Desain Skema GraphQL: Pola Skalabel untuk API Global

GraphQL telah muncul sebagai alternatif yang kuat untuk API REST tradisional, menawarkan fleksibilitas kepada klien untuk meminta data yang mereka butuhkan secara tepat. Namun, seiring dengan semakin kompleks dan luasnya cakupan API GraphQL Anda – terutama saat melayani audiens global dengan persyaratan data yang beragam – desain skema yang cermat menjadi krusial untuk pemeliharaan, skalabilitas, dan performa. Artikel ini mengeksplorasi beberapa pola desain skema GraphQL yang skalabel untuk membantu Anda membangun API yang kuat dan mampu menangani tuntutan aplikasi global.

Pentingnya Desain Skema yang Skalabel

Skema GraphQL yang dirancang dengan baik adalah fondasi dari API yang sukses. Skema ini menentukan bagaimana klien dapat berinteraksi dengan data dan layanan Anda. Desain skema yang buruk dapat menyebabkan sejumlah masalah, termasuk:

• Hambatan performa: Kueri dan resolver yang tidak efisien dapat membebani sumber data Anda dan memperlambat waktu respons.
• Masalah pemeliharaan: Skema monolitik menjadi sulit untuk dipahami, dimodifikasi, dan diuji seiring pertumbuhan aplikasi Anda.
• Kerentanan keamanan: Kontrol akses yang tidak terdefinisi dengan baik dapat mengekspos data sensitif kepada pengguna yang tidak berwenang.
• Skalabilitas terbatas: Skema yang terikat erat membuatnya sulit untuk mendistribusikan API Anda ke beberapa server atau tim.

Untuk aplikasi global, masalah-masalah ini menjadi lebih besar. Wilayah yang berbeda mungkin memiliki persyaratan data, batasan regulasi, dan ekspektasi performa yang berbeda. Desain skema yang skalabel memungkinkan Anda untuk mengatasi tantangan-tantangan ini secara efektif.

Prinsip-Prinsip Utama Desain Skema yang Skalabel

Sebelum membahas pola-pola spesifik, mari kita uraikan beberapa prinsip utama yang harus memandu desain skema Anda:

• Modularitas: Pecah skema Anda menjadi modul-modul yang lebih kecil dan independen. Ini membuatnya lebih mudah untuk dipahami, dimodifikasi, dan digunakan kembali bagian-bagian individual dari API Anda.
• Komposabilitas: Rancang skema Anda sehingga modul-modul yang berbeda dapat dengan mudah digabungkan dan diperluas. Ini memungkinkan Anda untuk menambahkan fitur dan fungsionalitas baru tanpa mengganggu klien yang sudah ada.
• Abstraksi: Sembunyikan kompleksitas sumber data dan layanan di balik antarmuka GraphQL yang terdefinisi dengan baik. Ini memungkinkan Anda untuk mengubah implementasi Anda tanpa memengaruhi klien.
• Konsistensi: Pertahankan konvensi penamaan, struktur data, dan strategi penanganan kesalahan yang konsisten di seluruh skema Anda. Ini memudahkan klien untuk mempelajari dan menggunakan API Anda.
• Optimasi Performa: Pertimbangkan implikasi performa pada setiap tahap desain skema. Gunakan teknik seperti data loader dan field aliasing untuk meminimalkan jumlah kueri basis data dan permintaan jaringan.

Pola Desain Skema yang Skalabel

Berikut adalah beberapa pola desain skema skalabel yang dapat Anda gunakan untuk membangun API GraphQL yang kuat:

1. Schema Stitching

Schema stitching memungkinkan Anda untuk menggabungkan beberapa API GraphQL menjadi satu skema tunggal yang terpadu. Ini sangat berguna ketika Anda memiliki tim atau layanan yang berbeda yang bertanggung jawab atas bagian data yang berbeda. Ini seperti memiliki beberapa API mini dan menyatukannya melalui API 'gateway'.

Cara kerjanya:

1. Setiap tim atau layanan mengekspos API GraphQL-nya sendiri dengan skemanya sendiri.
2. Layanan gateway pusat menggunakan alat schema stitching (seperti Apollo Federation atau GraphQL Mesh) untuk menggabungkan skema-skema ini menjadi satu skema tunggal yang terpadu.
3. Klien berinteraksi dengan layanan gateway, yang mengarahkan permintaan ke API yang mendasarinya yang sesuai.

Contoh:

Bayangkan sebuah platform e-commerce dengan API terpisah untuk produk, pengguna, dan pesanan. Setiap API memiliki skemanya sendiri:

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

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

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

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

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

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

Layanan gateway dapat menyatukan skema-skema ini untuk membuat skema terpadu:

  
    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
    }
  

Perhatikan bagaimana tipe Order sekarang menyertakan referensi ke User dan Product, meskipun tipe-tipe ini didefinisikan dalam API terpisah. Hal ini dicapai melalui direktif schema stitching (seperti @relation dalam contoh ini).

Manfaat:

• Kepemilikan terdesentralisasi: Setiap tim dapat mengelola data dan API-nya sendiri secara independen.
• Skalabilitas yang ditingkatkan: Anda dapat menskalakan setiap API secara independen berdasarkan kebutuhan spesifiknya.
• Kompleksitas berkurang: Klien hanya perlu berinteraksi dengan satu endpoint API.

Pertimbangan:

• Kompleksitas: Schema stitching dapat menambah kompleksitas pada arsitektur Anda.
• Latensi: Mengarahkan permintaan melalui layanan gateway dapat menimbulkan latensi.
• Penanganan kesalahan: Anda perlu menerapkan penanganan kesalahan yang kuat untuk mengatasi kegagalan pada API yang mendasarinya.

2. Schema Federation

Schema federation adalah evolusi dari schema stitching, yang dirancang untuk mengatasi beberapa keterbatasannya. Ini menyediakan pendekatan yang lebih deklaratif dan terstandarisasi untuk menyusun skema GraphQL.

Cara kerjanya:

1. Setiap layanan mengekspos API GraphQL dan menganotasi skemanya dengan direktif federasi (e.g., @key, @extends, @external).
2. Layanan gateway pusat (menggunakan Apollo Federation) menggunakan direktif-direktif ini untuk membangun supergraph – representasi dari seluruh skema federasi.
3. Layanan gateway menggunakan supergraph untuk mengarahkan permintaan ke layanan yang mendasarinya yang sesuai dan menyelesaikan dependensi.

Contoh:

Dengan menggunakan contoh e-commerce yang sama, skema federasi mungkin terlihat seperti ini:

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

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

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

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

    # API Pesanan
    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
    }
  

Perhatikan penggunaan direktif federasi:

• @key: Menentukan kunci utama untuk sebuah tipe.
• @requires: Menunjukkan bahwa sebuah field memerlukan data dari layanan lain.
• @extends: Memungkinkan sebuah layanan untuk memperluas tipe yang didefinisikan di layanan lain.

Manfaat:

• Komposisi deklaratif: Direktif federasi mempermudah pemahaman dan pengelolaan dependensi skema.
• Performa yang ditingkatkan: Apollo Federation mengoptimalkan perencanaan dan eksekusi kueri untuk meminimalkan latensi.
• Keamanan tipe yang ditingkatkan: Supergraph memastikan bahwa semua tipe konsisten di seluruh layanan.

Pertimbangan:

• Perkakas: Memerlukan penggunaan Apollo Federation atau implementasi federasi yang kompatibel.
• Kompleksitas: Bisa lebih kompleks untuk diatur daripada schema stitching.
• Kurva belajar: Pengembang perlu mempelajari direktif dan konsep federasi.

3. Desain Skema Modular

Desain skema modular melibatkan pemecahan skema monolitik yang besar menjadi modul-modul yang lebih kecil dan lebih mudah dikelola. Ini mempermudah pemahaman, modifikasi, dan penggunaan kembali bagian-bagian individual dari API Anda, bahkan tanpa menggunakan skema federasi.

Cara kerjanya:

1. Identifikasi batasan logis dalam skema Anda (misalnya, pengguna, produk, pesanan).
2. Buat modul terpisah untuk setiap batasan, mendefinisikan tipe, kueri, dan mutasi yang terkait dengan batasan tersebut.
3. Gunakan mekanisme impor/ekspor (tergantung pada implementasi server GraphQL Anda) untuk menggabungkan modul-modul menjadi satu skema tunggal yang terpadu.

Contoh (menggunakan JavaScript/Node.js):

Buat file terpisah untuk setiap modul:

  
    // 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
    }
  

Kemudian, gabungkan mereka di file skema utama Anda:

  
    // 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;
  

Manfaat:

• Pemeliharaan yang ditingkatkan: Modul yang lebih kecil lebih mudah dipahami dan dimodifikasi.
• Peningkatan penggunaan kembali: Modul dapat digunakan kembali di bagian lain dari aplikasi Anda.
• Kolaborasi yang lebih baik: Tim yang berbeda dapat bekerja pada modul yang berbeda secara independen.

Pertimbangan:

• Beban tambahan: Modularisasi dapat menambah beberapa beban tambahan pada proses pengembangan Anda.
• Kompleksitas: Anda perlu mendefinisikan batasan antar modul dengan hati-hati untuk menghindari dependensi sirkular.
• Perkakas: Memerlukan penggunaan implementasi server GraphQL yang mendukung definisi skema modular.

4. Tipe Interface dan Union

Tipe interface dan union memungkinkan Anda untuk mendefinisikan tipe abstrak yang dapat diimplementasikan oleh beberapa tipe konkret. Ini berguna untuk merepresentasikan data polimorfik – data yang dapat mengambil bentuk yang berbeda tergantung pada konteksnya.

Cara kerjanya:

• Definisikan tipe interface atau union dengan satu set field umum.
• Definisikan tipe konkret yang mengimplementasikan interface atau merupakan anggota dari union.
• Gunakan field __typename untuk mengidentifikasi tipe konkret saat runtime.

Contoh:

  
    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!]!
    }
  

Dalam contoh ini, baik User maupun Product mengimplementasikan interface Node, yang mendefinisikan field id umum. Tipe union SearchResult merepresentasikan hasil pencarian yang bisa berupa User atau Product. Klien dapat membuat kueri pada field `search` dan kemudian menggunakan field `__typename` untuk menentukan tipe hasil yang mereka terima.

Manfaat:

• Fleksibilitas: Memungkinkan Anda untuk merepresentasikan data polimorfik dengan cara yang aman secara tipe.
• Penggunaan kembali kode: Mengurangi duplikasi kode dengan mendefinisikan field umum dalam interface dan union.
• Kueri yang lebih baik: Memudahkan klien untuk membuat kueri untuk berbagai jenis data menggunakan satu kueri.

Pertimbangan:

• Kompleksitas: Dapat menambah kompleksitas pada skema Anda.
• Performa: Menyelesaikan tipe interface dan union bisa lebih mahal daripada menyelesaikan tipe konkret.
• Introspeksi: Mengharuskan klien untuk menggunakan introspeksi untuk menentukan tipe konkret saat runtime.

5. Pola Connection

Pola connection adalah cara standar untuk mengimplementasikan paginasi dalam API GraphQL. Ini menyediakan cara yang konsisten dan efisien untuk mengambil daftar data yang besar dalam potongan-potongan.

Cara kerjanya:

• Definisikan tipe connection dengan field edges dan pageInfo.
• Field edges berisi daftar edge, yang masing-masing berisi field node (data sebenarnya) dan field cursor (pengidentifikasi unik untuk node tersebut).
• Field pageInfo berisi informasi tentang halaman saat ini, seperti apakah ada lebih banyak halaman dan kursor untuk node pertama dan terakhir.
• Gunakan argumen first, after, last, dan before untuk mengontrol paginasi.

Contoh:

  
    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!
    }
  

Manfaat:

• Paginasi terstandarisasi: Menyediakan cara yang konsisten untuk mengimplementasikan paginasi di seluruh API Anda.
• Pengambilan data yang efisien: Memungkinkan Anda untuk mengambil daftar data yang besar dalam potongan-potongan, mengurangi beban pada server Anda dan meningkatkan performa.
• Paginasi berbasis kursor: Menggunakan kursor untuk melacak posisi setiap node, yang lebih efisien daripada paginasi berbasis offset.

Pertimbangan:

• Kompleksitas: Dapat menambah kompleksitas pada skema Anda.
• Beban tambahan: Memerlukan field dan tipe tambahan untuk mengimplementasikan pola connection.
• Implementasi: Memerlukan implementasi yang cermat untuk memastikan bahwa kursor unik dan konsisten.

Pertimbangan Global

Saat merancang skema GraphQL untuk audiens global, pertimbangkan faktor-faktor tambahan ini:

• Lokalisasi: Gunakan direktif atau tipe skalar kustom untuk mendukung berbagai bahasa dan wilayah. Misalnya, Anda dapat memiliki skalar `LocalizedText` kustom yang menyimpan terjemahan untuk berbagai bahasa.
• Zona waktu: Simpan stempel waktu dalam UTC dan izinkan klien untuk menentukan zona waktu mereka untuk tujuan tampilan.
• Mata uang: Gunakan format mata uang yang konsisten dan izinkan klien untuk menentukan mata uang pilihan mereka untuk tujuan tampilan. Pertimbangkan skalar `Currency` kustom untuk mewakili ini.
• Residensi data: Pastikan data Anda disimpan sesuai dengan peraturan setempat. Ini mungkin memerlukan penyebaran API Anda ke beberapa wilayah atau menggunakan teknik penyamaran data.
• Aksesibilitas: Rancang skema Anda agar dapat diakses oleh pengguna dengan disabilitas. Gunakan nama field yang jelas dan deskriptif serta sediakan cara alternatif untuk mengakses data.

Sebagai contoh, pertimbangkan field deskripsi produk:

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

Ini memungkinkan klien untuk meminta deskripsi dalam bahasa tertentu. Jika tidak ada bahasa yang ditentukan, maka akan default ke Bahasa Inggris (`en`).

Kesimpulan

Desain skema yang skalabel sangat penting untuk membangun API GraphQL yang kuat dan mudah dipelihara yang dapat menangani tuntutan aplikasi global. Dengan mengikuti prinsip-prinsip yang diuraikan dalam artikel ini dan menggunakan pola desain yang sesuai, Anda dapat membuat API yang mudah dipahami, dimodifikasi, dan diperluas, sambil juga memberikan performa dan skalabilitas yang sangat baik. Ingatlah untuk memodularisasi, menyusun, dan mengabstraksikan skema Anda, serta mempertimbangkan kebutuhan spesifik audiens global Anda.

Dengan menerapkan pola-pola ini, Anda dapat membuka potensi penuh dari GraphQL dan membangun API yang dapat mendukung aplikasi Anda selama bertahun-tahun yang akan datang.