GraphQL skeemi disain: skaleeruvad mustrid globaalsetele API-dele

GraphQL on kujunenud võimsaks alternatiiviks traditsioonilistele REST API-dele, pakkudes klientidele paindlikkust küsida täpselt neid andmeid, mida nad vajavad. Kuid kui teie GraphQL API kasvab keerukuselt ja ulatuselt – eriti teenindades globaalset publikut mitmekesiste andmenõuetega – muutub hoolikas skeemi disain hooldatavuse, skaleeruvuse ja jõudluse seisukohalt ülioluliseks. See artikkel uurib mitmeid skaleeruvaid GraphQL skeemi disaini mustreid, mis aitavad teil ehitada vastupidavaid API-sid, mis suudavad tulla toime globaalse rakenduse nõudmistega.

Skaleeruva skeemidisaini olulisus

Hästi disainitud GraphQL skeem on eduka API aluseks. See dikteerib, kuidas kliendid saavad teie andmete ja teenustega suhelda. Kehv skeemi disain võib põhjustada mitmeid probleeme, sealhulgas:

• Jõudluse kitsaskohad: Ebaefektiivsed päringud ja lahendajad (resolverid) võivad teie andmeallikaid üle koormata ja vastuseaegu aeglustada.
• Hooldatavuse probleemid: Monoliitset skeemi muutub rakenduse kasvades raskesti mõistetavaks, muudetavaks ja testitavaks.
• Turvanõrkused: Halvasti määratletud juurdepääsukontrollid võivad paljastada tundlikke andmeid volitamata kasutajatele.
• Piiratud skaleeruvus: Tihedalt seotud skeem muudab API jaotamise mitme serveri või meeskonna vahel keeruliseks.

Globaalsete rakenduste puhul on need probleemid võimendatud. Erinevatel piirkondadel võivad olla erinevad andmenõuded, regulatiivsed piirangud ja jõudluse ootused. Skaleeruv skeemi disain võimaldab teil nende väljakutsetega tõhusalt toime tulla.

Skaleeruva skeemidisaini põhiprintsiibid

Enne konkreetsetesse mustritesse sukeldumist toome välja mõned põhiprintsiibid, mis peaksid teie skeemi disaini suunama:

• Modulaarsus: Jaotage oma skeem väiksemateks, sõltumatuteks mooduliteks. See muudab API üksikute osade mõistmise, muutmise ja taaskasutamise lihtsamaks.
• Kompositsioonilisus: Disainige oma skeem nii, et erinevaid mooduleid saaks hõlpsasti kombineerida ja laiendada. See võimaldab teil lisada uusi funktsioone ja funktsionaalsust, häirimata olemasolevaid kliente.
• Abstraktsioon: Peitke oma alusandmeallikate ja teenuste keerukus hästi määratletud GraphQL liidese taha. See võimaldab teil muuta oma implementatsiooni kliente mõjutamata.
• Järjepidevus: Säilitage kogu oma skeemis järjepidev nimekonventsioon, andmestruktuur ja veakäsitlusstrateegia. See muudab klientide jaoks teie API õppimise ja kasutamise lihtsamaks.
• Jõudluse optimeerimine: Arvestage jõudlusmõjudega igas skeemi disaini etapis. Kasutage tehnikaid nagu andmete laadijad (data loaders) ja väljade aliaseid (field aliasing), et minimeerida andmebaasipäringute ja võrgupäringute arvu.

Skaleeruvad skeemidisaini mustrid

Siin on mitu skaleeruvat skeemi disaini mustrit, mida saate kasutada vastupidavate GraphQL API-de ehitamiseks:

1. Skeemide ühendamine (Schema Stitching)

Skeemide ühendamine võimaldab teil kombineerida mitu GraphQL API-d üheks, ühtseks skeemiks. See on eriti kasulik, kui teil on erinevad meeskonnad või teenused, mis vastutavad teie andmete erinevate osade eest. See on nagu mitu mini-API-d, mis on lüüsi (gateway) API kaudu omavahel ühendatud.

Kuidas see töötab:

1. Iga meeskond või teenus eksponeerib oma GraphQL API koos oma skeemiga.
2. Keskne lüüsiteenus kasutab skeemide ühendamise tööriistu (nagu Apollo Federation või GraphQL Mesh), et liita need skeemid üheks, ühtseks skeemiks.
3. Kliendid suhtlevad lüüsiteenusega, mis suunab päringud vastavatesse alus-API-desse.

Näide:

Kujutage ette e-kaubanduse platvormi, millel on eraldi API-d toodete, kasutajate ja tellimuste jaoks. Igal API-l on oma skeem:

  
    # Toodete API
    type Product {
      id: ID!
      name: String!
      price: Float!
    }

    type Query {
      product(id: ID!): Product
    }

    # Kasutajate API
    type User {
      id: ID!
      name: String!
      email: String!
    }

    type Query {
      user(id: ID!): User
    }

    # Tellimuste API
    type Order {
      id: ID!
      userId: ID!
      productId: ID!
      quantity: Int!
    }

    type Query {
      order(id: ID!): Order
    }
  

Lüüsiteenus saab need skeemid kokku ühendada, et luua ühtne skeem:

  
    type Product {
      id: ID!
      name: String!
      price: Float!
    }

    type User {
      id: ID!
      name: String!
      email: String!
    }

    type Order {
      id: ID!
      user: User! @relation(field: "userId")
      product: Product! @relation(field: "productId")
      quantity: Int!
    }

    type Query {
      product(id: ID!): Product
      user(id: ID!): User
      order(id: ID!): Order
    }
  

Pange tähele, kuidas Order tüüp sisaldab nüüd viiteid User ja Product tüüpidele, kuigi need tüübid on määratletud eraldi API-des. See saavutatakse skeemide ühendamise direktiivide abil (nagu @relation selles näites).

Eelised:

• Detsentraliseeritud omand: Iga meeskond saab oma andmeid ja API-d iseseisvalt hallata.
• Parem skaleeruvus: Saate iga API-d skaleerida iseseisvalt vastavalt selle konkreetsetele vajadustele.
• Vähendatud keerukus: Kliendid peavad suhtlema ainult ühe API lõpp-punktiga.

Kaalutlused:

• Keerukus: Skeemide ühendamine võib teie arhitektuuri lisada keerukust.
• Latentsus: Päringute suunamine lüüsiteenuse kaudu võib tekitada latentsust.
• Veakäsitlus: Peate implementeerima robustse veakäsitluse, et tulla toime tõrgetega alus-API-des.

2. Skeemide föderatsioon (Schema Federation)

Skeemide föderatsioon on skeemide ühendamise edasiarendus, mis on loodud mõnede selle piirangute lahendamiseks. See pakub deklaratiivsemat ja standardiseeritumat lähenemist GraphQL skeemide komponeerimiseks.

Kuidas see töötab:

1. Iga teenus eksponeerib GraphQL API ja annoteerib oma skeemi föderatsiooni direktiividega (nt @key, @extends, @external).
2. Keskne lüüsiteenus (kasutades Apollo Federationi) kasutab neid direktiive, et ehitada supergraaf – kogu födereeritud skeemi esitus.
3. Lüüsiteenus kasutab supergraafi, et suunata päringud vastavatesse alusteenustesse ja lahendada sõltuvusi.

Näide:

Kasutades sama e-kaubanduse näidet, võivad födereeritud skeemid välja näha järgmiselt:

  
    # Toodete API
    type Product @key(fields: "id") {
      id: ID!
      name: String!
      price: Float!
    }

    type Query {
      product(id: ID!): Product
    }

    # Kasutajate API
    type User @key(fields: "id") {
      id: ID!
      name: String!
      email: String!
    }

    type Query {
      user(id: ID!): User
    }

    # Tellimuste API
    type Order {
      id: ID!
      userId: ID!
      productId: ID!
      quantity: Int!
      user: User! @requires(fields: "userId")
      product: Product! @requires(fields: "productId")
    }

    extend type Query {
      order(id: ID!): Order
    }
  

Pange tähele föderatsiooni direktiivide kasutamist:

• @key: Määrab tüübi primaarvõtme.
• @requires: Näitab, et väli nõuab andmeid teisest teenusest.
• @extends: Võimaldab teenusel laiendada teises teenuses määratletud tüüpi.

Eelised:

• Deklaratiivne kompositsioon: Föderatsiooni direktiivid muudavad skeemi sõltuvuste mõistmise ja haldamise lihtsamaks.
• Parem jõudlus: Apollo Federation optimeerib päringute planeerimist ja täitmist, et minimeerida latentsust.
• Täiustatud tüübiohutus: Supergraaf tagab, et kõik tüübid on teenuste vahel järjepidevad.

Kaalutlused:

• Tööriistad: Nõuab Apollo Federationi või ühilduva föderatsiooni implementatsiooni kasutamist.
• Keerukus: Võib olla keerulisem seadistada kui skeemide ühendamine.
• Õppimiskõver: Arendajad peavad õppima föderatsiooni direktiive ja kontseptsioone.

3. Modulaarne skeemi disain

Modulaarne skeemi disain hõlmab suure, monoliitse skeemi jaotamist väiksemateks, paremini hallatavateks mooduliteks. See muudab API üksikute osade mõistmise, muutmise ja taaskasutamise lihtsamaks, isegi ilma födereeritud skeemidele tuginemata.

Kuidas see töötab:

1. Tuvastage oma skeemis loogilised piirid (nt kasutajad, tooted, tellimused).
2. Looge iga piiri jaoks eraldi moodulid, määratledes selle piiriga seotud tüübid, päringud ja mutatsioonid.
3. Kasutage import/eksport mehhanisme (sõltuvalt teie GraphQL serveri implementatsioonist), et kombineerida moodulid üheks, ühtseks skeemiks.

Näide (kasutades JavaScripti/Node.js-i):

Looge iga mooduli jaoks eraldi failid:

  
    // users.graphql
    type User {
      id: ID!
      name: String!
      email: String!
    }

    type Query {
      user(id: ID!): User
    }

    // products.graphql
    type Product {
      id: ID!
      name: String!
      price: Float!
    }

    type Query {
      product(id: ID!): Product
    }
  

Seejärel kombineerige need oma peamises skeemifailis:

  
    // schema.js
    const { makeExecutableSchema } = require('graphql-tools');
    const { typeDefs: userTypeDefs, resolvers: userResolvers } = require('./users');
    const { typeDefs: productTypeDefs, resolvers: productResolvers } = require('./products');

    const typeDefs = [
      userTypeDefs,
      productTypeDefs,
      ""
    ];

    const resolvers = {
      Query: {
        ...userResolvers.Query,
        ...productResolvers.Query,
      }
    };

    const schema = makeExecutableSchema({
      typeDefs,
      resolvers,
    });

    module.exports = schema;
  

Eelised:

• Parem hooldatavus: Väiksemaid mooduleid on lihtsam mõista ja muuta.
• Suurem taaskasutatavus: Mooduleid saab taaskasutada teie rakenduse teistes osades.
• Parem koostöö: Erinevad meeskonnad saavad töötada erinevate moodulite kallal iseseisvalt.

Kaalutlused:

• Lisatöö: Modulariseerimine võib teie arendusprotsessile lisada mõningast lisatööd.
• Keerukus: Peate hoolikalt määratlema moodulite vahelised piirid, et vältida ringviiteid.
• Tööriistad: Nõuab GraphQL serveri implementatsiooni kasutamist, mis toetab modulaarset skeemi määratlemist.

4. Liidese- ja ühendtüübid (Interface and Union Types)

Liidese- ja ühendtüübid võimaldavad teil määratleda abstraktseid tüüpe, mida saab implementeerida mitme konkreetse tüübiga. See on kasulik polümorfsete andmete esitamiseks – andmete, mis võivad kontekstist sõltuvalt võtta erinevaid vorme.

Kuidas see töötab:

• Määratlege liides või ühendtüüp ühiste väljade komplektiga.
• Määratlege konkreetsed tüübid, mis implementeerivad liidest või on ühendi liikmed.
• Kasutage __typename välja, et tuvastada konkreetne tüüp käitusajal.

Näide:

  
    interface Node {
      id: ID!
    }

    type User implements Node {
      id: ID!
      name: String!
      email: String!
    }

    type Product implements Node {
      id: ID!
      name: String!
      price: Float!
    }

    union SearchResult = User | Product

    type Query {
      node(id: ID!): Node
      search(query: String!): [SearchResult!]!
    }
  

Selles näites implementeerivad nii User kui ka Product liidest Node, mis määratleb ühise välja id. Ühendtüüp SearchResult esindab otsingutulemust, mis võib olla kas User või Product. Kliendid saavad pärida välja `search` ja seejärel kasutada välja `__typename`, et määrata, millist tüüpi tulemuse nad said.

Eelised:

• Paindlikkus: Võimaldab esitada polümorfseid andmeid tüübiohutul viisil.
• Koodi taaskasutamine: Vähendab koodi dubleerimist, määratledes ühised väljad liidestes ja ühendites.
• Parem päritavus: Muudab klientide jaoks erinevat tüüpi andmete pärimise ühe päringuga lihtsamaks.

Kaalutlused:

• Keerukus: Võib lisada teie skeemile keerukust.
• Jõudlus: Liidese- ja ühendtüüpide lahendamine võib olla kulukam kui konkreetsete tüüpide lahendamine.
• Introspektsioon: Nõuab, et kliendid kasutaksid introspektsiooni konkreetse tüübi määramiseks käitusajal.

5. Ühenduse muster (Connection Pattern)

Ühenduse muster on standardne viis pagineerimise (lehekülgedeks jaotamise) implementeerimiseks GraphQL API-des. See pakub järjepidevat ja tõhusat viisi suurte andmeloendite hankimiseks osade kaupa.

Kuidas see töötab:

• Määratlege ühendustüüp väljadega edges ja pageInfo.
• Väli edges sisaldab servade loendit, millest igaüks sisaldab välja node (tegelikud andmed) ja välja cursor (sõlme unikaalne identifikaator).
• Väli pageInfo sisaldab teavet praeguse lehe kohta, näiteks kas on rohkem lehti ning esimese ja viimase sõlme kursorid.
• Kasutage pagineerimise kontrollimiseks argumente first, after, last ja before.

Näide:

  
    type User {
      id: ID!
      name: String!
      email: String!
    }

    type UserEdge {
      node: User!
      cursor: String!
    }

    type UserConnection {
      edges: [UserEdge!]!
      pageInfo: PageInfo!
    }

    type PageInfo {
      hasNextPage: Boolean!
      hasPreviousPage: Boolean!
      startCursor: String
      endCursor: String
    }

    type Query {
      users(first: Int, after: String, last: Int, before: String): UserConnection!
    }
  

Eelised:

• Standardiseeritud pagineerimine: Pakub järjepidevat viisi pagineerimise implementeerimiseks kogu teie API-s.
• Tõhus andmete hankimine: Võimaldab hankida suuri andmeloendeid osade kaupa, vähendades serveri koormust ja parandades jõudlust.
• Kursoripõhine pagineerimine: Kasutab kursoreid iga sõlme asukoha jälgimiseks, mis on tõhusam kui nihkepõhine (offset-based) pagineerimine.

Kaalutlused:

• Keerukus: Võib lisada teie skeemile keerukust.
• Lisatöö: Nõuab ühenduse mustri implementeerimiseks täiendavaid välju ja tüüpe.
• Implementeerimine: Nõuab hoolikat implementeerimist, et tagada kursorite unikaalsus ja järjepidevus.

Globaalsed kaalutlused

GraphQL skeemi disainimisel globaalsele publikule arvestage nende täiendavate teguritega:

• Lokaliseerimine: Kasutage direktiive või kohandatud skalaartüüpe, et toetada erinevaid keeli ja piirkondi. Näiteks võiksite omada kohandatud LocalizedText skalaari, mis salvestab tõlkeid erinevate keelte jaoks.
• Ajavööndid: Salvestage ajatemplid UTC-s ja lubage klientidel kuvamiseks määrata oma ajavöönd.
• Valuutad: Kasutage järjepidevat valuutavormingut ja lubage klientidel kuvamiseks määrata oma eelistatud valuuta. Kaaluge selle esitamiseks kohandatud Currency skalaari.
• Andmete asukoht: Veenduge, et teie andmed on salvestatud vastavalt kohalikele eeskirjadele. See võib nõuda teie API paigutamist mitmesse piirkonda või andmete maskeerimise tehnikate kasutamist.
• Juurdepääsetavus: Disainige oma skeem nii, et see oleks juurdepääsetav puuetega kasutajatele. Kasutage selgeid ja kirjeldavaid väljanimesid ning pakkuge alternatiivseid viise andmetele juurdepääsemiseks.

Näiteks kaaluge tootekirjelduse välja:

type Product {
 id: ID!
 name: String!
 description(language: String = "en"): String!
}

See võimaldab klientidel küsida kirjeldust kindlas keeles. Kui keelt pole määratud, kasutatakse vaikimisi inglise keelt (`en`).

Kokkuvõte

Skaleeruv skeemi disain on hädavajalik vastupidavate ja hooldatavate GraphQL API-de ehitamiseks, mis suudavad tulla toime globaalse rakenduse nõudmistega. Järgides selles artiklis kirjeldatud põhimõtteid ja kasutades sobivaid disainimustreid, saate luua API-sid, mida on lihtne mõista, muuta ja laiendada, pakkudes samal ajal suurepärast jõudlust ja skaleeruvust. Pidage meeles oma skeemi modulariseerida, komponeerida ja abstraheerida ning arvestada oma globaalse publiku spetsiifiliste vajadustega.

Neid mustreid omaks võttes saate avada GraphQL-i täieliku potentsiaali ja ehitada API-sid, mis suudavad teie rakendusi toetada aastaid.