עיצוב סכמת GraphQL: תבניות סקיילאביליות עבור APIs גלובליים

טכנולוגיית GraphQL הופיעה כחלופה עוצמתית ל-REST APIs מסורתיים, ומציעה ללקוחות את הגמישות לבקש בדיוק את הנתונים שהם צריכים. עם זאת, ככל שה-GraphQL API שלכם גדל במורכבות ובהיקף – במיוחד כאשר הוא משרת קהל גלובלי עם דרישות נתונים מגוונות – עיצוב סכמה קפדני הופך לחיוני לצורך תחזוקתיות, סקיילאביליות וביצועים. מאמר זה בוחן מספר תבניות עיצוב סקיילאביליות לסכמת GraphQL שיעזרו לכם לבנות APIs חזקים שיכולים להתמודד עם הדרישות של אפליקציה גלובלית.

החשיבות של עיצוב סכמה סקיילאבילי

סכמת GraphQL מעוצבת היטב היא הבסיס ל-API מוצלח. היא מכתיבה כיצד לקוחות יכולים לתקשר עם הנתונים והשירותים שלכם. עיצוב סכמה לקוי יכול להוביל למספר בעיות, ביניהן:

• צווארי בקבוק בביצועים: שאילתות ו-resolvers לא יעילים יכולים להעמיס על מקורות הנתונים שלכם ולהאט את זמני התגובה.
• בעיות תחזוקתיות: סכמה מונוליתית הופכת קשה להבנה, שינוי ובדיקה ככל שהאפליקציה שלכם גדלה.
• פרצות אבטחה: בקרות גישה המוגדרות באופן לקוי יכולות לחשוף נתונים רגישים למשתמשים לא מורשים.
• סקיילאביליות מוגבלת: סכמה עם צימוד הדוק מקשה על פיזור ה-API שלכם על פני מספר שרתים או צוותים.

עבור אפליקציות גלובליות, בעיות אלו מועצמות. לאזורים שונים עשויות להיות דרישות נתונים, אילוצים רגולטוריים וציפיות ביצועים שונות. עיצוב סכמה סקיילאבילי מאפשר לכם להתמודד עם אתגרים אלו ביעילות.

עקרונות מפתח לעיצוב סכמה סקיילאבילי

לפני שנצלול לתבניות ספציפיות, הבה נתווה כמה עקרונות מפתח שאמורים להנחות את עיצוב הסכמה שלכם:

• מודולריות: חלקו את הסכמה שלכם למודולים קטנים ועצמאיים. זה מקל על הבנה, שינוי ושימוש חוזר בחלקים בודדים של ה-API שלכם.
• יכולת הרכבה (Composability): עצבו את הסכמה שלכם כך שניתן יהיה לשלב ולהרחיב בקלות מודולים שונים. זה מאפשר לכם להוסיף תכונות ופונקציונליות חדשות מבלי לשבש לקוחות קיימים.
• הפשטה (Abstraction): הסתירו את מורכבות מקורות הנתונים והשירותים הבסיסיים שלכם מאחורי ממשק GraphQL מוגדר היטב. זה מאפשר לכם לשנות את המימוש שלכם מבלי להשפיע על הלקוחות.
• עקביות: שמרו על מוסכמות שמות, מבנה נתונים ואסטרטגיית טיפול בשגיאות עקביים בכל הסכמה שלכם. זה מקל על הלקוחות ללמוד ולהשתמש ב-API שלכם.
• אופטימיזציה של ביצועים: קחו בחשבון השלכות ביצועים בכל שלב של עיצוב הסכמה. השתמשו בטכניקות כמו data loaders ו-field aliasing כדי למזער את מספר שאילתות מסד הנתונים ובקשות הרשת.

תבניות עיצוב סכמה סקיילאביליות

להלן מספר תבניות עיצוב סכמה סקיילאביליות שבהן תוכלו להשתמש כדי לבנות APIs חזקים של GraphQL:

1. חיבור סכמות (Schema Stitching)

חיבור סכמות מאפשר לכם לשלב מספר APIs של GraphQL לסכמה אחת, מאוחדת. זה שימושי במיוחד כאשר יש לכם צוותים או שירותים שונים האחראים על חלקים שונים של הנתונים שלכם. זה כמו שיש לכם כמה מיני-APIs ואתם מחברים אותם יחד דרך API 'שער' (gateway).

איך זה עובד:

1. כל צוות או שירות חושף API GraphQL משלו עם סכמה משלו.
2. שירות שער מרכזי משתמש בכלים לחיבור סכמות (כמו Apollo Federation או GraphQL Mesh) כדי למזג סכמות אלו לסכמה אחת ומאוחדת.
3. הלקוחות מתקשרים עם שירות השער, אשר מנתב בקשות ל-APIs הבסיסיים המתאימים.

דוגמה:

דמיינו פלטפורמת מסחר אלקטרוני עם APIs נפרדים למוצרים, משתמשים והזמנות. לכל API יש סכמה משלו:

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

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

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

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

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

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

שירות השער יכול לחבר את הסכמות הללו יחד כדי ליצור סכמה מאוחדת:

  
    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
    }
  

שימו לב כיצד הטיפוס Order כולל כעת הפניות ל-User ו-Product, למרות שטיפוסים אלה מוגדרים ב-APIs נפרדים. זה מושג באמצעות הוראות (directives) של חיבור סכמות (כמו @relation בדוגמה זו).

יתרונות:

• בעלות מבוזרת: כל צוות יכול לנהל את הנתונים וה-API שלו באופן עצמאי.
• סקיילאביליות משופרת: ניתן להרחיב כל API באופן עצמאי בהתבסס על הצרכים הספציפיים שלו.
• מורכבות מופחתת: הלקוחות צריכים לתקשר רק עם נקודת קצה אחת של API.

שיקולים:

• מורכבות: חיבור סכמות יכול להוסיף מורכבות לארכיטקטורה שלכם.
• חביון (Latency): ניתוב בקשות דרך שירות השער יכול להוסיף חביון.
• טיפול בשגיאות: עליכם ליישם טיפול חזק בשגיאות כדי להתמודד עם כשלים ב-APIs הבסיסיים.

2. פדרציית סכמות (Schema Federation)

פדרציית סכמות היא אבולוציה של חיבור סכמות, שנועדה לטפל בחלק מהמגבלות שלה. היא מספקת גישה הצהרתית וסטנדרטית יותר להרכבת סכמות GraphQL.

איך זה עובד:

1. כל שירות חושף API של GraphQL ומוסיף הערות לסכמה שלו עם הוראות פדרציה (למשל, @key, @extends, @external).
2. שירות שער מרכזי (המשתמש ב-Apollo Federation) משתמש בהוראות אלה כדי לבנות סופר-גרף (supergraph) – ייצוג של כל סכמת הפדרציה.
3. שירות השער משתמש בסופר-גרף כדי לנתב בקשות לשירותים הבסיסיים המתאימים ולפתור תלויות.

דוגמה:

באמצעות אותה דוגמת מסחר אלקטרוני, סכמות הפדרציה עשויות להיראות כך:

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

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

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

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

    # API הזמנות
    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
    }
  

שימו לב לשימוש בהוראות הפדרציה:

• @key: מציין את המפתח הראשי עבור טיפוס.
• @requires: מציין ששדה דורש נתונים משירות אחר.
• @extends: מאפשר לשירות להרחיב טיפוס המוגדר בשירות אחר.

יתרונות:

• הרכבה הצהרתית: הוראות פדרציה מקלות על הבנה וניהול של תלויות סכמה.
• ביצועים משופרים: Apollo Federation מבצע אופטימיזציה של תכנון וביצוע שאילתות כדי למזער חביון.
• בטיחות טיפוסים משופרת: הסופר-גרף מבטיח שכל הטיפוסים עקביים בין השירותים.

שיקולים:

• כלים: דורש שימוש ב-Apollo Federation או מימוש פדרציה תואם.
• מורכבות: יכול להיות מורכב יותר להגדרה מאשר חיבור סכמות.
• עקומת למידה: מפתחים צריכים ללמוד את הוראות הפדרציה והמושגים שלה.

3. עיצוב סכמה מודולרי

עיצוב סכמה מודולרי כולל פירוק של סכמה גדולה ומונוליתית למודולים קטנים וניתנים יותר לניהול. זה מקל על הבנה, שינוי ושימוש חוזר בחלקים בודדים של ה-API שלכם, גם מבלי להזדקק לסכמות פדרטיביות.

איך זה עובד:

1. זהו גבולות לוגיים בתוך הסכמה שלכם (למשל, משתמשים, מוצרים, הזמנות).
2. צרו מודולים נפרדים לכל גבול, המגדירים את הטיפוסים, השאילתות והמוטציות הקשורות לאותו גבול.
3. השתמשו במנגנוני ייבוא/ייצוא (תלוי במימוש שרת ה-GraphQL שלכם) כדי לשלב את המודולים לסכמה אחת ומאוחדת.

דוגמה (באמצעות JavaScript/Node.js):

צרו קבצים נפרדים לכל מודול:

  
    // 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
    }
  

לאחר מכן, שלבו אותם בקובץ הסכמה הראשי שלכם:

  
    // 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;
  

יתרונות:

• תחזוקתיות משופרת: מודולים קטנים יותר קלים יותר להבנה ולשינוי.
• שימוש חוזר מוגבר: ניתן לעשות שימוש חוזר במודולים בחלקים אחרים של האפליקציה שלכם.
• שיתוף פעולה טוב יותר: צוותים שונים יכולים לעבוד על מודולים שונים באופן עצמאי.

שיקולים:

• תקורה: מודולריזציה יכולה להוסיף מעט תקורה לתהליך הפיתוח שלכם.
• מורכבות: עליכם להגדיר בזהירות את הגבולות בין מודולים כדי למנוע תלויות מעגליות.
• כלים: דורש שימוש במימוש שרת GraphQL התומך בהגדרת סכמה מודולרית.

4. טיפוסי Interface ו-Union

טיפוסי Interface ו-Union מאפשרים לכם להגדיר טיפוסים מופשטים שיכולים להיות מיושמים על ידי מספר טיפוסים קונקרטיים. זה שימושי לייצוג נתונים פולימורפיים – נתונים שיכולים ללבוש צורות שונות בהתאם להקשר.

איך זה עובד:

• הגדירו טיפוס interface או union עם קבוצה של שדות משותפים.
• הגדירו טיפוסים קונקרטיים המממשים את ה-interface או חברים ב-union.
• השתמשו בשדה __typename כדי לזהות את הטיפוס הקונקרטי בזמן ריצה.

דוגמה:

  
    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!]!
    }
  

בדוגמה זו, גם User וגם Product מממשים את הממשק Node, המגדיר שדה id משותף. טיפוס ה-union SearchResult מייצג תוצאת חיפוש שיכולה להיות User או Product. לקוחות יכולים לשאול את השדה `search` ולאחר מכן להשתמש בשדה `__typename` כדי לקבוע איזה סוג של תוצאה הם קיבלו.

יתרונות:

• גמישות: מאפשר לכם לייצג נתונים פולימורפיים בצורה בטוחת-טיפוסים.
• שימוש חוזר בקוד: מפחית שכפול קוד על ידי הגדרת שדות משותפים בממשקים וב-unions.
• יכולת שאילתה משופרת: מקל על הלקוחות לשאול עבור סוגים שונים של נתונים באמצעות שאילתה אחת.

שיקולים:

• מורכבות: יכול להוסיף מורכבות לסכמה שלכם.
• ביצועים: פתרון טיפוסי interface ו-union יכול להיות יקר יותר מפתרון טיפוסים קונקרטיים.
• אינטרוספקציה (Introspection): דורש מהלקוחות להשתמש באינטרוספקציה כדי לקבוע את הטיפוס הקונקרטי בזמן ריצה.

5. תבנית Connection

תבנית ה-Connection היא דרך סטנדרטית ליישם עימוד (pagination) ב-GraphQL APIs. היא מספקת דרך עקבית ויעילה לאחזר רשימות גדולות של נתונים בחלקים.

איך זה עובד:

• הגדירו טיפוס connection עם שדות edges ו-pageInfo.
• השדה edges מכיל רשימה של קצוות (edges), שכל אחד מהם מכיל שדה node (הנתונים בפועל) ושדה cursor (מזהה ייחודי עבור ה-node).
• השדה pageInfo מכיל מידע על העמוד הנוכחי, כגון האם יש עמודים נוספים וה-cursors עבור ה-nodes הראשון והאחרון.
• השתמשו בארגומנטים first, after, last, ו-before כדי לשלוט בעימוד.

דוגמה:

  
    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!
    }
  

יתרונות:

• עימוד סטנדרטי: מספק דרך עקבית ליישם עימוד בכל ה-API שלכם.
• אחזור נתונים יעיל: מאפשר לכם לאחזר רשימות גדולות של נתונים בחלקים, מה שמפחית את העומס על השרת ומשפר את הביצועים.
• עימוד מבוסס-cursor: משתמש ב-cursors כדי לעקוב אחר המיקום של כל node, וזה יעיל יותר מעימוד מבוסס-offset.

שיקולים:

• מורכבות: יכול להוסיף מורכבות לסכמה שלכם.
• תקורה: דורש שדות וטיפוסים נוספים כדי ליישם את תבנית ה-connection.
• יישום: דורש יישום קפדני כדי להבטיח שה-cursors יהיו ייחודיים ועקביים.

שיקולים גלובליים

בעת עיצוב סכמת GraphQL עבור קהל גלובלי, קחו בחשבון את הגורמים הנוספים הבאים:

• לוקליזציה: השתמשו בהוראות (directives) או בטיפוסי סקלר מותאמים אישית כדי לתמוך בשפות ואזורים שונים. לדוגמה, יכול להיות לכם סקלר מותאם אישית `LocalizedText` שמאחסן תרגומים לשפות שונות.
• אזורי זמן: אחסנו חותמות זמן ב-UTC ואפשרו ללקוחות לציין את אזור הזמן שלהם למטרות תצוגה.
• מטבעות: השתמשו בפורמט מטבע עקבי ואפשרו ללקוחות לציין את המטבע המועדף עליהם למטרות תצוגה. שקלו סקלר מותאם אישית `Currency` כדי לייצג זאת.
• מיקום נתונים (Data residency): ודאו שהנתונים שלכם מאוחסנים בהתאם לתקנות המקומיות. זה עשוי לדרוש פריסה של ה-API שלכם למספר אזורים או שימוש בטכניקות מיסוך נתונים.
• נגישות: עצבו את הסכמה שלכם כך שתהיה נגישה למשתמשים עם מוגבלויות. השתמשו בשמות שדות ברורים ותיאוריים וספקו דרכים חלופיות לגשת לנתונים.

לדוגמה, שקלו שדה תיאור מוצר:

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

זה מאפשר ללקוחות לבקש את התיאור בשפה ספציפית. אם לא צוינה שפה, ברירת המחדל היא אנגלית (`en`).

סיכום

עיצוב סכמה סקיילאבילי חיוני לבניית APIs חזקים וניתנים לתחזוקה של GraphQL שיכולים להתמודד עם הדרישות של אפליקציה גלובלית. על ידי שמירה על העקרונות המתוארים במאמר זה ושימוש בתבניות העיצוב המתאימות, תוכלו ליצור APIs שקל להבין, לשנות ולהרחיב, תוך מתן ביצועים וסקיילאביליות מצוינים. זכרו לבצע מודולריזציה, להרכיב ולהפשיט את הסכמה שלכם, ולהתחשב בצרכים הספציפיים של הקהל הגלובלי שלכם.

באמצעות אימוץ תבניות אלו, תוכלו לממש את מלוא הפוטנציאל של GraphQL ולבנות APIs שיוכלו להניע את האפליקציות שלכם לשנים הבאות.