Fedezze fel a GraphQL Federation és a Schema Stitching erejét, mint frontend API gateway megoldásokat. Tanulja meg, hogyan egyesítheti a mikroszolgáltatásokat, javíthatja a teljesítményt és egyszerűsítheti az adatlekérdezést a modern webalkalmazásokban.
Frontend API Gateway: GraphQL Federation és Schema Stitching
A modern webalkalmazás-fejlesztés világában a több forrásból származó adatok kezelése komoly kihívást jelenthet. Ahogy az alkalmazások összetettsége nő és a mikroszolgáltatási architektúrákat alkalmazzák, elengedhetetlenné válik az adatokhoz való egységes és hatékony hozzáférés. A Frontend API Gateway központi belépési pontként szolgál a kliensalkalmazások számára, összesítve a különböző háttérszolgáltatások adatait, és egyszerűsített élményt nyújtva a fejlesztőknek és a végfelhasználóknak egyaránt. Ez a blogbejegyzés két hatékony technikát vizsgál meg a Frontend API Gateway építésére: a GraphQL Federationt és a Schema Stitchinget.
Mi az a Frontend API Gateway?
A Frontend API Gateway egy olyan architekturális minta, ahol egy dedikált szerver közvetítőként működik a frontend kliensek (pl. webböngészők, mobilalkalmazások) és a több háttérszolgáltatás között. Leegyszerűsíti az adatlekérdezést azáltal, hogy:
- Adatok összesítése: Több forrásból származó adatok egyetlen válaszba való egyesítése.
- Adatok átalakítása: Az adatformátumok hozzáigazítása a frontend igényeihez.
- Komplexitás elrejtése: A háttérszolgáltatások bonyolultságának elrejtése a kliens elől.
- Biztonság érvényesítése: Hitelesítési és jogosultságkezelési szabályzatok implementálása.
- Teljesítményoptimalizálás: Gyakran használt adatok gyorsítótárazása és a hálózati kérések számának csökkentése.
Lényegében a Backend for Frontend (BFF) mintát valósítja meg nagy méretekben, és lehetővé teszi a front-end csapatok számára, hogy nagyobb kontrollt gyakoroljanak az általuk fogyasztott API-k felett. Nagyobb szervezeteknél, ha a front-end kezeli és gondozza a saját API-jait, az gyorsabb szállításhoz és a back-end csapatoktól való függőség csökkenéséhez vezethet.
Miért használjunk GraphQL-t egy Frontend API Gatewayhez?
A GraphQL egy lekérdezőnyelv API-khoz és egy futtatókörnyezet ezen lekérdezések meglévő adatokkal való teljesítéséhez. Számos előnnyel rendelkezik a hagyományos REST API-kkal szemben, ami alkalmassá teszi Frontend API Gateway-ek építésére:
- Hatékony adatlekérdezés: A kliensek csak a szükséges adatokat kérik le, csökkentve a túlzott adatlekérést (over-fetching) és javítva a teljesítményt.
- Erős típusosság: A GraphQL sémák definiálják az adatok struktúráját, ami jobb eszközhasználatot és validációt tesz lehetővé.
- Introspekció: A kliensek a séma introspekcióján keresztül felfedezhetik az elérhető adatokat és műveleteket.
- Valós idejű képességek: A GraphQL subscription-ök lehetővé teszik a valós idejű adatfrissítéseket.
A GraphQL kihasználásával egy Frontend API Gateway rugalmas, hatékony és fejlesztőbarát felületet biztosíthat a több háttérszolgáltatásból származó adatok eléréséhez. Ez éles ellentétben áll a hagyományos megközelítésekkel, amelyek több REST végpontot használnak, melyeket egyenként kell lekérdezni, és gyakran több adatot adnak vissza a szükségesnél.
GraphQL Federation: Egy elosztott megközelítés
Mi a GraphQL Federation?
A GraphQL Federation egy hatékony technika egy elosztott GraphQL API felépítésére több GraphQL szolgáltatás (úgynevezett "subgraph") egyetlen, egységes sémába történő összeállításával. Minden subgraph egy adott domainért vagy adatforrásért felelős, és a Federation gateway szervezi a lekérdezéseket ezeken a subgraph-okon keresztül.
Az alapkoncepció egy supergraph körül forog, amely egyetlen, egységes GraphQL séma, ami a teljes API-t képviseli. Ezt a supergraph-ot kisebb GraphQL sémák, az úgynevezett subgraph-ok összeállításával hozzák létre, amelyek mindegyike egy adott mikroszolgáltatást vagy adatforrást képvisel. A Federation gateway felelős a bejövő GraphQL lekérdezések megfelelő subgraph-okhoz való irányításáért és az eredmények egyetlen válaszba való egyesítéséért.
Hogyan működik a GraphQL Federation?
- Subgraph definíció: Minden mikroszolgáltatás egy GraphQL API-t (egy subgraph-ot) tesz közzé, amely meghatározza a saját adatait és műveleteit. Ezek a sémák direktívákat tartalmaznak, amelyek megmondják a Federation gateway-nek, hogyan kell feloldani a típusokat és mezőket. A kulcsfontosságú direktívák közé tartozik a `@key`, `@external` és `@requires`.
- Supergraph összeállítása: A Federation gateway (pl. Apollo Gateway) lekéri a sémákat minden subgraph-ból, és egyetlen, egységes sémába (a supergraph-ba) állítja össze őket. Ez a folyamat magában foglalja a típus- és mezőkonfliktusok feloldását és a típusok közötti kapcsolatok létrehozását a különböző subgraph-ok között.
- Lekérdezés tervezése és végrehajtása: Amikor egy kliens GraphQL lekérdezést küld az átjárónak, az átjáró elemzi a lekérdezést, és meghatározza, hogy mely subgraph-okat kell lekérdezni a kérés teljesítéséhez. Ezután szétosztja a lekérdezést a megfelelő subgraph-ok között, összegyűjti az eredményeket, és egyetlen válaszba egyesíti őket, amelyet visszaküld a kliensnek.
Példa: E-kereskedelmi platform GraphQL Federationnel
Vegyünk egy e-kereskedelmi platformot külön mikroszolgáltatásokkal a termékek, ügyfelek és rendelések számára.
- Termékek Subgraph: A termékinformációkat kezeli (név, leírás, ár stb.).
- Ügyfelek Subgraph: Az ügyféladatokat kezeli (név, cím, e-mail stb.).
- Rendelések Subgraph: A rendelési információkat kezeli (rendelésazonosító, ügyfélazonosító, termékazonosítók, végösszeg stb.).
Minden subgraph egy GraphQL API-t tesz közzé, és a Federation gateway ezeket az API-kat egyetlen supergraph-ba állítja össze. Egy kliens ezután lekérdezheti a supergraph-ot, hogy egyetlen kéréssel lekérje a termékekre, ügyfelekre és rendelésekre vonatkozó információkat.
Például egy lekérdezés egy ügyfél nevének és rendelési előzményeinek lekérésére így nézhet ki:
query GetCustomerAndOrders($customerId: ID!) {
customer(id: $customerId) {
id
name
orders {
id
orderDate
totalAmount
}
}
}
A Federation gateway ezt a lekérdezést az Ügyfelek és Rendelések subgraph-okhoz irányítaná, lekérné a szükséges adatokat, és egyetlen válaszba egyesítené azokat.
A GraphQL Federation előnyei
- Egyszerűsített adathozzáférés: A kliensek egyetlen GraphQL végponttal lépnek kapcsolatba, függetlenül az alapul szolgáló adatforrásoktól.
- Jobb teljesítmény: Az adatlekérdezés optimalizált, mivel csak a szükséges adatokat kéri le minden subgraph-ból.
- Növelt skálázhatóság: Minden subgraph egymástól függetlenül skálázható, ami jobb erőforrás-kihasználást tesz lehetővé.
- Decentralizált fejlesztés: A csapatok egymástól függetlenül fejleszthetik és telepíthetik a subgraph-okat, elősegítve az agilitást és az innovációt.
- Sémakezelés (governance): A Federation gateway biztosítja a séma konzisztenciáját és kompatibilitását a subgraph-ok között.
Eszközök a GraphQL Federationhöz
- Apollo Federation: A GraphQL Federation népszerű nyílt forráskódú megvalósítása, amely egy gateway-t, egy séma regisztert és eszközöket biztosít a föderált GraphQL API-k építéséhez és kezeléséhez. Az Apollo Federation ismert a skálázhatóságáról és a robusztus hibakezeléséről.
- GraphQL Hive: Ez az eszköz séma regisztert és sémakezelést kínál a GraphQL föderált szolgáltatásokhoz, olyan funkciókat biztosítva, mint a változásérzékelés, használati elemzés és sémaellenőrzések. Növeli a supergraph átláthatóságát és feletti kontrollt.
Schema Stitching: Egy alternatív megközelítés
Mi a Schema Stitching?
A Schema Stitching egy másik technika több GraphQL séma egyetlen, egységes sémába történő egyesítésére. A Federationnel ellentétben a Schema Stitching általában egy manuálisabb folyamatot foglal magában, ahol definiálni kell, hogyan kapcsolódnak egymáshoz a különböző sémákból származó típusok és mezők. Bár a Federationt modernebb és robusztusabb megoldásnak tekintik, a Schema Stitching életképes lehetőség lehet egyszerűbb esetekben vagy meglévő GraphQL API-król való átállás során.
Hogyan működik a Schema Stitching?
- Séma definíció: Minden mikroszolgáltatás egy GraphQL API-t tesz közzé a saját sémájával.
- Stitching logika: Egy stitching réteg (gyakran olyan könyvtárakkal, mint a GraphQL Tools) definiálja, hogyan kapcsolódnak a különböző sémákból származó típusok és mezők. Ez magában foglalja olyan resolver függvények írását, amelyek adatokat kérnek le az alapul szolgáló szolgáltatásokból, és leképezik azokat az egységes sémára.
- Egységes séma: A stitching réteg egyesíti az egyes sémákat egyetlen, egységes sémává, amelyet a kliens felé tesz közzé.
Példa: Termékek és értékelések összekapcsolása (stitching)
Képzeljünk el két különálló GraphQL szolgáltatást: egyet a termékeknek és egy másikat az értékeléseknek.
- Termékek Szolgáltatás: Információkat nyújt a termékekről (ID, név, leírás, ár).
- Értékelések Szolgáltatás: Értékeléseket nyújt a termékekhez (ID, termék ID, értékelés, megjegyzés).
A Schema Stitching használatával létrehozhat egy egységes sémát, amely lehetővé teszi a kliensek számára, hogy egyetlen lekérdezéssel lekérjék a termékinformációkat és az értékeléseket.
A stitching rétegben egy resolver függvényt kellene definiálni, amely lekéri egy adott termékazonosítóhoz tartozó értékeléseket az Értékelések Szolgáltatásból, és hozzáadja őket a Termék típushoz az egységes sémában.
// Példa (Koncepcionális): Stitching logika a GraphQL Tools használatával
const { stitchSchemas } = require('@graphql-tools/stitch');
const productsSchema = ... // Termék séma definiálása
const reviewsSchema = ... // Értékelés séma definiálása
const stitchedSchema = stitchSchemas({
subschemas: [
{
schema: productsSchema,
},
{
schema: reviewsSchema,
transforms: [
{
transformSchema: (schema) => schema,
transformRequest: (originalRequest) => {
return originalRequest;
},
transformResult: (originalResult) => {
return originalResult;
}
}
],
},
],
typeDefs: `
extend type Product {
reviews: [Review]
}
`,
resolvers: {
Product: {
reviews: {
resolve: (product, args, context, info) => {
// Értékelések lekérése a termékhez az Értékelések Szolgáltatásból
return fetchReviewsForProduct(product.id);
},
},
},
},
});
Ez a példa bemutatja a sémák összekapcsolásának alapkoncepcióját. Vegye észre az egyedi resolverek szükségességét a `reviews` mező lekéréséhez. Az egyes kapcsolatokhoz tartozó resolverek kódolásának ez a többletterhe lelassíthatja a fejlesztési folyamatot a Federation használatához képest.
A Schema Stitching előnyei
- Egységes API: A kliensek egyetlen GraphQL végponthoz férnek hozzá, ami egyszerűsíti az adathozzáférést.
- Inkrementális bevezetés: A Schema Stitching fokozatosan is bevezethető, lehetővé téve a lépésenkénti átállást egy egységes API-ra.
- Rugalmasság: A Schema Stitching nagyobb kontrollt biztosít a sémák kombinálásának módja felett, lehetővé téve a stitching logika testreszabását a specifikus igényeknek megfelelően.
A Schema Stitching hátrányai
- Manuális konfiguráció: A Schema Stitching a stitching logika manuális konfigurációját igényli, ami bonyolult és időigényes lehet.
- Teljesítmény többletterhelés: A resolver függvények teljesítmény többletterhelést okozhatnak, különösen, ha bonyolult adatátalakításokat végeznek.
- Korlátozott skálázhatóság: A Schema Stitching nehezebben skálázható, mint a Federation, mivel a stitching logika általában központosított.
- Séma tulajdonjog: Bizonytalansághoz vezethet a séma tulajdonjogát illetően, különösen, ha különböző csapatok kezelik az összekapcsolt szolgáltatásokat.
Eszközök a Schema Stitchinghez
- GraphQL Tools: Egy népszerű könyvtár GraphQL sémák építéséhez és manipulálásához, beleértve a Schema Stitching támogatását is.
- GraphQL Mesh: A GraphQL Mesh lehetővé teszi a GraphQL lekérdezőnyelv használatát különböző forrásokból, például REST API-kból, adatbázisokból és gRPC-ből származó adatok elérésére. Ezeket az API-kat egy egységes GraphQL sémába tudja kapcsolni.
GraphQL Federation vs. Schema Stitching: Egy összehasonlítás
Mind a GraphQL Federation, mind a Schema Stitching lehetőséget kínál több GraphQL séma egyetlen API-ba történő egyesítésére, de megközelítésükben és képességeikben különböznek.
| Jellemző | GraphQL Federation | Schema Stitching |
|---|---|---|
| Megközelítés | Elosztott, automatizált összeállítás | Központosított, manuális konfiguráció |
| Komplexitás | Alacsonyabb komplexitás a karbantartás és skálázás során | Magasabb komplexitás a manuális resolver logika miatt |
| Skálázhatóság | Nagy méretű, elosztott rendszerekhez tervezve | Kevésbé skálázható, általában kisebb alkalmazásokhoz használják |
| Sémakezelés (governance) | Beépített sémakezelés és validáció | Manuális sémakezelést és koordinációt igényel |
| Eszközök | Erős ökoszisztéma eszközökből és könyvtárakból (pl. Apollo Federation) | Több egyedi eszközt és konfigurációt igényel |
| Felhasználási esetek | Mikroszolgáltatási architektúrák, nagyméretű API-k, decentralizált fejlesztés | Kisebb alkalmazások, inkrementális migráció, specifikus testreszabási követelmények |
Mikor használjunk GraphQL Federationt: Válassza a Federationt, ha komplex mikroszolgáltatási architektúrája van, skáláznia kell az API-ját, és szeretné, ha a független csapatok maguk kezelnék a saját subgraph-jaikat. Ez egyszerűsíti a sémakezelést is.
Mikor használjunk Schema Stitchinget: Fontolja meg a Schema Stitchinget, ha egyszerűbb API-ja van, nagyobb kontrollra van szüksége a stitching logika felett, vagy meglévő GraphQL API-król migrál. Azonban legyen tisztában a lehetséges bonyodalmakkal és skálázhatósági korlátokkal.
Hitelesítés és jogosultságkezelés megvalósítása
Függetlenül attól, hogy a GraphQL Federationt vagy a Schema Stitchinget választja, a hitelesítés és jogosultságkezelés megvalósítása kulcsfontosságú a Frontend API Gateway biztonsága szempontjából. Több megközelítést is alkalmazhat:
- Gateway-szintű hitelesítés: Az API Gateway kezeli a hitelesítést és jogosultságkezelést, mielőtt a kéréseket a háttérszolgáltatásokhoz irányítaná. Ez a megközelítés központosítja a biztonsági logikát és egyszerűsíti a háttérszolgáltatásokat. Gyakori módszerek a JWT (JSON Web Token) validáció és az OAuth 2.0.
- Szolgáltatás-szintű hitelesítés: Minden háttérszolgáltatás maga kezeli a saját hitelesítését és jogosultságkezelését. Ez a megközelítés részletesebb kontrollt biztosít a biztonság felett, de bonyolultabb lehet a kezelése.
- Hibrid megközelítés: A gateway-szintű és szolgáltatás-szintű hitelesítés kombinációja. Az átjáró kezeli a kezdeti hitelesítést, a háttérszolgáltatások pedig részletesebb jogosultsági ellenőrzéseket végeznek.
Példa: JWT hitelesítés Apollo Federationnel
Az Apollo Federationnel beállíthatja a gateway-t, hogy validálja a kérés fejléceiben található JWT tokeneket. Az átjáró ezután továbbíthatja a tokenből kinyert felhasználói információkat a subgraph-oknak, amelyek ezt az információt felhasználhatják a jogosultságkezeléshez.
// Példa (Koncepcionális): Apollo Gateway konfiguráció JWT validációval
const { ApolloGateway } = require('@apollo/gateway');
const gateway = new ApolloGateway({
serviceList: [
// ... a subgraph konfigurációi
],
buildService: ({ name, url }) => {
return new MyCustomService({
name, // A subgraph neve
url, // A subgraph URL-je
});
},
});
class MyCustomService extends RemoteGraphQLDataSource {
willSendRequest({ request, context }) {
// Felhasználó lekérése a kontextusból
const user = context.user;
// Felhasználó azonosítójának hozzáadása a kérés fejléceihez
if (user) {
request.http.headers.set('user-id', user.id);
}
}
}
Ebben a példában egy egyedi szolgáltatás jön létre, amely módosítja a kimenő kéréseket, hogy tartalmazzák a JWT-ből származó felhasználói azonosítót. Az alsóbb rétegekben lévő szolgáltatások ezt az azonosítót használhatják jogosultsági ellenőrzésekhez.
Gyorsítótárazási stratégiák a teljesítményoptimalizáláshoz
A gyorsítótárazás elengedhetetlen a Frontend API Gateway teljesítményének javításához. A gyakran használt adatok gyorsítótárazásával csökkentheti a háttérszolgáltatások terhelését és javíthatja a kliensek válaszidejét. Íme néhány gyorsítótárazási stratégia:
- HTTP gyorsítótárazás: Használja ki a HTTP gyorsítótárazási mechanizmusokat (pl. `Cache-Control` fejlécek) a válaszok gyorsítótárazására a böngészőben és a köztes proxykban.
- Memóriában történő gyorsítótárazás: Használjon memóriában lévő gyorsítótárakat (pl. Redis, Memcached) a gyakran használt adatok gyorsítótárazására az átjárón.
- CDN gyorsítótárazás: Használjon Tartalomszolgáltató Hálózatokat (CDN) a statikus eszközök és API válaszok gyorsítótárazására a klienshez közelebb.
- GraphQL lekérdezés gyorsítótárazás: Gyorsítótárazza a GraphQL lekérdezések eredményeit a lekérdezési string és a változók alapján. Ez különösen hatékony lehet a gyakran végrehajtott lekérdezések esetében. Az Apollo Server beépített támogatást nyújt a lekérdezés gyorsítótárazásához.
A gyorsítótárazás implementálásakor vegye figyelembe a gyorsítótár érvénytelenítési stratégiákat, hogy a kliensek naprakész adatokat kapjanak. Gyakori stratégiák:
- Időalapú lejárat: Állítson be egy fix lejárati időt a gyorsítótárazott adatokra.
- Eseményalapú érvénytelenítés: Érvénytelenítse a gyorsítótárat, amikor az adatok megváltoznak a háttérszolgáltatásokban. Ezt webhookok vagy üzenetsorok segítségével lehet elérni.
Monitoring és megfigyelhetőség
A monitoring és a megfigyelhetőség kritikus fontosságú a Frontend API Gateway állapotának és teljesítményének biztosításához. Implementáljon átfogó monitoringot a kulcsfontosságú metrikák nyomon követésére, mint például:
- Kérés késleltetése: A kérés feldolgozásához szükséges idő.
- Hibaarány: A hibát eredményező kérések százalékos aránya.
- Átbocsátóképesség: Az időegység alatt feldolgozott kérések száma.
- Erőforrás-kihasználtság: A gateway és a háttérszolgáltatások CPU-, memória- és hálózati használata.
Használjon nyomkövetést (tracing) a kérések követésére, ahogy azok áthaladnak a rendszeren, azonosítva a szűk keresztmetszeteket és a teljesítményproblémákat. A naplózás értékes betekintést nyújt a gateway és a háttérszolgáltatások viselkedésébe.
Eszközök a monitoringhoz és a megfigyelhetőséghez:
- Prometheus: Nyílt forráskódú monitoring és riasztórendszer.
- Grafana: Adatvizualizációs és monitoring eszköz.
- Jaeger: Nyílt forráskódú elosztott nyomkövető rendszer.
- Datadog: Monitoring és biztonsági platform felhőalkalmazásokhoz.
- New Relic: Digitális intelligencia platform a szoftver teljesítményének monitorozására és javítására.
A robusztus monitoring és megfigyelhetőség implementálásával proaktívan azonosíthatja és megoldhatja a problémákat, biztosítva a Frontend API Gateway megbízhatóságát és teljesítményét.
Konklúzió
Egy GraphQL Federationnel vagy Schema Stitchinggel épített Frontend API Gateway jelentősen egyszerűsítheti az adathozzáférést, javíthatja a teljesítményt és fokozhatja a fejlesztői élményt a modern webalkalmazásokban. A GraphQL Federation egy erőteljes és skálázható megoldást kínál az elosztott GraphQL API-k összeállítására, míg a Schema Stitching egy rugalmasabb megközelítést nyújt a meglévő sémák kombinálására. Az alkalmazás specifikus követelményeinek és e technikák közötti kompromisszumok gondos mérlegelésével kiválaszthatja a legjobb megközelítést egy robusztus és hatékony Frontend API Gateway építéséhez.
Ne felejtse el implementálni a megfelelő hitelesítést és jogosultságkezelést, gyorsítótárazási stratégiákat, valamint monitoringot és megfigyelhetőséget az átjáró biztonságának, teljesítményének és megbízhatóságának biztosítása érdekében. Ezen bevált gyakorlatok alkalmazásával kiaknázhatja a GraphQL teljes potenciálját, és olyan modern webalkalmazásokat építhet, amelyek kivételes felhasználói élményt nyújtanak.