────────────────▶│ │ │ │ │ │ │ │ │ Rate Limit Check │ │ │ │──┐ │ │ │ │ │ (IP/User/Global) │ │ │ │◀─┘ │ │ │ │ │ │ │ │ JWT Validation │ │ │ │──┐ │ │ │ │ │ (Signature/Exp) │ │ │ │◀─┘ │ │ │ │ │ │ │ │ RBAC Check │ │ │ │──┐ │ │ │ │ │ (Permission) │ │ │ │◀─┘ │ │ │ │ │ │ │ │ Create Job │ │ │ │─────────────────────▶│ │ │ │ │ │ │ │ │ Allocate Resources│ │ │ │──┐ │ │ │ │ │ (CPU/Memory) │ │ │ │◀─┘ │ │ │ │ │ │ │ │ Initialize Stream │ │ │ │───────────────────▶│ │ │ │ │ │ │ │ │ Setup │ │ │ │──┐ │ │ │ │ │ Sources │ │ │ │ │ Windows │ │ │ │ │ State │ │ │ │◀─┘ │ │ │ │ │ │ │ Job Started │ │ │ │◀───────────────────│ │ │ │ │ │ │ Job ID + Status │ │ │ │◀─────────────────────│ │ │ │ │ │ │ 200 OK {jobId} │ │ │ │◀─────────────────────│ │ │ │ │ │ │ │ │ │ Processing... │ │ │ │ │──┐ │ │ │ │ │ Events │ │ │ │ │ Windows │ │ │ │ │ Aggregates │ │ │ │◀─┘ │ │ │ │ │ WebSocket /metrics │ │ │ │─────────────────────▶│ │ │ │ │ Subscribe Metrics │ │ │ │─────────────────────▶│ │ │ │ │ │ │ │ Metrics Stream │ │ │ │◀─────────────────────│ │ │ {throughput, │ │ │ │ latency, ...} │ │ │ │◀─────────────────────│ │ │ │ │ │ │7. Kubernetes Deployment Architecture
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐│ Kubernetes Cluster │├─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┤│ ││ Namespace: heliosdb-streaming ││ ┌────────────────────────────────────────────────────────────────────┐ ││ │ Ingress (nginx-ingress / ALB) │ ││ │ • TLS termination │ ││ │ • Path-based routing (/api/*, /metrics, /health) │ ││ │ • Rate limiting (nginx plugin) │ ││ └──────────────────────────┬─────────────────────────────────────────┘ ││ │ ││ ┌───────────────────┼───────────────────┐ ││ │ │ │ ││ ▼ ▼ ▼ ││ ┌────────────┐ ┌────────────┐ ┌────────────┐ ││ │ Service │ │ Service │ │ Service │ ││ │ (API) │ │ (Metrics) │ │ (Health) │ ││ │ │ │ │ │ │ ││ │ Type: LB │ │ Type: LB │ │Type: NodeP.│ ││ │ Port: 8080 │ │ Port: 9090 │ │ Port: 8081 │ ││ └─────┬──────┘ └─────┬──────┘ └─────┬──────┘ ││ │ │ │ ││ └───────────────────┼───────────────────┘ ││ │ ││ ┌────────────────────────┴────────────────────────────────────────────┐ ││ │ StatefulSet: heliosdb-streaming-workers │ ││ │ ┌──────────────┐ ┌──────────────┐ ┌──────────────┐ │ ││ │ │ Pod 0 │ │ Pod 1 │ │ Pod 2 │ │ ││ │ │ │ │ │ │ │ │ ││ │ │ Container: │ │ Container: │ │ Container: │ │ ││ │ │ heliosdb │ │ heliosdb │ │ heliosdb │ │ ││ │ │ │ │ │ │ │ │ ││ │ │ Resources: │ │ Resources: │ │ Resources: │ │ ││ │ │ CPU: 2 │ │ CPU: 2 │ │ CPU: 2 │ │ ││ │ │ Mem: 4Gi │ │ Mem: 4Gi │ │ Mem: 4Gi │ │ ││ │ │ │ │ │ │ │ │ ││ │ │ Volume: │ │ Volume: │ │ Volume: │ │ ││ │ │ PVC-0 (10Gi) │ │ PVC-1 (10Gi) │ │ PVC-2 (10Gi) │ │ ││ │ └──────────────┘ └──────────────┘ └──────────────┘ │ ││ │ │ ││ │ • Replicas: 3 (auto-scale 3-10 based on CPU/custom metrics) │ ││ │ • Anti-affinity: spread across availability zones │ ││ │ • Liveness probe: /health (every 30s) │ ││ │ • Readiness probe: /ready (every 10s) │ ││ │ • PodDisruptionBudget: minAvailable=2 │ ││ └─────────────────────────────────────────────────────────────────────── ││ ││ ┌────────────────────────────────────────────────────────────────────┐ ││ │ ConfigMap: heliosdb-config │ ││ │ • RUST_LOG=info │ ││ │ • CHECKPOINT_INTERVAL=60 │ ││ │ • STATE_BACKEND=s3://heliosdb-state/checkpoints │ ││ └────────────────────────────────────────────────────────────────────┘ ││ ││ ┌────────────────────────────────────────────────────────────────────┐ ││ │ Secret: heliosdb-secrets │ ││ │ • JWT_SECRET (base64) │ ││ │ • AWS_ACCESS_KEY_ID │ ││ │ • AWS_SECRET_ACCESS_KEY │ ││ │ • KAFKA_PASSWORD │ ││ └────────────────────────────────────────────────────────────────────┘ ││ ││ ┌────────────────────────────────────────────────────────────────────┐ ││ │ PersistentVolumeClaim (per pod) │ ││ │ • StorageClass: gp3 (AWS EBS) / premium-ssd (Azure) │ ││ │ • Size: 10Gi per pod │ ││ │ • Access: ReadWriteOnce │ ││ │ • Reclaim: Retain (for checkpoints) │ ││ └────────────────────────────────────────────────────────────────────┘ ││ ││ ┌────────────────────────────────────────────────────────────────────┐ ││ │ HorizontalPodAutoscaler │ ││ │ • Target: heliosdb-streaming-workers │ ││ │ • Min replicas: 3 │ ││ │ • Max replicas: 10 │ ││ │ • Metrics: │ ││ │ - CPU utilization > 70% │ ││ │ - Custom: events_per_second > 50000 │ ││ │ - Custom: backpressure_ratio > 0.8 │ ││ └────────────────────────────────────────────────────────────────────┘ ││ │└─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘
External Dependencies:┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐│ • Kafka / Pulsar (managed service or separate cluster) ││ • S3 / Azure Blob / GCS (checkpoint storage) ││ • AWS KMS / Azure Key Vault / GCP KMS (encryption keys) ││ • Prometheus (metrics collection) ││ • Grafana (visualization) │└─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘8. Monitoring & Observability Stack
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐│ Monitoring Architecture │└─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘
HeliosDB Streaming Cluster │ │ /metrics (Prometheus format) │ ▼┌────────────────────────────────┐│ Prometheus Server (HA) ││ • Scrape interval: 15s ││ • Retention: 15 days ││ • Alert evaluation: 1m ││ ││ Key Metrics: ││ • events_processed_total ││ • window_trigger_duration ││ • checkpoint_duration ││ • backpressure_ratio ││ • job_status ││ • rate_limit_hits │└────────┬───────────────────────┘ │ ├────────────────┬────────────────┐ │ │ │ ▼ ▼ ▼┌────────────────┐ ┌──────────────┐ ┌───────────────┐│ Grafana │ │ AlertManager│ │ Thanos ││ │ │ │ │ (Long-term) ││ • Dashboards │ │ • Routing │ │ ││ • Variables │ │ • Grouping │ │ • 90d retention││ • Alerts │ │ • Silencing │ │ • Downsampling││ │ │ │ │ • S3 storage ││ Pre-built: │ │ Channels: │ └───────────────┘│ • Overview │ │ • PagerDuty ││ • Job Status │ │ • Slack ││ • Performance │ │ • Email ││ • Security │ │ • Webhooks │└────────────────┘ └──────┬───────┘ │ │ Alert: Job Failed │ Alert: High Latency │ Alert: Rate Limit Exceeded │ ▼ ┌──────────────┐ │ On-Call │ │ Engineers │ └──────────────┘
Distributed Tracing:┌────────────────────────────────┐│ Jaeger / Zipkin ││ • Request traces ││ • Span relationships ││ • Latency breakdown ││ • Error tracking │└────────────────────────────────┘
Log Aggregation:┌────────────────────────────────┐│ ELK / Loki / CloudWatch ││ • Structured JSON logs ││ • Full-text search ││ • Log correlation with traces ││ • Retention: 30 days │└────────────────────────────────┘9. Technology Stack
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐│ HeliosDB Streaming Stack │├─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┤│ ││ Core Language: Rust (2021 Edition) ││ ┌────────────────────────────────────────────────────────────────────┐ ││ │ • Memory safety without garbage collection │ ││ │ • Zero-cost abstractions for high performance │ ││ │ • Concurrency without data races (async/await) │ ││ └────────────────────────────────────────────────────────────────────┘ ││ ││ Async Runtime: Tokio ││ ┌────────────────────────────────────────────────────────────────────┐ ││ │ • Multi-threaded work-stealing scheduler │ ││ │ • Efficient I/O with epoll/kqueue │ ││ │ • Async channels for message passing │ ││ └────────────────────────────────────────────────────────────────────┘ ││ ││ Web Framework: Axum + Tower ││ ┌────────────────────────────────────────────────────────────────────┐ ││ │ • Type-safe HTTP routing │ ││ │ • Middleware composition (auth, rate limiting, tracing) │ ││ │ • WebSocket support for real-time metrics │ ││ └────────────────────────────────────────────────────────────────────┘ ││ ││ Data Processing: Arrow + DataFusion ││ ┌────────────────────────────────────────────────────────────────────┐ ││ │ • Columnar data format (Apache Arrow) │ ││ │ • SQL query engine (DataFusion) │ ││ │ • Vectorized execution for SIMD │ ││ └────────────────────────────────────────────────────────────────────┘ ││ ││ Message Brokers: Kafka + Pulsar ││ ┌────────────────────────────────────────────────────────────────────┐ ││ │ • rdkafka client (librdkafka bindings) │ ││ │ • Exactly-once semantics │ ││ │ • Consumer groups for load balancing │ ││ └────────────────────────────────────────────────────────────────────┘ ││ ││ Security: ││ ┌────────────────────────────────────────────────────────────────────┐ ││ │ • AES-256-GCM (aes-gcm crate) │ ││ │ • bcrypt for password hashing │ ││ │ • JWT (jsonwebtoken crate) │ ││ │ • AWS/Azure/GCP KMS SDKs │ ││ └────────────────────────────────────────────────────────────────────┘ ││ ││ State Management: ││ ┌────────────────────────────────────────────────────────────────────┐ ││ │ • DashMap for concurrent hash maps │ ││ │ • Parking lot for efficient locks │ ││ │ • Bincode for binary serialization │ ││ └────────────────────────────────────────────────────────────────────┘ ││ ││ Observability: ││ ┌────────────────────────────────────────────────────────────────────┐ ││ │ • Prometheus client (metrics export) │ ││ │ • Tracing (structured logging + distributed tracing) │ ││ │ • Tracing-subscriber (log formatting) │ ││ └────────────────────────────────────────────────────────────────────┘ ││ │└─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘Summary
This architecture document provides comprehensive visual representations of:
- System Architecture - High-level component overview
- Data Flow - Event processing pipeline with watermarks
- Security - Multi-layered defense in depth approach
- State Management - Checkpoint lifecycle and fault tolerance
- Deployment Options - From dev to enterprise-scale
- API Interactions - Request flow through security layers
- Kubernetes Setup - Production-ready container orchestration
- Monitoring Stack - Observability and alerting infrastructure
- Technology Stack - Modern Rust ecosystem choices
These diagrams support the Series A fundraising materials and provide technical decision-makers with clear understanding of the platform’s architecture, scalability, and production readiness.
Key Architectural Advantages:
- Modular Design: Each component can scale independently
- Defense in Depth: Multiple security layers (rate limiting → auth → RBAC → encryption)
- Fault Tolerance: Automatic recovery from failures with zero data loss
- Cloud Native: Kubernetes-ready with multi-cloud KMS support
- Observable: Comprehensive metrics, logging, and tracing
- Performant: Rust + Arrow + async I/O = high throughput, low latency