GraphQL Federatsiyasi: Schema Stitching - To'liq Qo'llanma

Zamonaviy ilovalarni ishlab chiqishning doimiy rivojlanayotgan landshaftida masshtablanuvchi va texnik xizmat ko'rsatish oson bo'lgan arxitekturalarga ehtiyoj birinchi darajali ahamiyatga ega bo'ldi. O'zining modulliligi va mustaqil joylashtirilishi bilan mikroservislar mashhur yechimga aylandi. Biroq, ko'plab mikroservislarni boshqarish, ayniqsa mijoz ilovalariga yagona API'ni taqdim etishda murakkabliklarni keltirib chiqarishi mumkin. Aynan shu yerda GraphQL Federatsiyasi va xususan, Schema Stitching yordamga keladi.

GraphQL Federatsiyasi nima?

GraphQL Federatsiyasi bu bir nechta asosiy GraphQL servislaridan (ko'pincha mikroservislarni ifodalovchi) yagona, birlashgan GraphQL API'ni yaratishga imkon beruvchi kuchli arxitektura. U dasturchilarga turli servislar bo'ylab ma'lumotlarni xuddi yagona graf kabi so'rash imkonini beradi, bu esa mijoz tajribasini soddalashtiradi va mijoz tomonida murakkab orkestratsiya mantig'iga bo'lgan ehtiyojni kamaytiradi.

GraphQL Federatsiyasining ikkita asosiy yondashuvi mavjud:

• Schema Stitching: Bu shlyuz (gateway) qatlamida bir nechta GraphQL sxemalarini yagona, birlashgan sxemaga birlashtirishni o'z ichiga oladi. Bu eskiroq yondashuv bo'lib, sxemalarni birlashtirish va so'rovlarni delegatsiya qilishni boshqarish uchun kutubxonalarga tayanadi.
• Apollo Federation: Bu federatsiya jarayonini boshqarish uchun deklarativ sxema tili va maxsus so'rovlar rejalashtiruvchisidan foydalanadigan yangiroq va mustahkamroq yondashuv. U tur kengaytmalari, kalit direktivalari va taqsimlangan kuzatuv kabi ilg'or xususiyatlarni taklif etadi.

Ushbu maqola Schema Stitching ga e'tibor qaratadi, uning tushunchalari, afzalliklari, cheklovlari va amaliyotda qo'llanilishini o'rganadi.

Schema Stitching'ni tushunish

Schema Stitching - bu bir nechta GraphQL sxemalarini yagona, yaxlit sxemaga birlashtirish jarayoni. Ushbu birlashgan sxema fasad vazifasini o'taydi va asosiy servislar murakkabligini mijozdan yashiradi. Mijoz tikilgan sxemaga so'rov yuborganida, shlyuz so'rovni tegishli asosiy servis(lar)ga aqlli ravishda yo'naltiradi, ma'lumotlarni oladi va natijalarni mijozga qaytarishdan oldin birlashtiradi.

Buni quyidagicha tasavvur qiling: Sizda har biri turli xil taomlarga ixtisoslashgan bir nechta restoranlar (servislar) bor. Schema Stitching - bu har bir restorandagi barcha taomlarni birlashtirgan universal menyu. Xaridor (mijoz) universal menyudan buyurtma berganida, buyurtma aqlli ravishda tegishli restoran oshxonalariga yo'naltiriladi, ovqat tayyorlanadi va keyin xaridorga bitta yetkazib berish uchun birlashtiriladi.

Schema Stitching'dagi asosiy tushunchalar

• Masofaviy sxemalar (Remote Schemas): Bular har bir asosiy servisning individual GraphQL sxemalaridir. Har bir servis o'zining sxemasini taqdim etadi, bu sxema u taqdim etadigan ma'lumotlar va operatsiyalarni belgilaydi.
• Shlyuz (Gateway): Shlyuz masofaviy sxemalarni bir-biriga tikish va birlashgan sxemani mijozga taqdim etish uchun mas'ul bo'lgan markaziy komponentdir. U mijoz so'rovlarini qabul qiladi, ularni tegishli servislarga yo'naltiradi va natijalarni birlashtiradi.
• Sxemalarni birlashtirish (Schema Merging): Bu masofaviy sxemalarni yagona sxemaga birlashtirish jarayonidir. Bu ko'pincha ziddiyatlarni oldini olish uchun turlar va maydonlarni qayta nomlashni hamda turli sxemalar bo'ylab turlar o'rtasidagi munosabatlarni aniqlashni o'z ichiga oladi.
• So'rovlarni delegatsiya qilish (Query Delegation): Mijoz tikilgan sxemaga so'rov yuborganida, shlyuz ma'lumotlarni olish uchun so'rovni tegishli asosiy servis(lar)ga delegatsiya qilishi kerak. Bu mijozning so'rovini masofaviy servis tushuna oladigan so'rovga tarjima qilishni o'z ichiga oladi.
• Natijalarni agregatsiya qilish (Result Aggregation): Shlyuz asosiy servislardan ma'lumotlarni olgandan so'ng, u natijalarni mijozga qaytarilishi mumkin bo'lgan yagona javobga birlashtirishi kerak. Bu ko'pincha ma'lumotlarni tikilgan sxemaning tuzilishiga moslashtirish uchun o'zgartirishni o'z ichiga oladi.

Schema Stitching'ning afzalliklari

Schema Stitching mikroservis arxitekturasini qabul qilayotgan tashkilotlar uchun bir nechta jozibador afzalliklarni taklif etadi:

• Yagona API: Mijozlar uchun yagona, izchil API taqdim etadi, ma'lumotlarga kirishni soddalashtiradi va mijozlarning bir nechta servislar bilan to'g'ridan-to'g'ri aloqa qilish ehtiyojini kamaytiradi. Bu toza va intuitivroq dasturchi tajribasiga olib keladi.
• Mijoz murakkabligini kamaytirish: Mijozlar faqat birlashgan sxema bilan aloqada bo'lishlari kerak, bu ularni asosiy mikroservis arxitekturasining murakkabliklaridan himoya qiladi. Bu mijoz tomonidagi dasturlashni soddalashtiradi va mijozda talab qilinadigan kod miqdorini kamaytiradi.
• Masshtablash imkoniyatining oshishi: Individual servislarni ularning maxsus ehtiyojlariga qarab mustaqil ravishda masshtablash imkonini beradi. Bu tizimning umumiy masshtablanuvchanligi va chidamliligini oshiradi. Masalan, yuqori yuklamani boshdan kechirayotgan foydalanuvchi servisi mahsulot katalogi kabi boshqa servislarga ta'sir qilmasdan masshtablanishi mumkin.
• Texnik xizmat ko'rsatishning yaxshilanishi: Modullilikni va mas'uliyatlarni ajratishni rag'batlantiradi, bu esa individual servislarni saqlash va rivojlantirishni osonlashtiradi. Bitta servisdagi o'zgarishlar boshqa servislarga ta'sir qilish ehtimoli kamroq.
• Bosqichma-bosqich qabul qilish: Bosqichma-bosqich amalga oshirilishi mumkin, bu sizga monolit arxitekturadan mikroservis arxitekturasiga asta-sekin o'tish imkonini beradi. Siz mavjud API'larni bir-biriga tikishdan boshlashingiz va keyin monolitni asta-sekin kichikroq servislarga ajratishingiz mumkin.

Schema Stitching'ning cheklovlari

Schema Stitching ko'plab afzalliklarni taklif qilsa-da, uning cheklovlaridan xabardor bo'lish muhim:

• Murakkablik: Sxema tikishni amalga oshirish va boshqarish, ayniqsa katta va murakkab tizimlarda murakkab bo'lishi mumkin. Ehtiyotkorlik bilan rejalashtirish va loyihalash muhim ahamiyatga ega.
• Ishlash samaradorligiga qo'shimcha yuk (Performance Overhead): Shlyuz qo'shimcha bilvosita qatlam va so'rovlarni delegatsiya qilish hamda natijalarni agregatsiya qilish zarurati tufayli ishlash samaradorligiga biroz yuklama qo'shadi. Ushbu yuklamani minimallashtirish uchun ehtiyotkorlik bilan optimallashtirish juda muhimdir.
• Sxema ziddiyatlari: Turli servislardan sxemalarni birlashtirishda ziddiyatlar paydo bo'lishi mumkin, ayniqsa ular bir xil tur nomlari yoki maydon nomlaridan foydalansa. Bu ehtiyotkorlik bilan sxema loyihalashtirishni va ehtimol turlar va maydonlarni qayta nomlashni talab qiladi.
• Ilg'or xususiyatlarning cheklanganligi: Apollo Federation bilan taqqoslaganda, Schema Stitching'da tur kengaytmalari va kalit direktivalari kabi ba'zi ilg'or xususiyatlar yetishmaydi, bu esa turli sxemalar bo'ylab turlar o'rtasidagi munosabatlarni boshqarishni qiyinlashtirishi mumkin.
• Asboblarning yetukligi: Schema Stitching atrofidagi asboblar va ekotizim Apollo Federation atrofidagidek yetuk emas. Bu muammolarni tuzatish va bartaraf etishni qiyinlashtirishi mumkin.

Schema Stitching'ni amaliyotda qo'llash

Keling, Node.js va graphql-tools kutubxonasi (sxema tikish uchun mashhur tanlov) yordamida Schema Stitching'ni qanday amalga oshirishning soddalashtirilgan misolini ko'rib chiqamiz. Bu misol ikkita mikroservisni o'z ichiga oladi: Foydalanuvchi Servisi va Mahsulot Servisi.

1. Masofaviy sxemalarni aniqlash

Birinchidan, har bir masofaviy servis uchun GraphQL sxemalarini aniqlang.

Foydalanuvchi Servisi (user-service.js):

            
const { buildSchema } = require('graphql');

const userSchema = buildSchema(`
  type User {
    id: ID!
    name: String
    email: String
  }

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

const users = [
  { id: '1', name: 'Alice Smith', email: 'alice@example.com' },
  { id: '2', name: 'Bob Johnson', email: 'bob@example.com' },
];

const userRoot = {
  user: (args) => users.find(user => user.id === args.id),
};

module.exports = {
  schema: userSchema,
  rootValue: userRoot,
};

            

              
                Copy
              
            
          

Mahsulot Servisi (product-service.js):

            
const { buildSchema } = require('graphql');

const productSchema = buildSchema(`
  type Product {
    id: ID!
    name: String
    price: Float
    userId: ID!  # Foreign key to User Service
  }

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

const products = [
  { id: '101', name: 'Laptop', price: 1200, userId: '1' },
  { id: '102', name: 'Smartphone', price: 800, userId: '2' },
];

const productRoot = {
  product: (args) => products.find(product => product.id === args.id),
};

module.exports = {
  schema: productSchema,
  rootValue: productRoot,
};

            

              
                Copy
              
            
          

2. Shlyuz Servisini yaratish

Endi, ikkita sxemani bir-biriga tikadigan shlyuz servisini yarating.

Shlyuz Servisi (gateway.js):

            
const { stitchSchemas } = require('@graphql-tools/stitch');
const { makeRemoteExecutableSchema } = require('@graphql-tools/wrap');
const { graphqlHTTP } = require('express-graphql');
const express = require('express');
const { introspectSchema } = require('@graphql-tools/wrap');
const { printSchema } = require('graphql');
const fetch = require('node-fetch');

async function createRemoteSchema(uri) {
  const fetcher = async (params) => {
    const response = await fetch(uri, {
      method: 'POST',
      headers: {
        'Content-Type': 'application/json',
      },
      body: JSON.stringify(params),
    });
    return response.json();
  };

  const schema = await introspectSchema(fetcher);
  return makeRemoteExecutableSchema({
    schema,
    fetcher,
  });
}

async function main() {
  const userSchema = await createRemoteSchema('http://localhost:4001/graphql');
  const productSchema = await createRemoteSchema('http://localhost:4002/graphql');

  const stitchedSchema = stitchSchemas({
    subschemas: [
      { schema: userSchema },
      { schema: productSchema },
    ],
    typeDefs: `
      extend type Product {
        user: User
      }
    `,
    resolvers: {
      Product: {
        user: {
          selectionSet: `{ userId }`,
          resolve(product, args, context, info) {
            return info.mergeInfo.delegateToSchema({
              schema: userSchema,
              operation: 'query',
              fieldName: 'user',
              args: {
                id: product.userId,
              },
              context,
              info,
            });
          },
        },
      },
    },
  });

  const app = express();
  app.use('/graphql', graphqlHTTP({
    schema: stitchedSchema,
    graphiql: true,
  }));

  app.listen(4000, () => console.log('Gateway server running on http://localhost:4000/graphql'));
}

main().catch(console.error);

            

              
                Copy
              
            
          

3. Servislarni ishga tushirish

Foydalanuvchi Servisi va Mahsulot Servisini turli portlarda ishga tushirishingiz kerak bo'ladi. Masalan:

Foydalanuvchi Servisi (port 4001):

            
const express = require('express');
const { graphqlHTTP } = require('express-graphql');
const { schema, rootValue } = require('./user-service');

const app = express();
app.use('/graphql', graphqlHTTP({
  schema: schema,
  rootValue: rootValue,
  graphiql: true,
}));

app.listen(4001, () => console.log('User service running on http://localhost:4001/graphql'));

            

              
                Copy
              
            
          

Mahsulot Servisi (port 4002):

            
const express = require('express');
const { graphqlHTTP } = require('express-graphql');
const { schema, rootValue } = require('./product-service');

const app = express();
app.use('/graphql', graphqlHTTP({
  schema: schema,
  rootValue: rootValue,
  graphiql: true,
}));

app.listen(4002, () => console.log('Product service running on http://localhost:4002/graphql'));

            

              
                Copy
              
            
          

4. Tikilgan sxemaga so'rov yuborish

Endi siz tikilgan sxemaga shlyuz orqali (4000-portda ishlayotgan) so'rov yuborishingiz mumkin. Siz quyidagi kabi so'rovni bajarishingiz mumkin:

            
query {
  product(id: "101") {
    id
    name
    price
    user {
      id
      name
      email
    }
  }
}

            

              
                Copy
              
            
          

Ushbu so'rov "101" ID'li mahsulotni oladi va shuningdek, Foydalanuvchi Servisidan bog'liq foydalanuvchini olib keladi, bu esa Schema Stitching'ning bitta so'rovda bir nechta servislar bo'ylab ma'lumotlarni so'rashga qanday imkon berishini ko'rsatadi.

Ilg'or Schema Stitching texnikalari

Asosiy misoldan tashqari, Schema Stitching implementatsiyangizni yaxshilash uchun foydalanish mumkin bo'lgan ba'zi ilg'or texnikalar mavjud:

• Sxemani delegatsiya qilish (Schema Delegation): Bu so'rovning qismlarini so'ralayotgan ma'lumotlarga asoslanib turli servislarga delegatsiya qilish imkonini beradi. Masalan, siz `User` turini yechishni Foydalanuvchi Servisiga va `Product` turini yechishni Mahsulot Servisiga delegatsiya qilishingiz mumkin.
• Sxemani o'zgartirish (Schema Transformation): Bu birlashgan sxemaga tikilishidan oldin masofaviy servis sxemasini o'zgartirishni o'z ichiga oladi. Bu turlar va maydonlarni qayta nomlash, yangi maydonlar qo'shish yoki mavjud maydonlarni olib tashlash uchun foydali bo'lishi mumkin.
• Maxsus yechuvchilar (Custom Resolvers): Siz murakkab ma'lumotlar o'zgarishlarini boshqarish yoki bir nechta servislardan ma'lumotlarni olib, uni yagona natijaga birlashtirish uchun shlyuzda maxsus yechuvchilarni aniqlashingiz mumkin.
• Kontekstni bo'lishish (Context Sharing): Ko'pincha autentifikatsiya tokenlari yoki foydalanuvchi ID'lari kabi kontekst ma'lumotlarini shlyuz va masofaviy servislar o'rtasida bo'lishish kerak bo'ladi. Bunga so'rovni delegatsiya qilish jarayonining bir qismi sifatida kontekst ma'lumotlarini uzatish orqali erishish mumkin.
• Xatoliklarni qayta ishlash (Error Handling): Masofaviy servislarda yuzaga keladigan xatoliklarni chiroyli tarzda boshqarish uchun mustahkam xatoliklarni qayta ishlashni amalga oshiring. Bu xatoliklarni jurnalga yozish, foydalanuvchiga qulay xato xabarlarini qaytarish yoki muvaffaqiyatsiz so'rovlarni qayta urinishni o'z ichiga olishi mumkin.

Schema Stitching va Apollo Federation o'rtasida tanlov

Schema Stitching GraphQL Federatsiyasi uchun munosib variant bo'lsa-da, Apollo Federation o'zining ilg'or xususiyatlari va yaxshilangan dasturchi tajribasi tufayli yanada ommalashgan tanlovga aylandi. Quyida ikki yondashuvning taqqoslanishi keltirilgan:

Qachon Schema Stitching'ni tanlash kerak:

• Sizda mavjud GraphQL servislari bor va ularni tezda birlashtirmoqchisiz.
• Sizga oddiy federatsiya yechimi kerak va ilg'or xususiyatlar talab etilmaydi.
• Sizda cheklangan resurslar bor va Apollo Federation'ni sozlash bilan bog'liq qo'shimcha yukdan qochmoqchisiz.

Qachon Apollo Federation'ni tanlash kerak:

• Siz bir nechta jamoalar va servislar bilan katta va murakkab tizim qurmoqdasiz.
• Sizga tur kengaytmalari, kalit direktivalari va taqsimlangan kuzatuv kabi ilg'or xususiyatlar kerak.
• Siz yanada mustahkam va masshtablanuvchan federatsiya yechimini xohlaysiz.
• Siz federatsiyaga deklarativ va avtomatlashtirilgan yondashuvni afzal ko'rasiz.

Haqiqiy dunyo misollari va qo'llash holatlari

Quyida GraphQL Federatsiyasi, jumladan Schema Stitching'dan qanday foydalanish mumkinligiga oid haqiqiy dunyo misollari keltirilgan:

• Elektron tijorat platformasi: Elektron tijorat platformasi mahsulot katalogi servisi, foydalanuvchi servisi, buyurtma servisi va to'lov servisi kabi bir nechta servislardan ma'lumotlarni birlashtirish uchun GraphQL Federatsiyasidan foydalanishi mumkin. Bu mijozlarga mahsulot tafsilotlari, foydalanuvchi profillari, buyurtma tarixi va to'lov ma'lumotlarini ko'rsatish uchun kerak bo'lgan barcha ma'lumotlarni osongina olish imkonini beradi.
• Ijtimoiy tarmoq platformasi: Ijtimoiy tarmoq platformasi foydalanuvchi profillari, postlar, izohlar va layklarni boshqaradigan servislardan ma'lumotlarni birlashtirish uchun GraphQL Federatsiyasidan foydalanishi mumkin. Bu mijozlarga foydalanuvchi profilini, uning postlarini va ushbu postlar bilan bog'liq izohlar va layklarni ko'rsatish uchun zarur bo'lgan barcha ma'lumotlarni samarali tarzda olish imkonini beradi.
• Moliyaviy xizmatlar ilovasi: Moliyaviy xizmatlar ilovasi hisoblar, tranzaksiyalar va investitsiyalarni boshqaradigan servislardan ma'lumotlarni birlashtirish uchun GraphQL Federatsiyasidan foydalanishi mumkin. Bu mijozlarga hisob balansi, tranzaksiya tarixi va investitsiya portfellarini ko'rsatish uchun kerak bo'lgan barcha ma'lumotlarni osongina olish imkonini beradi.
• Kontentni boshqarish tizimi (CMS): CMS maqolalar, rasmlar, videolar va foydalanuvchilar tomonidan yaratilgan kontent kabi turli manbalardan ma'lumotlarni birlashtirish uchun GraphQL Federatsiyasidan foydalanishi mumkin. Bu ma'lum bir mavzu yoki muallifga oid barcha kontentni olish uchun yagona API'ni taqdim etadi.
• Sog'liqni saqlash ilovasi: Elektron sog'liqni saqlash yozuvlari (EHR), laboratoriya natijalari va uchrashuvlarni rejalashtirish kabi turli tizimlardan bemor ma'lumotlarini birlashtirish. Bu shifokorlarga bemor haqidagi keng qamrovli ma'lumotlarga yagona kirish nuqtasini taklif qiladi.

Schema Stitching uchun eng yaxshi amaliyotlar

Muvaffaqiyatli Schema Stitching implementatsiyasini ta'minlash uchun ushbu eng yaxshi amaliyotlarga amal qiling:

• Sxemangizni diqqat bilan rejalashtiring: Sxemalarni bir-biriga tikishni boshlashdan oldin, birlashgan sxemaning tuzilishini diqqat bilan rejalashtiring. Bunga turli sxemalar bo'ylab turlar o'rtasidagi munosabatlarni aniqlash, ziddiyatlarni oldini olish uchun turlar va maydonlarni qayta nomlash va umumiy ma'lumotlarga kirish naqshlarini hisobga olish kiradi.
• Izchil nomlash qoidalaridan foydalaning: Barcha servislarda turlar, maydonlar va operatsiyalar uchun izchil nomlash qoidalarini qabul qiling. Bu ziddiyatlarni oldini olishga yordam beradi va birlashgan sxemani tushunishni osonlashtiradi.
• Sxemangizni hujjatlashtiring: Birlashgan sxemani, jumladan turlar, maydonlar va operatsiyalar tavsiflarini to'liq hujjatlashtiring. Bu dasturchilar uchun sxemani tushunish va undan foydalanishni osonlashtiradi.
• Ishlash samaradorligini kuzatib boring: Har qanday ishlashdagi muammolarni aniqlash va hal qilish uchun shlyuz va masofaviy servislarning ishlash samaradorligini kuzatib boring. Bir nechta servislar bo'ylab so'rovlarni kuzatish uchun taqsimlangan kuzatuv kabi vositalardan foydalaning.
• Xavfsizlikni amalga oshiring: Shlyuz va masofaviy servislarni ruxsatsiz kirishdan himoya qilish uchun tegishli xavfsizlik choralarini amalga oshiring. Bu autentifikatsiya va avtorizatsiya mexanizmlaridan, shuningdek, kirish ma'lumotlarini tekshirish va chiqish ma'lumotlarini kodlashdan foydalanishni o'z ichiga olishi mumkin.
• Sxemangizni versiyalashtiring: Sxemalaringizni rivojlantirganingiz sari, mijozlar sxemaning eski versiyalaridan uzilishlarsiz foydalanishda davom etishlarini ta'minlash uchun ularni tegishli ravishda versiyalashtiring. Bu buzuvchi o'zgarishlardan qochishga va orqaga qarab moslikni ta'minlashga yordam beradi.
• Joylashtirishni avtomatlashtiring: O'zgarishlarni tez va ishonchli tarzda joylashtirishni ta'minlash uchun shlyuz va masofaviy servislarni joylashtirishni avtomatlashtiring. Bu xatolar xavfini kamaytirishga va tizimning umumiy chaqqonligini oshirishga yordam beradi.

Xulosa

Schema Stitching bilan GraphQL Federatsiyasi mikroservislar arxitekturasida bir nechta servislardan yagona API'lar yaratish uchun kuchli yondashuvni taklif etadi. Uning asosiy tushunchalari, afzalliklari, cheklovlari va amalga oshirish texnikasini tushunib, siz ma'lumotlarga kirishni soddalashtirish, masshtablanuvchanlikni yaxshilash va texnik xizmat ko'rsatishni kuchaytirish uchun Schema Stitching'dan foydalanishingiz mumkin. Apollo Federation yanada ilg'or yechim sifatida paydo bo'lgan bo'lsa-da, Schema Stitching oddiyroq stsenariylar uchun yoki mavjud GraphQL servislarni birlashtirishda munosib variant bo'lib qolmoqda. O'z tashkilotingiz uchun eng yaxshi yondashuvni tanlash uchun maxsus ehtiyojlaringiz va talablaringizni diqqat bilan ko'rib chiqing.