GraphQL Şema Tasarımı: Küresel API'ler için Ölçeklenebilir Desenler

GraphQL, istemcilere tam olarak ihtiyaç duydukları veriyi talep etme esnekliği sunarak geleneksel REST API'lerine güçlü bir alternatif olarak ortaya çıkmıştır. Ancak, GraphQL API'niz karmaşıklık ve kapsam açısından büyüdükçe – özellikle farklı veri gereksinimleri olan küresel bir kitleye hizmet verirken – dikkatli bir şema tasarımı sürdürülebilirlik, ölçeklenebilirlik ve performans için hayati önem taşır. Bu makale, küresel bir uygulamanın taleplerini karşılayabilecek sağlam API'ler oluşturmanıza yardımcı olacak birkaç ölçeklenebilir GraphQL şema tasarım desenini incelemektedir.

Ölçeklenebilir Şema Tasarımının Önemi

İyi tasarlanmış bir GraphQL şeması, başarılı bir API'nin temelidir. İstemcilerin verilerinizle ve servislerinizle nasıl etkileşim kurabileceğini belirler. Kötü şema tasarımı, aşağıdakiler de dahil olmak üzere bir dizi soruna yol açabilir:

• Performans darboğazları: Verimsiz sorgular ve çözümleyiciler (resolver), veri kaynaklarınızı aşırı yükleyebilir ve yanıt sürelerini yavaşlatabilir.
• Sürdürülebilirlik sorunları: Monolitik bir şema, uygulamanız büyüdükçe anlaşılması, değiştirilmesi ve test edilmesi zor hale gelir.
• Güvenlik açıkları: Kötü tanımlanmış erişim kontrolleri, hassas verileri yetkisiz kullanıcılara ifşa edebilir.
• Sınırlı ölçeklenebilirlik: Sıkı sıkıya bağlı bir şema, API'nizi birden çok sunucuya veya ekibe dağıtmayı zorlaştırır.

Küresel uygulamalar için bu sorunlar daha da artar. Farklı bölgelerin farklı veri gereksinimleri, düzenleyici kısıtlamaları ve performans beklentileri olabilir. Ölçeklenebilir bir şema tasarımı, bu zorlukları etkili bir şekilde ele almanızı sağlar.

Ölçeklenebilir Şema Tasarımının Temel İlkeleri

Belirli desenlere dalmadan önce, şema tasarımınıza rehberlik etmesi gereken bazı temel ilkeleri özetleyelim:

• Modülerlik: Şemanızı daha küçük, bağımsız modüllere ayırın. Bu, API'nizin tek tek parçalarını anlamayı, değiştirmeyi ve yeniden kullanmayı kolaylaştırır.
• Birleştirilebilirlik (Composability): Şemanızı, farklı modüllerin kolayca birleştirilebileceği ve genişletilebileceği şekilde tasarlayın. Bu, mevcut istemcileri bozmadan yeni özellikler ve işlevler eklemenizi sağlar.
• Soyutlama: Altta yatan veri kaynaklarınızın ve servislerinizin karmaşıklığını iyi tanımlanmış bir GraphQL arayüzünün arkasına gizleyin. Bu, istemcileri etkilemeden uygulamanızı değiştirmenize olanak tanır.
• Tutarlılık: Şemanız boyunca tutarlı bir adlandırma kuralı, veri yapısı ve hata işleme stratejisi sürdürün. Bu, istemcilerin API'nizi öğrenmesini ve kullanmasını kolaylaştırır.
• Performans Optimizasyonu: Şema tasarımının her aşamasında performans etkilerini göz önünde bulundurun. Veritabanı sorgularının ve ağ isteklerinin sayısını en aza indirmek için veri yükleyicileri (data loader) ve alan takma adlandırma (field aliasing) gibi teknikleri kullanın.

Ölçeklenebilir Şema Tasarım Desenleri

Sağlam GraphQL API'leri oluşturmak için kullanabileceğiniz birkaç ölçeklenebilir şema tasarım deseni aşağıda verilmiştir:

1. Şema Birleştirme (Schema Stitching)

Şema birleştirme, birden çok GraphQL API'sini tek, birleşik bir şemada birleştirmenize olanak tanır. Bu, verilerinizin farklı bölümlerinden sorumlu farklı ekipleriniz veya servisleriniz olduğunda özellikle kullanışlıdır. Bu, birkaç mini API'ye sahip olmak ve bunları bir 'ağ geçidi' (gateway) API aracılığıyla birbirine bağlamak gibidir.

Nasıl çalışır:

1. Her ekip veya servis, kendi şemasıyla kendi GraphQL API'sini sunar.
2. Merkezi bir ağ geçidi servisi, bu şemaları tek, birleşik bir şemada birleştirmek için şema birleştirme araçlarını (Apollo Federation veya GraphQL Mesh gibi) kullanır.
3. İstemciler, istekleri uygun alttaki API'lere yönlendiren ağ geçidi servisiyle etkileşime girer.

Örnek:

Ürünler, kullanıcılar ve siparişler için ayrı API'lere sahip bir e-ticaret platformu hayal edin. Her API'nin kendi şeması vardır:

  
    # Ürünler API'si
    type Product {
      id: ID!
      name: String!
      price: Float!
    }

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

    # Kullanıcılar API'si
    type User {
      id: ID!
      name: String!
      email: String!
    }

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

    # Siparişler API'si
    type Order {
      id: ID!
      userId: ID!
      productId: ID!
      quantity: Int!
    }

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

Ağ geçidi servisi, bu şemaları birleştirerek birleşik bir şema oluşturabilir:

  
    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 türünün, bu türler ayrı API'lerde tanımlanmış olmasına rağmen artık User ve Product'a referanslar içerdiğine dikkat edin. Bu, şema birleştirme direktifleri (bu örnekte @relation gibi) aracılığıyla sağlanır.

Faydaları:

• Merkezi olmayan sahiplik: Her ekip kendi verilerini ve API'sini bağımsız olarak yönetebilir.
• Geliştirilmiş ölçeklenebilirlik: Her API'yi kendi özel ihtiyaçlarına göre bağımsız olarak ölçekleyebilirsiniz.
• Azaltılmış karmaşıklık: İstemcilerin yalnızca tek bir API uç noktasıyla etkileşime girmesi gerekir.

Dikkat edilmesi gerekenler:

• Karmaşıklık: Şema birleştirme, mimarinize karmaşıklık katabilir.
• Gecikme (Latency): İstekleri ağ geçidi servisi üzerinden yönlendirmek gecikmeye neden olabilir.
• Hata işleme: Alttaki API'lerdeki hatalarla başa çıkmak için sağlam hata işleme mekanizmaları uygulamanız gerekir.

2. Şema Federasyonu (Schema Federation)

Şema federasyonu, şema birleştirmenin bazı sınırlamalarını gidermek için tasarlanmış bir evrimidir. GraphQL şemalarını birleştirmek için daha bildirimsel (declarative) ve standartlaştırılmış bir yaklaşım sunar.

Nasıl çalışır:

1. Her servis bir GraphQL API'si sunar ve şemasını federasyon direktifleriyle (ör. @key, @extends, @external) işaretler.
2. Merkezi bir ağ geçidi servisi (Apollo Federation kullanarak), tüm federe şemanın bir temsilini – bir süper-grafik (supergraph) – oluşturmak için bu direktifleri kullanır.
3. Ağ geçidi servisi, istekleri uygun alttaki servislere yönlendirmek ve bağımlılıkları çözmek için süper-grafiği kullanır.

Örnek:

Aynı e-ticaret örneğini kullanarak, federe şemalar şöyle görünebilir:

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

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

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

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

    # Siparişler API'si
    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
    }
  

Federasyon direktiflerinin kullanımına dikkat edin:

• @key: Bir tür için birincil anahtarı belirtir.
• @requires: Bir alanın başka bir servisten veri gerektirdiğini gösterir.
• @extends: Bir servisin başka bir serviste tanımlanmış bir türü genişletmesine olanak tanır.

Faydaları:

• Bildirimsel birleştirme: Federasyon direktifleri, şema bağımlılıklarını anlamayı ve yönetmeyi kolaylaştırır.
• Geliştirilmiş performans: Apollo Federation, gecikmeyi en aza indirmek için sorgu planlamasını ve yürütülmesini optimize eder.
• Geliştirilmiş tür güvenliği: Süper-grafik, tüm türlerin servisler arasında tutarlı olmasını sağlar.

Dikkat edilmesi gerekenler:

• Araçlar: Apollo Federation veya uyumlu bir federasyon uygulaması kullanmayı gerektirir.
• Karmaşıklık: Kurulumu, şema birleştirmeden daha karmaşık olabilir.
• Öğrenme eğrisi: Geliştiricilerin federasyon direktiflerini ve kavramlarını öğrenmesi gerekir.

3. Modüler Şema Tasarımı

Modüler şema tasarımı, büyük, monolitik bir şemayı daha küçük, daha yönetilebilir modüllere ayırmayı içerir. Bu, federe şemalara başvurmadan bile API'nizin tek tek parçalarını anlamayı, değiştirmeyi ve yeniden kullanmayı kolaylaştırır.

Nasıl çalışır:

1. Şemanızdaki mantıksal sınırları belirleyin (ör. kullanıcılar, ürünler, siparişler).
2. Her sınır için ayrı modüller oluşturun ve o sınırla ilgili türleri, sorguları ve mutasyonları tanımlayın.
3. Modülleri tek, birleşik bir şemada birleştirmek için içe/dışa aktarma mekanizmalarını (GraphQL sunucu uygulamanıza bağlı olarak) kullanın.

Örnek (JavaScript/Node.js kullanarak):

Her modül için ayrı dosyalar oluşturun:

  
    // kullanicilar.graphql
    type User {
      id: ID!
      name: String!
      email: String!
    }

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

    // urunler.graphql
    type Product {
      id: ID!
      name: String!
      price: Float!
    }

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

Ardından, bunları ana şema dosyanızda birleştirin:

  
    // sema.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;
  

Faydaları:

• Geliştirilmiş sürdürülebilirlik: Daha küçük modüllerin anlaşılması ve değiştirilmesi daha kolaydır.
• Artan yeniden kullanılabilirlik: Modüller, uygulamanızın diğer bölümlerinde yeniden kullanılabilir.
• Daha iyi işbirliği: Farklı ekipler farklı modüller üzerinde bağımsız olarak çalışabilir.

Dikkat edilmesi gerekenler:

• Ek yük: Modülerleştirme, geliştirme sürecinize bir miktar ek yük getirebilir.
• Karmaşıklık: Döngüsel bağımlılıklardan kaçınmak için modüller arasındaki sınırları dikkatlice tanımlamanız gerekir.
• Araçlar: Modüler şema tanımını destekleyen bir GraphQL sunucu uygulaması kullanmayı gerektirir.

4. Arayüz (Interface) ve Birleşim (Union) Tipleri

Arayüz ve birleşim tipleri, birden çok somut tür tarafından uygulanabilen soyut tipler tanımlamanıza olanak tanır. Bu, polimorfik verileri – bağlama göre farklı biçimler alabilen verileri – temsil etmek için kullanışlıdır.

Nasıl çalışır:

• Bir dizi ortak alana sahip bir arayüz veya birleşim türü tanımlayın.
• Arayüzü uygulayan veya birleşimin üyesi olan somut türler tanımlayın.
• Çalışma zamanında somut türü tanımlamak için __typename alanını kullanın.

Örnek:

  
    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!]!
    }
  

Bu örnekte, hem User hem de Product, ortak bir id alanı tanımlayan Node arayüzünü uygular. SearchResult birleşim türü, bir User veya bir Product olabilen bir arama sonucunu temsil eder. İstemciler, `search` alanını sorgulayabilir ve ardından aldıkları sonucun türünü belirlemek için `__typename` alanını kullanabilirler.

Faydaları:

• Esneklik: Polimorfik verileri tür-güvenli bir şekilde temsil etmenize olanak tanır.
• Kod yeniden kullanımı: Arayüzlerde ve birleşimlerde ortak alanlar tanımlayarak kod tekrarını azaltır.
• Geliştirilmiş sorgulanabilirlik: İstemcilerin tek bir sorgu kullanarak farklı veri türlerini sorgulamasını kolaylaştırır.

Dikkat edilmesi gerekenler:

• Karmaşıklık: Şemanıza karmaşıklık katabilir.
• Performans: Arayüz ve birleşim türlerini çözümlemek, somut türleri çözümlemekten daha maliyetli olabilir.
• İçe Gözlem (Introspection): İstemcilerin çalışma zamanında somut türü belirlemek için içe gözlem kullanmasını gerektirir.

5. Bağlantı Deseni (Connection Pattern)

Bağlantı deseni, GraphQL API'lerinde sayfalama (pagination) uygulamak için standart bir yoldur. Büyük veri listelerini parçalar halinde almak için tutarlı ve verimli bir yol sağlar.

Nasıl çalışır:

• edges ve pageInfo alanlarına sahip bir bağlantı türü tanımlayın.
• edges alanı, her biri bir node alanı (gerçek veri) ve bir cursor alanı (düğüm için benzersiz bir tanımlayıcı) içeren bir kenar listesi içerir.
• pageInfo alanı, daha fazla sayfa olup olmadığı ve ilk ve son düğümlerin imleçleri gibi mevcut sayfa hakkında bilgi içerir.
• Sayfalamayı kontrol etmek için first, after, last ve before argümanlarını kullanın.

Örnek:

  
    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!
    }
  

Faydaları:

• Standartlaştırılmış sayfalama: API'niz boyunca sayfalama uygulamak için tutarlı bir yol sağlar.
• Verimli veri alımı: Büyük veri listelerini parçalar halinde almanıza olanak tanır, bu da sunucunuzdaki yükü azaltır ve performansı artırır.
• İmleç tabanlı sayfalama: Her düğümün konumunu izlemek için imleçler kullanır, bu da ofset tabanlı sayfalamadan daha verimlidir.

Dikkat edilmesi gerekenler:

• Karmaşıklık: Şemanıza karmaşıklık katabilir.
• Ek yük: Bağlantı desenini uygulamak için ek alanlar ve türler gerektirir.
• Uygulama: İmleçlerin benzersiz ve tutarlı olmasını sağlamak için dikkatli bir uygulama gerektirir.

Küresel Hususlar

Küresel bir kitle için bir GraphQL şeması tasarlarken, şu ek faktörleri göz önünde bulundurun:

• Yerelleştirme: Farklı dilleri ve bölgeleri desteklemek için direktifler veya özel skaler türler kullanın. Örneğin, farklı diller için çevirileri saklayan özel bir `LocalizedText` skaleriniz olabilir.
• Saat dilimleri: Zaman damgalarını UTC olarak saklayın ve istemcilerin görüntüleme amacıyla kendi saat dilimlerini belirtmelerine izin verin.
• Para birimleri: Tutarlı bir para birimi formatı kullanın ve istemcilerin görüntüleme amacıyla tercih ettikleri para birimini belirtmelerine izin verin. Bunu temsil etmek için özel bir `Currency` skaleri düşünebilirsiniz.
• Veri yerleşimi: Verilerinizin yerel düzenlemelere uygun olarak saklandığından emin olun. Bu, API'nizi birden çok bölgeye dağıtmanızı veya veri maskeleme teknikleri kullanmanızı gerektirebilir.
• Erişilebilirlik: Şemanızı engelli kullanıcılar için erişilebilir olacak şekilde tasarlayın. Açık ve açıklayıcı alan adları kullanın ve verilere erişmek için alternatif yollar sağlayın.

Örneğin, bir ürün açıklaması alanını düşünün:

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

Bu, istemcilerin açıklamayı belirli bir dilde talep etmelerini sağlar. Dil belirtilmezse, varsayılan olarak İngilizce (`en`) kullanılır.

Sonuç

Ölçeklenebilir şema tasarımı, küresel bir uygulamanın taleplerini karşılayabilecek sağlam ve sürdürülebilir GraphQL API'leri oluşturmak için esastır. Bu makalede özetlenen ilkelere uyarak ve uygun tasarım desenlerini kullanarak, anlaşılması, değiştirilmesi ve genişletilmesi kolay, aynı zamanda mükemmel performans ve ölçeklenebilirlik sağlayan API'ler oluşturabilirsiniz. Şemanızı modülerleştirmeyi, birleştirmeyi ve soyutlamayı ve küresel kitlenizin özel ihtiyaçlarını göz önünde bulundurmayı unutmayın.

Bu desenleri benimseyerek, GraphQL'in tüm potansiyelini ortaya çıkarabilir ve uygulamalarınızı gelecek yıllar boyunca güçlendirebilecek API'ler oluşturabilirsiniz.