GraphQL shēmas dizains: mērogojami modeļi globālām API

GraphQL ir kļuvis par spēcīgu alternatīvu tradicionālajām REST API, piedāvājot klientiem elastību pieprasīt tieši tos datus, kas viņiem nepieciešami. Tomēr, kad jūsu GraphQL API pieaug sarežģītībā un apjomā – īpaši, apkalpojot globālu auditoriju ar dažādām datu prasībām – rūpīgs shēmas dizains kļūst izšķirošs uzturēšanai, mērogojamībai un veiktspējai. Šis raksts pēta vairākus mērogojamus GraphQL shēmas dizaina modeļus, lai palīdzētu jums veidot stabilas API, kas spēj tikt galā ar globālas lietojumprogrammas prasībām.

Mērogojama shēmas dizaina nozīme

Labi izstrādāta GraphQL shēma ir veiksmīgas API pamats. Tā nosaka, kā klienti var mijiedarboties ar jūsu datiem un pakalpojumiem. Slikts shēmas dizains var radīt vairākas problēmas, tostarp:

• Veiktspējas vājās vietas: Neefektīvi vaicājumi un rezolveri var pārslogot jūsu datu avotus un palēnināt atbildes laiku.
• Uzturēšanas problēmas: Monolīta shēmu kļūst grūti saprast, modificēt un testēt, kad jūsu lietojumprogramma aug.
• Drošības ievainojamības: Slikti definētas piekļuves kontroles var atklāt sensitīvus datus neautorizētiem lietotājiem.
• Ierobežota mērogojamība: Cieši saistīta shēma apgrūtina API izplatīšanu starp vairākiem serveriem vai komandām.

Globālām lietojumprogrammām šīs problēmas tiek pastiprinātas. Dažādiem reģioniem var būt atšķirīgas datu prasības, normatīvie ierobežojumi un veiktspējas gaidas. Mērogojams shēmas dizains ļauj jums efektīvi risināt šīs problēmas.

Mērogojama shēmas dizaina galvenie principi

Pirms iedziļināties konkrētos modeļos, ieskicēsim dažus galvenos principus, kas būtu jāievēro jūsu shēmas dizainā:

• Modularitāte: Sadaliet savu shēmu mazākos, neatkarīgos moduļos. Tas atvieglo API atsevišķu daļu saprašanu, modificēšanu un atkārtotu izmantošanu.
• Komponējamība: Izstrādājiet savu shēmu tā, lai dažādus moduļus varētu viegli apvienot un paplašināt. Tas ļauj pievienot jaunas funkcijas un funkcionalitāti, netraucējot esošos klientus.
• Abstrakcija: Paslēpiet savu pamatā esošo datu avotu un pakalpojumu sarežģītību aiz labi definētas GraphQL saskarnes. Tas ļauj mainīt implementāciju, neietekmējot klientus.
• Kosekvence: Uzturiet konsekventu nosaukumu konvenciju, datu struktūru un kļūdu apstrādes stratēģiju visā shēmā. Tas atvieglo klientiem API apguvi un lietošanu.
• Veiktspējas optimizācija: Apsveriet veiktspējas ietekmi katrā shēmas dizaina posmā. Izmantojiet tādas tehnikas kā datu ielādētājus (data loaders) un lauku aizstājvārdus (field aliasing), lai samazinātu datu bāzes vaicājumu un tīkla pieprasījumu skaitu.

Mērogojami shēmas dizaina modeļi

Šeit ir vairāki mērogojami shēmas dizaina modeļi, kurus varat izmantot, lai veidotu stabilas GraphQL API:

1. Shēmu savienošana (Schema Stitching)

Shēmu savienošana ļauj apvienot vairākas GraphQL API vienā, vienotā shēmā. Tas ir īpaši noderīgi, ja dažādas komandas vai pakalpojumi ir atbildīgi par dažādām jūsu datu daļām. Tas ir kā vairākas mini-API, kas savienotas kopā caur 'vārtejas' API.

Kā tas darbojas:

1. Katra komanda vai pakalpojums nodrošina savu GraphQL API ar savu shēmu.
2. Centrālais vārtejas pakalpojums izmanto shēmu savienošanas rīkus (piemēram, Apollo Federation vai GraphQL Mesh), lai apvienotu šīs shēmas vienā, vienotā shēmā.
3. Klienti mijiedarbojas ar vārtejas pakalpojumu, kas novirza pieprasījumus uz atbilstošajām pamatā esošajām API.

Piemērs:

Iedomājieties e-komercijas platformu ar atsevišķām API produktiem, lietotājiem un pasūtījumiem. Katrai API ir sava shēma:

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

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

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

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

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

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

Vārtejas pakalpojums var savienot šīs shēmas kopā, lai izveidotu vienotu shēmu:

  
    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
    }
  

Ievērojiet, kā Order tips tagad ietver atsauces uz User un Product, lai gan šie tipi ir definēti atsevišķās API. Tas tiek panākts ar shēmu savienošanas direktīvām (kā @relation šajā piemērā).

Ieguvumi:

• Decentralizēta īpašumtiesība: Katra komanda var neatkarīgi pārvaldīt savus datus un API.
• Uzlabota mērogojamība: Jūs varat mērogot katru API neatkarīgi, pamatojoties uz tās specifiskajām vajadzībām.
• Samazināta sarežģītība: Klientiem ir nepieciešams mijiedarboties tikai ar vienu API galapunktu.

Apsvērumi:

• Sarežģītība: Shēmu savienošana var pievienot sarežģītību jūsu arhitektūrai.
• Latentums: Pieprasījumu maršrutēšana caur vārtejas pakalpojumu var radīt latentumu.
• Kļūdu apstrāde: Jums ir jāievieš stabila kļūdu apstrāde, lai tiktu galā ar kļūmēm pamatā esošajās API.

2. Shēmu federācija (Schema Federation)

Shēmu federācija ir shēmu savienošanas evolūcija, kas izstrādāta, lai risinātu dažus tās ierobežojumus. Tā nodrošina deklaratīvāku un standartizētāku pieeju GraphQL shēmu kompozīcijai.

Kā tas darbojas:

1. Katrs pakalpojums nodrošina GraphQL API un anotē savu shēmu ar federācijas direktīvām (piem., @key, @extends, @external).
2. Centrālais vārtejas pakalpojums (izmantojot Apollo Federation) izmanto šīs direktīvas, lai izveidotu supergrafu – visas federētās shēmas attēlojumu.
3. Vārtejas pakalpojums izmanto supergrafu, lai maršrutētu pieprasījumus uz atbilstošajiem pamatā esošajiem pakalpojumiem un atrisinātu atkarības.

Piemērs:

Izmantojot to pašu e-komercijas piemēru, federētās shēmas varētu izskatīties šādi:

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

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

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

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

    # Pasūtījumu 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
    }
  

Ievērojiet federācijas direktīvu izmantošanu:

• @key: Norāda tipa primāro atslēgu.
• @requires: Norāda, ka laukam nepieciešami dati no cita pakalpojuma.
• @extends: Ļauj pakalpojumam paplašināt tipu, kas definēts citā pakalpojumā.

Ieguvumi:

• Deklaratīva kompozīcija: Federācijas direktīvas atvieglo shēmu atkarību saprašanu un pārvaldību.
• Uzlabota veiktspēja: Apollo Federation optimizē vaicājumu plānošanu un izpildi, lai samazinātu latentumu.
• Uzlabota tipu drošība: Supergrafs nodrošina, ka visi tipi ir konsekventi starp pakalpojumiem.

Apsvērumi:

• Rīki: Nepieciešams izmantot Apollo Federation vai saderīgu federācijas implementāciju.
• Sarežģītība: Var būt sarežģītāk uzstādīt nekā shēmu savienošanu.
• Mācīšanās līkne: Izstrādātājiem ir jāapgūst federācijas direktīvas un jēdzieni.

3. Modulārs shēmas dizains

Modulārs shēmas dizains ietver lielas, monolītas shēmas sadalīšanu mazākos, vieglāk pārvaldāmos moduļos. Tas atvieglo API atsevišķu daļu saprašanu, modificēšanu un atkārtotu izmantošanu, pat neizmantojot federētās shēmas.

Kā tas darbojas:

1. Identificējiet loģiskās robežas savā shēmā (piem., lietotāji, produkti, pasūtījumi).
2. Izveidojiet atsevišķus moduļus katrai robežai, definējot tipus, vaicājumus un mutācijas, kas saistītas ar šo robežu.
3. Izmantojiet importēšanas/eksportēšanas mehānismus (atkarībā no jūsu GraphQL servera implementācijas), lai apvienotu moduļus vienā, vienotā shēmā.

Piemērs (izmantojot JavaScript/Node.js):

Izveidojiet atsevišķus failus katram modulim:

  
    // 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
    }
  

Pēc tam apvienojiet tos galvenajā shēmas failā:

  
    // 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;
  

Ieguvumi:

• Uzlabota uzturēšana: Mazākus moduļus ir vieglāk saprast un modificēt.
• Lielāka atkārtota izmantojamība: Moduļus var atkārtoti izmantot citās jūsu lietojumprogrammas daļās.
• Labāka sadarbība: Dažādas komandas var neatkarīgi strādāt pie dažādiem moduļiem.

Apsvērumi:

• Virsizmaksas: Modularizācija var radīt dažas virsizmakas jūsu izstrādes procesā.
• Sarežģītība: Jums ir rūpīgi jādefinē robežas starp moduļiem, lai izvairītos no cikliskām atkarībām.
• Rīki: Nepieciešams izmantot GraphQL servera implementāciju, kas atbalsta modulāru shēmas definīciju.

4. Saskarnes (Interface) un apvienojuma (Union) tipi

Saskarnes un apvienojuma tipi ļauj definēt abstraktus tipus, kurus var implementēt vairāki konkrēti tipi. Tas ir noderīgi, lai attēlotu polimorfus datus – datus, kas var pieņemt dažādas formas atkarībā no konteksta.

Kā tas darbojas:

• Definējiet saskarni vai apvienojuma tipu ar kopīgu lauku kopu.
• Definējiet konkrētus tipus, kas implementē saskarni vai ir apvienojuma dalībnieki.
• Izmantojiet __typename lauku, lai identificētu konkrēto tipu izpildes laikā.

Piemērs:

  
    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!]!
    }
  

Šajā piemērā gan User, gan Product implementē Node saskarni, kas definē kopīgu id lauku. SearchResult apvienojuma tips attēlo meklēšanas rezultātu, kas var būt vai nu User, vai Product. Klienti var vaicāt `search` lauku un pēc tam izmantot `__typename` lauku, lai noteiktu, kāda veida rezultātu viņi saņēma.

Ieguvumi:

• Elastība: Ļauj attēlot polimorfus datus tipu drošā veidā.
• Koda atkārtota izmantošana: Samazina koda dublēšanos, definējot kopīgus laukus saskarnēs un apvienojumos.
• Uzlabota vaicāšanas spēja: Atvieglo klientiem dažādu veidu datu vaicāšanu, izmantojot vienu vaicājumu.

Apsvērumi:

• Sarežģītība: Var pievienot sarežģītību jūsu shēmai.
• Veiktspēja: Saskarnes un apvienojuma tipu atrisināšana var būt dārgāka nekā konkrētu tipu atrisināšana.
• Introspekcija: Prasa klientiem izmantot introspekciju, lai noteiktu konkrēto tipu izpildes laikā.

5. Savienojuma modelis (Connection Pattern)

Savienojuma modelis ir standarta veids, kā implementēt lapošanu GraphQL API. Tas nodrošina konsekventu un efektīvu veidu, kā iegūt lielus datu sarakstus pa daļām.

Kā tas darbojas:

• Definējiet savienojuma tipu ar edges un pageInfo laukiem.
• edges lauks satur malu sarakstu, katra no kurām satur node lauku (faktiskos datus) un cursor lauku (unikālu identifikatoru mezglam).
• pageInfo lauks satur informāciju par pašreizējo lapu, piemēram, vai ir vēl lapas un kursorus pirmajam un pēdējam mezglam.
• Izmantojiet first, after, last un before argumentus, lai kontrolētu lapošanu.

Piemērs:

  
    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!
    }
  

Ieguvumi:

• Standartizēta lapošana: Nodrošina konsekventu veidu, kā implementēt lapošanu visā jūsu API.
• Efektīva datu iegūšana: Ļauj iegūt lielus datu sarakstus pa daļām, samazinot slodzi uz jūsu serveri un uzlabojot veiktspēju.
• Uz kursoriem balstīta lapošana: Izmanto kursorus, lai izsekotu katra mezgla pozīciju, kas ir efektīvāk nekā uz nobīdes balstīta lapošana.

Apsvērumi:

• Sarežģītība: Var pievienot sarežģītību jūsu shēmai.
• Virsizmaksas: Nepieciešami papildu lauki un tipi, lai implementētu savienojuma modeli.
• Implementācija: Nepieciešama rūpīga implementācija, lai nodrošinātu, ka kursori ir unikāli un konsekventi.

Globālie apsvērumi

Izstrādājot GraphQL shēmu globālai auditorijai, apsveriet šos papildu faktorus:

• Lokalizācija: Izmantojiet direktīvas vai pielāgotus skalāros tipus, lai atbalstītu dažādas valodas un reģionus. Piemēram, jums varētu būt pielāgots `LocalizedText` skalārs, kas glabā tulkojumus dažādām valodām.
• Laika joslas: Glabājiet laika zīmogus UTC un ļaujiet klientiem norādīt savu laika joslu attēlošanas nolūkiem.
• Valūtas: Izmantojiet konsekventu valūtas formātu un ļaujiet klientiem norādīt vēlamo valūtu attēlošanas nolūkiem. Apsveriet pielāgotu `Currency` skalāru, lai to attēlotu.
• Datu rezidence: Nodrošiniet, ka jūsu dati tiek glabāti saskaņā ar vietējiem noteikumiem. Tas var prasīt jūsu API izvietošanu vairākos reģionos vai datu maskēšanas tehniku izmantošanu.
• Pieejamība: Izstrādājiet savu shēmu tā, lai tā būtu pieejama lietotājiem ar invaliditāti. Izmantojiet skaidrus un aprakstošus lauku nosaukumus un nodrošiniet alternatīvus veidus, kā piekļūt datiem.

Piemēram, apsveriet produkta apraksta lauku:

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

Tas ļauj klientiem pieprasīt aprakstu noteiktā valodā. Ja valoda nav norādīta, tā pēc noklusējuma ir angļu (`en`).

Noslēgums

Mērogojams shēmas dizains ir būtisks, lai veidotu stabilas un uzturamas GraphQL API, kas spēj tikt galā ar globālas lietojumprogrammas prasībām. Ievērojot šajā rakstā izklāstītos principus un izmantojot atbilstošus dizaina modeļus, jūs varat izveidot API, kas ir viegli saprotamas, modificējamas un paplašināmas, vienlaikus nodrošinot izcilu veiktspēju un mērogojamību. Atcerieties modularizēt, komponēt un abstrahēt savu shēmu, kā arī ņemt vērā savas globālās auditorijas specifiskās vajadzības.

Pieņemot šos modeļus, jūs varat atraisīt pilnu GraphQL potenciālu un veidot API, kas var darbināt jūsu lietojumprogrammas vēl daudzus gadus.