GraphQL 스키마 디자인: 글로벌 API를 위한 확장 가능한 패턴

GraphQL은 기존의 REST API에 대한 강력한 대안으로 부상하여, 클라이언트에게 필요한 데이터를 정확하게 요청할 수 있는 유연성을 제공합니다. 그러나 GraphQL API의 복잡성과 범위가 증가함에 따라, 특히 다양한 데이터 요구 사항을 가진 글로벌 사용자를 대상으로 할 때, 신중한 스키마 디자인은 유지보수성, 확장성 및 성능에 매우 중요해집니다. 이 글에서는 글로벌 애플리케이션의 요구 사항을 처리할 수 있는 강력한 API를 구축하는 데 도움이 되는 여러 확장 가능한 GraphQL 스키마 디자인 패턴을 살펴봅니다.

확장 가능한 스키마 디자인의 중요성

잘 설계된 GraphQL 스키마는 성공적인 API의 기반입니다. 이는 클라이언트가 데이터 및 서비스와 상호 작용하는 방식을 결정합니다. 잘못된 스키마 디자인은 다음과 같은 여러 문제를 야기할 수 있습니다.

• 성능 병목 현상: 비효율적인 쿼리와 리졸버는 데이터 소스에 과부하를 주고 응답 시간을 늦출 수 있습니다.
• 유지보수 문제: 모놀리식 스키마는 애플리케이션이 성장함에 따라 이해, 수정 및 테스트하기 어려워집니다.
• 보안 취약점: 잘못 정의된 접근 제어는 민감한 데이터를 무단 사용자에게 노출시킬 수 있습니다.
• 제한된 확장성: 강하게 결합된 스키마는 여러 서버나 팀에 걸쳐 API를 분산하기 어렵게 만듭니다.

글로벌 애플리케이션의 경우 이러한 문제들은 더욱 증폭됩니다. 지역마다 데이터 요구 사항, 규제 제약, 성능 기대치가 다를 수 있습니다. 확장 가능한 스키마 디자인은 이러한 과제들을 효과적으로 해결할 수 있게 해줍니다.

확장 가능한 스키마 디자인의 핵심 원칙

특정 패턴을 살펴보기 전에 스키마 디자인을 안내해야 할 몇 가지 핵심 원칙을 설명하겠습니다.

• 모듈성: 스키마를 더 작고 독립적인 모듈로 나눕니다. 이를 통해 API의 개별 부분을 더 쉽게 이해, 수정 및 재사용할 수 있습니다.
• 구성 가능성: 다른 모듈을 쉽게 결합하고 확장할 수 있도록 스키마를 디자인합니다. 이를 통해 기존 클라이언트를 방해하지 않고 새로운 기능과 기능을 추가할 수 있습니다.
• 추상화: 잘 정의된 GraphQL 인터페이스 뒤에 기본 데이터 소스 및 서비스의 복잡성을 숨깁니다. 이를 통해 클라이언트에 영향을 주지 않고 구현을 변경할 수 있습니다.
• 일관성: 스키마 전체에서 일관된 명명 규칙, 데이터 구조 및 오류 처리 전략을 유지합니다. 이를 통해 클라이언트가 API를 더 쉽게 배우고 사용할 수 있습니다.
• 성능 최적화: 스키마 디자인의 모든 단계에서 성능 영향을 고려합니다. 데이터 로더 및 필드 별칭과 같은 기술을 사용하여 데이터베이스 쿼리 및 네트워크 요청 수를 최소화합니다.

확장 가능한 스키마 디자인 패턴

강력한 GraphQL API를 구축하는 데 사용할 수 있는 몇 가지 확장 가능한 스키마 디자인 패턴은 다음과 같습니다.

1. 스키마 스티칭(Schema Stitching)

스키마 스티칭은 여러 GraphQL API를 단일 통합 스키마로 결합하는 것을 가능하게 합니다. 이는 데이터의 다른 부분을 담당하는 다른 팀이나 서비스가 있을 때 특히 유용합니다. 여러 개의 미니 API를 가지고 '게이트웨이' API를 통해 하나로 합치는 것과 같습니다.

작동 방식:

1. 각 팀이나 서비스는 자체 스키마를 가진 자체 GraphQL API를 노출합니다.
2. 중앙 게이트웨이 서비스는 스키마 스티칭 도구(예: Apollo Federation 또는 GraphQL Mesh)를 사용하여 이러한 스키마들을 단일 통합 스키마로 병합합니다.
3. 클라이언트는 게이트웨이 서비스와 상호 작용하며, 이 서비스는 요청을 적절한 기본 API로 라우팅합니다.

예시:

제품, 사용자, 주문에 대한 별도의 API가 있는 전자상거래 플랫폼을 상상해 보십시오. 각 API에는 자체 스키마가 있습니다.

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

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

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

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

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

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

게이트웨이 서비스는 이러한 스키마들을 함께 엮어 통합된 스키마를 만들 수 있습니다.

  
    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
    }
  

Order 타입이 이제 별도의 API에 정의되어 있음에도 불구하고 User 및 Product에 대한 참조를 포함하는 방식을 주목하십시오. 이는 스키마 스티칭 지시문(이 예에서는 @relation과 같은)을 통해 달성됩니다.

장점:

• 분산된 소유권: 각 팀은 자체 데이터와 API를 독립적으로 관리할 수 있습니다.
• 향상된 확장성: 각 API를 특정 요구에 따라 독립적으로 확장할 수 있습니다.
• 복잡성 감소: 클라이언트는 단일 API 엔드포인트와만 상호 작용하면 됩니다.

고려 사항:

• 복잡성: 스키마 스티칭은 아키텍처에 복잡성을 더할 수 있습니다.
• 지연 시간: 게이트웨이 서비스를 통해 요청을 라우팅하면 지연 시간이 발생할 수 있습니다.
• 오류 처리: 기본 API의 장애를 처리하기 위해 강력한 오류 처리 메커니즘을 구현해야 합니다.

2. 스키마 페더레이션(Schema Federation)

스키마 페더레이션은 스키마 스티칭의 한계를 해결하기 위해 설계된 진화된 방식입니다. 이는 GraphQL 스키마를 구성하는 데 더 선언적이고 표준화된 접근 방식을 제공합니다.

작동 방식:

1. 각 서비스는 GraphQL API를 노출하고 페더레이션 지시문(예: @key, @extends, @external)으로 스키마에 주석을 답니다.
2. 중앙 게이트웨이 서비스(Apollo Federation 사용)는 이러한 지시문을 사용하여 전체 페더레이션 스키마의 표현인 슈퍼그래프(supergraph)를 구축합니다.
3. 게이트웨이 서비스는 슈퍼그래프를 사용하여 요청을 적절한 기본 서비스로 라우팅하고 종속성을 해결합니다.

예시:

동일한 전자상거래 예시를 사용하여 페더레이션된 스키마는 다음과 같을 수 있습니다.

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

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

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

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

    # Orders 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
    }
  

페더레이션 지시문의 사용에 주목하십시오.

• @key: 타입의 기본 키를 지정합니다.
• @requires: 필드가 다른 서비스의 데이터를 필요로 함을 나타냅니다.
• @extends: 서비스가 다른 서비스에 정의된 타입을 확장할 수 있도록 합니다.

장점:

• 선언적 구성: 페더레이션 지시문을 사용하면 스키마 종속성을 더 쉽게 이해하고 관리할 수 있습니다.
• 성능 향상: Apollo Federation은 쿼리 계획 및 실행을 최적화하여 지연 시간을 최소화합니다.
• 향상된 타입 안정성: 슈퍼그래프는 모든 타입이 서비스 간에 일관되도록 보장합니다.

고려 사항:

• 도구: Apollo Federation 또는 호환되는 페더레이션 구현을 사용해야 합니다.
• 복잡성: 스키마 스티칭보다 설정이 더 복잡할 수 있습니다.
• 학습 곡선: 개발자는 페더레이션 지시문과 개념을 배워야 합니다.

3. 모듈식 스키마 디자인

모듈식 스키마 디자인은 크고 모놀리식인 스키마를 더 작고 관리하기 쉬운 모듈로 나누는 것을 포함합니다. 이를 통해 페더레이션 스키마에 의존하지 않고도 API의 개별 부분을 더 쉽게 이해, 수정 및 재사용할 수 있습니다.

작동 방식:

1. 스키마 내의 논리적 경계(예: 사용자, 제품, 주문)를 식별합니다.
2. 각 경계에 대해 별도의 모듈을 만들고 해당 경계와 관련된 타입, 쿼리 및 뮤테이션을 정의합니다.
3. GraphQL 서버 구현에 따라 가져오기/내보내기 메커니즘을 사용하여 모듈을 단일 통합 스키마로 결합합니다.

예시 (JavaScript/Node.js 사용):

각 모듈에 대해 별도의 파일을 만듭니다.

  
    // 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
    }
  

그런 다음 기본 스키마 파일에서 결합합니다.

  
    // 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;
  

장점:

• 향상된 유지보수성: 작은 모듈은 이해하고 수정하기가 더 쉽습니다.
• 재사용성 증가: 모듈을 애플리케이션의 다른 부분에서 재사용할 수 있습니다.
• 더 나은 협업: 다른 팀이 다른 모듈에서 독립적으로 작업할 수 있습니다.

고려 사항:

• 오버헤드: 모듈화는 개발 프로세스에 약간의 오버헤드를 추가할 수 있습니다.
• 복잡성: 순환 종속성을 피하기 위해 모듈 간의 경계를 신중하게 정의해야 합니다.
• 도구: 모듈식 스키마 정의를 지원하는 GraphQL 서버 구현을 사용해야 합니다.

4. 인터페이스 및 유니언 타입

인터페이스 및 유니언 타입을 사용하면 여러 구체적인 타입으로 구현될 수 있는 추상 타입을 정의할 수 있습니다. 이는 다형성 데이터, 즉 컨텍스트에 따라 다른 형태를 취할 수 있는 데이터를 나타내는 데 유용합니다.

작동 방식:

• 공통 필드 집합으로 인터페이스 또는 유니언 타입을 정의합니다.
• 인터페이스를 구현하거나 유니언의 멤버인 구체적인 타입을 정의합니다.
• 런타임에 구체적인 타입을 식별하기 위해 __typename 필드를 사용합니다.

예시:

  
    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!]!
    }
  

이 예에서 User와 Product는 모두 공통 id 필드를 정의하는 Node 인터페이스를 구현합니다. SearchResult 유니언 타입은 User 또는 Product일 수 있는 검색 결과를 나타냅니다. 클라이언트는 `search` 필드를 쿼리한 다음 `__typename` 필드를 사용하여 어떤 유형의 결과를 받았는지 확인할 수 있습니다.

장점:

• 유연성: 다형성 데이터를 타입 안전 방식으로 표현할 수 있습니다.
• 코드 재사용: 인터페이스와 유니언에서 공통 필드를 정의하여 코드 중복을 줄입니다.
• 향상된 쿼리 가능성: 클라이언트가 단일 쿼리를 사용하여 다른 유형의 데이터를 더 쉽게 쿼리할 수 있도록 합니다.

고려 사항:

• 복잡성: 스키마에 복잡성을 더할 수 있습니다.
• 성능: 인터페이스 및 유니언 타입을 확인하는 것은 구체적인 타입을 확인하는 것보다 비용이 더 많이 들 수 있습니다.
• 내부 검사(Introspection): 클라이언트가 런타임에 구체적인 타입을 결정하기 위해 내부 검사를 사용해야 합니다.

5. 커넥션 패턴

커넥션 패턴은 GraphQL API에서 페이지네이션을 구현하는 표준적인 방법입니다. 대규모 데이터 목록을 청크 단위로 검색하는 일관되고 효율적인 방법을 제공합니다.

작동 방식:

• edges 및 pageInfo 필드가 있는 커넥션 타입을 정의합니다.
• edges 필드에는 엣지 목록이 포함되며, 각 엣지에는 node 필드(실제 데이터)와 cursor 필드(노드의 고유 식별자)가 있습니다.
• pageInfo 필드에는 다음 페이지가 있는지 여부와 첫 번째 및 마지막 노드의 커서와 같은 현재 페이지에 대한 정보가 포함됩니다.
• 페이지네이션을 제어하기 위해 first, after, last, before 인수를 사용합니다.

예시:

  
    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!
    }
  

장점:

• 표준화된 페이지네이션: API 전체에 걸쳐 페이지네이션을 구현하는 일관된 방법을 제공합니다.
• 효율적인 데이터 검색: 대규모 데이터 목록을 청크 단위로 검색하여 서버 부하를 줄이고 성능을 향상시킬 수 있습니다.
• 커서 기반 페이지네이션: 각 노드의 위치를 추적하기 위해 커서를 사용하며, 이는 오프셋 기반 페이지네이션보다 더 효율적입니다.

고려 사항:

• 복잡성: 스키마에 복잡성을 더할 수 있습니다.
• 오버헤드: 커넥션 패턴을 구현하기 위해 추가 필드와 타입이 필요합니다.
• 구현: 커서가 고유하고 일관되도록 신중한 구현이 필요합니다.

글로벌 고려 사항

글로벌 사용자를 위한 GraphQL 스키마를 디자인할 때 다음 추가 요소를 고려하십시오.

• 현지화(Localization): 다른 언어와 지역을 지원하기 위해 지시문이나 사용자 정의 스칼라 타입을 사용합니다. 예를 들어, 다른 언어에 대한 번역을 저장하는 사용자 정의 `LocalizedText` 스칼라를 가질 수 있습니다.
• 시간대: 타임스탬프를 UTC로 저장하고 클라이언트가 표시 목적으로 자신의 시간대를 지정할 수 있도록 허용합니다.
• 통화: 일관된 통화 형식을 사용하고 클라이언트가 표시 목적으로 선호하는 통화를 지정할 수 있도록 합니다. 이를 나타내기 위해 사용자 정의 `Currency` 스칼라를 고려하십시오.
• 데이터 상주(Data residency): 데이터가 현지 규정을 준수하여 저장되도록 합니다. 이를 위해 API를 여러 지역에 배포하거나 데이터 마스킹 기술을 사용해야 할 수 있습니다.
• 접근성: 장애가 있는 사용자가 접근할 수 있도록 스키마를 디자인합니다. 명확하고 설명적인 필드 이름을 사용하고 데이터에 접근할 수 있는 대체 방법을 제공합니다.

예를 들어, 제품 설명 필드를 고려해 보겠습니다.

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

이를 통해 클라이언트는 특정 언어로 설명을 요청할 수 있습니다. 언어가 지정되지 않은 경우 영어(`en`)가 기본값으로 사용됩니다.

결론

확장 가능한 스키마 디자인은 글로벌 애플리케이션의 요구 사항을 처리할 수 있는 강력하고 유지보수 가능한 GraphQL API를 구축하는 데 필수적입니다. 이 글에서 설명한 원칙을 따르고 적절한 디자인 패턴을 사용함으로써, 이해하고, 수정하고, 확장하기 쉬우면서도 뛰어난 성능과 확장성을 제공하는 API를 만들 수 있습니다. 스키마를 모듈화하고, 구성하고, 추상화하며, 글로벌 사용자의 특정 요구를 고려하는 것을 기억하십시오.

이러한 패턴을 채택함으로써 GraphQL의 잠재력을 최대한 발휘하고 앞으로 수년간 애플리케이션을 구동할 수 있는 API를 구축할 수 있습니다.