Ön Uç API Ağ Geçidi: GraphQL Federasyonu ve Şema Birleştirme

Modern web uygulaması geliştirme dünyasında, birden fazla kaynaktan gelen veriyi yönetmek önemli bir zorluk olabilir. Uygulamalar karmaşıklaştıkça ve mikroservis mimarilerini benimsedikçe, veriye birleşik ve verimli bir şekilde erişme ihtiyacı büyük önem kazanır. Bir Ön Uç API Ağ Geçidi, istemci uygulamaları için merkezi bir giriş noktası olarak hareket eder, çeşitli arka uç hizmetlerinden gelen verileri toplar ve hem geliştiriciler hem de son kullanıcılar için akıcı bir deneyim sağlar. Bu blog yazısı, bir Ön Uç API Ağ Geçidi oluşturmak için iki güçlü tekniği inceliyor: GraphQL Federasyonu ve Şema Birleştirme.

Ön Uç API Ağ Geçidi Nedir?

Bir Ön Uç API Ağ Geçidi, özel bir sunucunun ön uç istemcileri (örneğin web tarayıcıları, mobil uygulamalar) ile birden fazla arka uç hizmeti arasında aracı olarak hareket ettiği bir mimari desendir. Veri alımını şu şekillerde basitleştirir:

• Veri toplama: Birden fazla kaynaktan gelen veriyi tek bir yanıtta birleştirme.
• Veri dönüştürme: Veri formatlarını ön ucun ihtiyaçlarına göre uyarlama.
• Karmaşıklığı soyutlama: Arka uç hizmetlerinin karmaşıklığını istemciden gizleme.
• Güvenliği uygulama: Kimlik doğrulama ve yetkilendirme politikalarını uygulama.
• Performansı optimize etme: Sık erişilen verileri önbelleğe alma ve ağ isteklerini azaltma.

Esasen, Ön Uç için Arka Uç (Backend for Frontend - BFF) modelini ölçekli bir şekilde uygular ve ön uç ekiplerine tükettikleri API'ler üzerinde daha fazla kontrol sahibi olma gücü verir. Daha büyük organizasyonlarda, ön ucun kendi API'lerini yönetmesi ve düzenlemesi, daha hızlı teslimat ve arka uç ekiplerine olan bağımlılığın azalmasına yol açabilir.

Bir Ön Uç API Ağ Geçidi için Neden GraphQL Kullanılmalı?

GraphQL, API'ler için bir sorgu dili ve bu sorguları mevcut verilerinizle yerine getirmek için bir çalışma zamanıdır. Geleneksel REST API'lerine göre birçok avantaj sunar ve bu da onu Ön Uç API Ağ Geçitleri oluşturmak için çok uygun hale getirir:

• Verimli veri alımı: İstemciler yalnızca ihtiyaç duydukları veriyi talep eder, bu da aşırı veri alımını (over-fetching) azaltır ve performansı artırır.
• Güçlü tipleme: GraphQL şemaları verinin yapısını tanımlar, bu da daha iyi araçlar ve doğrulama sağlar.
• İçe Gözlem (Introspection): İstemciler, şema içe gözlemi aracılığıyla mevcut verileri ve işlemleri keşfedebilir.
• Gerçek zamanlı yetenekler: GraphQL abonelikleri (subscriptions) gerçek zamanlı veri güncellemelerini mümkün kılar.

GraphQL'den yararlanarak, bir Ön Uç API Ağ Geçidi, birden fazla arka uç hizmetinden veri erişimi için esnek, verimli ve geliştirici dostu bir arayüz sağlayabilir. Bu, her birinin ayrı ayrı sorgulanması gereken ve genellikle gereğinden fazla veri döndüren birden çok REST uç noktası kullanan geleneksel yaklaşımlarla keskin bir tezat oluşturur.

GraphQL Federasyonu: Dağıtık Bir Yaklaşım

GraphQL Federasyonu Nedir?

GraphQL Federasyonu, birden çok GraphQL hizmetini ("alt grafikler" olarak adlandırılır) tek bir, birleşik şemada birleştirerek dağıtık bir GraphQL API oluşturmak için güçlü bir tekniktir. Her alt grafik belirli bir alan veya veri kaynağından sorumludur ve Federasyon ağ geçidi bu alt grafikler arasında sorguları düzenler.

Temel kavram, tüm API'yi temsil eden tek ve birleşik bir GraphQL şeması olan bir süper grafiğin etrafında döner. Bu süper grafik, her biri belirli bir mikroservisi veya veri kaynağını temsil eden alt grafikler olarak adlandırılan daha küçük GraphQL şemalarının birleştirilmesiyle oluşturulur. Federasyon ağ geçidi, gelen GraphQL sorgularını uygun alt grafiklere yönlendirmekten ve sonuçları tek bir yanıtta birleştirmekten sorumludur.

GraphQL Federasyonu Nasıl Çalışır?

1. Alt Grafik Tanımı: Her mikroservis, kendi verilerini ve işlemlerini tanımlayan bir GraphQL API'si (bir alt grafik) sunar. Bu şemalar, Federasyon ağ geçidine türleri ve alanları nasıl çözümleyeceğini söyleyen direktifler içerir. Anahtar direktifler arasında `@key`, `@external` ve `@requires` bulunur.
2. Süper Grafik Oluşturma: Federasyon ağ geçidi (örneğin, Apollo Gateway), her alt grafikten şemaları alır ve bunları tek, birleşik bir şemada (süper grafik) birleştirir. Bu süreç, tür ve alan çakışmalarını çözmeyi ve farklı alt grafiklerdeki türler arasında ilişkiler kurmayı içerir.
3. Sorgu Planlama ve Yürütme: Bir istemci ağ geçidine bir GraphQL sorgusu gönderdiğinde, ağ geçidi sorguyu analiz eder ve isteği yerine getirmek için hangi alt grafiklerin sorgulanması gerektiğini belirler. Ardından sorguyu uygun alt grafiklere dağıtır, sonuçları toplar ve istemciye döndürülen tek bir yanıtta birleştirir.

Örnek: GraphQL Federasyonu ile E-ticaret Platformu

Ürünler, müşteriler ve siparişler için ayrı mikroservisleri olan bir e-ticaret platformu düşünün.

• Ürünler Alt Grafiği: Ürün bilgilerini (ad, açıklama, fiyat vb.) yönetir.
• Müşteriler Alt Grafiği: Müşteri verilerini (ad, adres, e-posta vb.) yönetir.
• Siparişler Alt Grafiği: Sipariş bilgilerini (sipariş ID, müşteri ID, ürün ID'leri, toplam tutar vb.) yönetir.

Her alt grafik bir GraphQL API'si sunar ve Federasyon ağ geçidi bu API'leri tek bir süper grafikte birleştirir. Bir istemci daha sonra ürünler, müşteriler ve siparişler hakkında bilgileri tek bir istekte almak için süper grafiği sorgulayabilir.

Örneğin, bir müşterinin adını ve sipariş geçmişini almak için bir sorgu şöyle görünebilir:

query GetCustomerAndOrders($customerId: ID!) {
  customer(id: $customerId) {
    id
    name
    orders {
      id
      orderDate
      totalAmount
    }
  }
}

Federasyon ağ geçidi bu sorguyu Müşteriler ve Siparişler alt grafiklerine yönlendirir, gerekli verileri alır ve tek bir yanıtta birleştirir.

GraphQL Federasyonunun Faydaları

• Basitleştirilmiş veri erişimi: İstemciler, altta yatan veri kaynaklarından bağımsız olarak tek bir GraphQL uç noktasıyla etkileşime girer.
• İyileştirilmiş performans: Veri alımı, her alt grafikten yalnızca gerekli verilerin alınmasıyla optimize edilir.
• Artan ölçeklenebilirlik: Her alt grafik bağımsız olarak ölçeklendirilebilir, bu da daha iyi kaynak kullanımı sağlar.
• Merkezi olmayan geliştirme: Ekipler alt grafikleri bağımsız olarak geliştirebilir ve dağıtabilir, bu da çevikliği ve yeniliği teşvik eder.
• Şema yönetişimi: Federasyon ağ geçidi, alt grafikler arasında şema tutarlılığını ve uyumluluğunu zorunlu kılar.

GraphQL Federasyonu için Araçlar

• Apollo Federasyonu: GraphQL Federasyonunun popüler bir açık kaynaklı uygulamasıdır; bir ağ geçidi, bir şema kaydı ve federe GraphQL API'leri oluşturmak ve yönetmek için araçlar sağlar. Apollo Federasyonu, ölçeklenebilirliği ve sağlam hata yönetimi ile bilinir.
• GraphQL Hive: Bu araç, GraphQL federe hizmetleri için şema kaydı ve yönetişim sunar; değişiklik tespiti, kullanım analizi ve şema kontrolleri gibi özellikler sağlar. Süper grafik üzerinde görünürlüğü ve kontrolü artırır.

Şema Birleştirme: Alternatif Bir Yaklaşım

Şema Birleştirme Nedir?

Şema Birleştirme (Schema Stitching), birden fazla GraphQL şemasını tek bir, birleşik şemada birleştirmek için başka bir tekniktir. Federasyondan farklı olarak, Şema Birleştirme genellikle farklı şemalardan gelen türlerin ve alanların nasıl bağlandığını tanımlamanın daha manuel bir sürecini içerir. Federasyon daha modern ve sağlam bir çözüm olarak kabul edilse de, Şema Birleştirme daha basit kullanım durumları veya mevcut GraphQL API'lerinden geçiş yaparken geçerli bir seçenek olabilir.

Şema Birleştirme Nasıl Çalışır?

1. Şema Tanımı: Her mikroservis kendi şemasıyla bir GraphQL API'si sunar.
2. Birleştirme Mantığı: Bir birleştirme katmanı (genellikle GraphQL Tools gibi kütüphaneler kullanılarak uygulanır), farklı şemalardan gelen türlerin ve alanların nasıl bağlandığını tanımlar. Bu, altta yatan hizmetlerden veri çeken ve bunu birleşik şemaya eşleyen çözümleyici (resolver) işlevleri yazmayı içerir.
3. Birleşik Şema: Birleştirme katmanı, bireysel şemaları istemciye sunulan tek bir, birleşik şemada birleştirir.

Örnek: Ürünleri ve Yorumları Birleştirme

Biri ürünler, diğeri yorumlar için olmak üzere iki ayrı GraphQL hizmeti hayal edin.

• Ürünler Servisi: Ürünler hakkında bilgi sağlar (ID, ad, açıklama, fiyat).
• Yorumlar Servisi: Ürünler için yorumlar sağlar (ID, ürün ID, puan, yorum).

Şema Birleştirme kullanarak, istemcilerin ürün bilgilerini ve yorumları tek bir sorguda almasına olanak tanıyan birleşik bir şema oluşturabilirsiniz.

Birleştirme katmanında, Yorumlar Servisi'nden belirli bir ürün ID'si için yorumları çeken ve bunları birleşik şemadaki Ürün (Product) türüne ekleyen bir çözümleyici işlevi tanımlarsınız.

// Örnek (Kavramsal): GraphQL Tools kullanarak birleştirme mantığı
const { stitchSchemas } = require('@graphql-tools/stitch');

const productsSchema = ... // Ürünler şemanızı tanımlayın
const reviewsSchema = ... // Yorumlar şemanızı tanımlayın

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) => {
          // Yorumlar Servisi'nden ürün için yorumları çekin
          return fetchReviewsForProduct(product.id);
        },
      },
    },
  },
});

Bu örnek, şemaları bir araya getirme temel kavramını göstermektedir. `reviews` alanını getirmek için özel çözümleyicilere ihtiyaç duyulduğuna dikkat edin. Her ilişki için çözümleyici kodlamanın bu ek yükü, geliştirme sürecini Federasyon kullanmaktan daha yavaş hale getirebilir.

Şema Birleştirmenin Faydaları

• Birleşik API: İstemciler tek bir GraphQL uç noktasına erişerek veri erişimini basitleştirir.
• Aşamalı benimseme: Şema Birleştirme aşamalı olarak uygulanabilir, bu da birleşik bir API'ye yavaş yavaş geçmenize olanak tanır.
• Esneklik: Şema Birleştirme, şemaların nasıl birleştirileceği konusunda daha fazla kontrol sağlar, bu da birleştirme mantığını belirli ihtiyaçları karşılayacak şekilde özelleştirmenize olanak tanır.

Şema Birleştirmenin Dezavantajları

• Manuel yapılandırma: Şema Birleştirme, karmaşık ve zaman alıcı olabilen birleştirme mantığının manuel olarak yapılandırılmasını gerektirir.
• Performans ek yükü: Çözümleyici işlevleri, özellikle karmaşık veri dönüşümleri içeriyorlarsa, performans ek yükü getirebilir.
• Sınırlı ölçeklenebilirlik: Şema Birleştirme, birleştirme mantığı genellikle merkezileştirildiği için Federasyondan daha zor ölçeklendirilebilir.
• Şema sahipliği: Özellikle farklı ekipler birleştirilmiş hizmetleri yönetiyorsa, şema sahipliği konusunda belirsizliğe yol açabilir.

Şema Birleştirme için Araçlar

• GraphQL Tools: Şema Birleştirme desteği de dahil olmak üzere GraphQL şemaları oluşturmak ve işlemek için popüler bir kütüphanedir.
• GraphQL Mesh: GraphQL Mesh, REST API'leri, veritabanları ve gRPC gibi çeşitli kaynaklardan gelen verilere erişmek için GraphQL sorgu dilini kullanmanıza olanak tanır. Bu API'leri birleşik bir GraphQL şemasında birleştirebilir.

GraphQL Federasyonu vs. Şema Birleştirme: Bir Karşılaştırma

Hem GraphQL Federasyonu hem de Şema Birleştirme, birden fazla GraphQL şemasını tek bir API'de birleştirmenin yollarını sunar, ancak yaklaşımları ve yetenekleri farklıdır.

Özellik	GraphQL Federasyonu	Şema Birleştirme
Yaklaşım	Dağıtık, otomatik birleştirme	Merkezi, manuel yapılandırma
Karmaşıklık	Bakım ve ölçeklendirme için daha düşük karmaşıklık	Manuel çözümleyici mantığı nedeniyle daha yüksek karmaşıklık
Ölçeklenebilirlik	Büyük ölçekli, dağıtık sistemler için tasarlanmıştır	Daha az ölçeklenebilir, genellikle daha küçük uygulamalar için kullanılır
Şema yönetişimi	Dahili şema yönetişimi ve doğrulama	Manuel şema yönetimi ve koordinasyon gerektirir
Araçlar	Güçlü araç ve kütüphane ekosistemi (ör. Apollo Federasyonu)	Daha fazla özel araç ve yapılandırma gerektirir
Kullanım Alanları	Mikroservis mimarileri, büyük ölçekli API'ler, merkezi olmayan geliştirme	Daha küçük uygulamalar, aşamalı geçiş, özel özelleştirme gereksinimleri

GraphQL Federasyonu Ne Zaman Kullanılmalı: Karmaşık bir mikroservis mimariniz varsa, API'nizi ölçeklendirmeniz gerekiyorsa ve bağımsız ekiplere kendi alt grafiklerini yönetme gücü vermek istiyorsanız Federasyonu seçin. Ayrıca şema yönetimini ve yönetişimini de basitleştirir.

Şema Birleştirme Ne Zaman Kullanılmalı: Daha basit bir API'niz varsa, birleştirme mantığı üzerinde daha fazla kontrole ihtiyacınız varsa veya mevcut GraphQL API'lerinden geçiş yapıyorsanız Şema Birleştirme'yi düşünün. Ancak, potansiyel karmaşıklıkların ve ölçeklenebilirlik sınırlamalarının farkında olun.

Kimlik Doğrulama ve Yetkilendirme Uygulama

GraphQL Federasyonu veya Şema Birleştirme'yi seçmenizden bağımsız olarak, Ön Uç API Ağ Geçidinizi güvence altına almak için kimlik doğrulama ve yetkilendirme uygulamak çok önemlidir. Alabileceğiniz birkaç yaklaşım vardır:

• Ağ Geçidi Düzeyinde Kimlik Doğrulama: API Ağ Geçidi, istekleri arka uç hizmetlerine yönlendirmeden önce kimlik doğrulama ve yetkilendirmeyi yönetir. Bu yaklaşım, güvenlik mantığını merkezileştirir ve arka uç hizmetlerini basitleştirir. Yaygın yöntemler arasında JWT (JSON Web Token) doğrulaması ve OAuth 2.0 bulunur.
• Hizmet Düzeyinde Kimlik Doğrulama: Her arka uç hizmeti kendi kimlik doğrulama ve yetkilendirmesini yönetir. Bu yaklaşım, güvenlik üzerinde daha ayrıntılı kontrol sağlar ancak yönetimi daha karmaşık olabilir.
• Hibrit Yaklaşım: Ağ geçidi düzeyinde ve hizmet düzeyinde kimlik doğrulamanın bir kombinasyonu. Ağ geçidi ilk kimlik doğrulamayı yönetir ve arka uç hizmetleri daha ayrıntılı yetkilendirme kontrolleri gerçekleştirir.

Örnek: Apollo Federasyonu ile JWT Kimlik Doğrulaması

Apollo Federasyonu ile, ağ geçidini istek başlıklarına dahil edilen JWT tokenlarını doğrulamak için yapılandırabilirsiniz. Ağ geçidi daha sonra token'dan çıkarılan kullanıcı bilgilerini alt grafiklere iletebilir, bu alt grafikler bu bilgiyi yetkilendirme için kullanabilir.

// Örnek (Kavramsal): JWT doğrulamalı Apollo Gateway yapılandırması
const { ApolloGateway } = require('@apollo/gateway');

const gateway = new ApolloGateway({
  serviceList: [
    // ... alt grafik yapılandırmalarınız
  ],
  buildService: ({ name, url }) => {
    return new MyCustomService({
      name,  // Alt grafiğin adı
      url,   // Alt grafiğin URL'si
    });
  },
});

class MyCustomService extends RemoteGraphQLDataSource {
  willSendRequest({ request, context }) {
    // Bağlamdan kullanıcıyı al
    const user = context.user;

    // Kullanıcının ID'sini istek başlıklarına ekle
    if (user) {
      request.http.headers.set('user-id', user.id);
    }
  }
}

Bu örnekte, JWT'den türetilen kullanıcı ID'sini içerecek şekilde giden istekleri değiştirmek için özel bir hizmet oluşturulur. Alt hizmetler daha sonra bu ID'yi yetkilendirme kontrolleri için kullanabilir.

Performans Optimizasyonu için Önbellekleme Stratejileri

Önbellekleme, bir Ön Uç API Ağ Geçidinin performansını artırmak için esastır. Sık erişilen verileri önbelleğe alarak, arka uç hizmetlerindeki yükü azaltabilir ve istemciler için yanıt sürelerini iyileştirebilirsiniz. İşte bazı önbellekleme stratejileri:

• HTTP Önbellekleme: Tarayıcıda ve ara proxy'lerde yanıtları önbelleğe almak için HTTP önbellekleme mekanizmalarından (örneğin, `Cache-Control` başlıkları) yararlanın.
• Bellek İçi Önbellekleme: Ağ geçidinde sık erişilen verileri önbelleğe almak için bellek içi önbellekleri (örneğin, Redis, Memcached) kullanın.
• CDN Önbellekleme: Statik varlıkları ve API yanıtlarını istemciye daha yakın bir yerde önbelleğe almak için İçerik Dağıtım Ağlarını (CDN'ler) kullanın.
• GraphQL Sorgu Önbellekleme: GraphQL sorgularının sonuçlarını sorgu dizesine ve değişkenlerine göre önbelleğe alın. Bu, sık yürütülen sorgular için özellikle etkili olabilir. Apollo Server, sorgu önbellekleme için yerleşik destek sunar.

Önbellekleme uygularken, istemcilerin güncel verileri almasını sağlamak için önbellek geçersizleştirme stratejilerini göz önünde bulundurun. Yaygın stratejiler şunları içerir:

• Zaman Bazlı Sona Erme: Önbelleğe alınan veriler için sabit bir sona erme süresi belirleyin.
• Olay Bazlı Geçersizleştirme: Arka uç hizmetlerinde veri değiştiğinde önbelleği geçersiz kılın. Bu, webhook'lar veya mesaj kuyrukları kullanılarak başarılabilir.

İzleme ve Gözlemlenebilirlik

İzleme ve gözlemlenebilirlik, Ön Uç API Ağ Geçidinizin sağlığını ve performansını sağlamak için kritik öneme sahiptir. Aşağıdaki gibi temel metrikleri izlemek için kapsamlı izleme uygulayın:

• İstek gecikmesi: Bir isteğin işlenmesi için geçen süre.
• Hata oranları: Hata ile sonuçlanan isteklerin yüzdesi.
• İş hacmi (Throughput): Birim zamanda işlenen istek sayısı.
• Kaynak kullanımı: Ağ geçidinin ve arka uç hizmetlerinin CPU, bellek ve ağ kullanımı.

Sistemde akarken istekleri izlemek, darboğazları ve performans sorunlarını belirlemek için izleme (tracing) kullanın. Günlük kaydı (logging), ağ geçidinin ve arka uç hizmetlerinin davranışına dair değerli bilgiler sağlar.

İzleme ve gözlemlenebilirlik için araçlar şunları içerir:

• Prometheus: Açık kaynaklı bir izleme ve uyarı sistemi.
• Grafana: Bir veri görselleştirme ve izleme aracı.
• Jaeger: Açık kaynaklı bir dağıtık izleme sistemi.
• Datadog: Bulut uygulamaları için bir izleme ve güvenlik platformu.
• New Relic: Yazılım performansını izlemek ve iyileştirmek için bir dijital zeka platformu.

Sağlam izleme ve gözlemlenebilirlik uygulayarak, sorunları proaktif olarak belirleyip çözebilir, Ön Uç API Ağ Geçidinizin güvenilirliğini ve performansını sağlayabilirsiniz.

Sonuç

GraphQL Federasyonu veya Şema Birleştirme ile oluşturulmuş bir Ön Uç API Ağ Geçidi, modern web uygulamalarında veri erişimini önemli ölçüde basitleştirebilir, performansı artırabilir ve geliştirici deneyimini iyileştirebilir. GraphQL Federasyonu, dağıtık GraphQL API'lerini birleştirmek için güçlü ve ölçeklenebilir bir çözüm sunarken, Şema Birleştirme mevcut şemaları birleştirmek için daha esnek bir yaklaşım sunar. Uygulamanızın özel gereksinimlerini ve bu teknikler arasındaki ödünleşimleri dikkatlice göz önünde bulundurarak, sağlam ve verimli bir Ön Uç API Ağ Geçidi oluşturmak için en iyi yaklaşımı seçebilirsiniz.

Ağ geçidinizin güvenliğini, performansını ve güvenilirliğini sağlamak için uygun kimlik doğrulama ve yetkilendirme, önbellekleme stratejileri ve izleme ve gözlemlenebilirlik uygulamayı unutmayın. Bu en iyi uygulamaları benimseyerek, GraphQL'in tam potansiyelini ortaya çıkarabilir ve olağanüstü kullanıcı deneyimleri sunan modern web uygulamaları oluşturabilirsiniz.