Chương I trình bày tổng quan về công nghệ GraphQL, bao gồm các mục như: lịch sử phát triển, các thành phan cua GraphQL. Đồng thời chương này phân tích wu điểm và nhược điểm của GraphQL so với phương thức giao tiếp API hiện có, cụ thể hơn là REST. Tổng quan về GraphQL 1. Giới thiệu GraphQL là một ngôn ngữ thao tác và truy van dữ liệu mã nguồn mở cho các API [1].
GraphQL không có gì liên quan với các dạng cơ sở dữ liệu nói chung hay các dạng cơ sở dit liệu dạng đồ thị như Neo4j nói riêng. Từ “Graph” xuất phát từ ý tưởng thu thập dit liệu trên lược đồ API (API graph) thông qua các trường và trường con, còn “OL” là viết tắt của ngôn ngữ truy van (query language). Chính vì vậy mà GraphQL có thể được sử dụng rất hiệu quả trong bất kỳ ngữ cảnh nào mà API cần được sử dụng. GraphQL được Facebook phát triển nội bộ vào năm 2012 và được phát hành rộng rãi vào năm 2015.
Vào ngày 7 tháng 11 năm 2018, dự án GraphQL đã được chuyên từ Facebook sang GraphQL Foundation mới được thành lập bởi hiệp hội thương mại công nghệ phi lợi nhuận Linux Foundation. Từ năm 2012, quá trình phát trién của GraphQL tuân theo một “timeline” trién do Lee Byron — tác giả của GraphQL đặt ra. Mục tiêu của Byron là làm cho GraphQL phô biến hơn trên các nền tang web. GraphQL cung cấp cho các lập trình viên một phương thức khác so với REST và các kiến trúc dịch vụ web khác để phát triển các web API.
Giống với các API sử dụng REST thông thường, các API sử dụng GraphQL cũng hoạt động theo mô hình máy khách-máy chủ. GraphQL cho phép máy khách (client) xác định cấu trúc của dữ liệu cần truy vấn khi gửi yêu cầu HTTP(HTTP request) lên máy chủ (server). Máy chủ sau đó sé trả về dữ liệu có cấu trúc tương ứng thông qua phản hồi HTTP(HTTP response). Từ đó sẽ ngăn chặn được việc có quá nhiều dữ liệu được trả về cho máy khách.
Lý do cho việc này đến từ tính linh hoạt và phong phú của các ngôn ngữ truy van cơ sở dit liệu như SQL. Hai tính chất này của các ngôn ngữ truy vấn cơ sở dữ liệu sẽ làm tăng thêm độ phức tạp không cần thiết đối với các API đơn giản. Hiện nay, GraphQL đã hỗ trợ rất nhiều các ngôn ngữ lập trình, bao gồm Haskell, Javascript, Perl, Python, Ruby, Java, C++, C#, Scala, Go, Rust, Elixir, Erlang, PHP, E, D va Clojure [2]. Lich sử phát triển của GraphQL GraphQL bắt đầu được nhen nhóm phát triển vào thời điểm xuất hiện sự chuyên dịch sang các thiết bị di động.
Đây là thời điểm mà chiến lược phát triển ứng dụng trên PHAM HAI VŨ - D17CQAT02-B 2 Dé án tot nghiệp các thiết bị của Facebook không khả thi do các vấn đề liên quan đến mức sử dụng mạng cao khi áp dung HTMLS trên các thiết bị đi động. Do đó, Facebook đã quyết định xây dựng lại các ứng dụng trên các thiết bị đi động từ đầu bằng cách sử dụng các công nghệ hoàn toàn mới. Van đề chính của Facebook khi triển khai ứng dụng trên các thiết bị di động nam ở tinh năng Bảng tin (News Feed). Đây là một chức năng có yêu cau rất phức tạp khi phải nó yêu cau rất nhiều thông tin như các bài đăng, tác giả của các bài đăng, nội dung bài đăng, danh sách các bình luận và những người đã thích bài đăng.
Mỗi bài đăng đều được kết nối, lồng vào hoặc đệ quy với nhau. Các API hiện tại không được thiết kế để cho phép các lập trình viên tạo ra tính năng Bảng tin với số lượng bài đăng phong phú trên các thiết bị đi động. Chúng không có tính chất phân cấp, không cho phép các lập trình viên chọn những gì họ cần và cũng không có khả năng hiển thị danh sách các bài đăng với nguồn cap dữ liệu không đồng nhất. Vào năm 2012, Facebook quyết định rằng họ cần phải xây dựng một API hoàn toàn mới cho chức năng News Feed dé có thể tiếp tục việc triển khai ứng dụng trên các thiết bị di động.
Day chính là lúc GraphQL bắt đầu được phát triển và vào tháng 8 năm 2012, ứng dụng Facebook cho iOS 5.0 đã được ra mắt cùng với công nghệ GraphQL mới. Nó cho phép các lập trình viên giảm mức sử dụng mang bang cách thay đổi phương pháp tìm nạp dữ liệu. Trong vòng chưa đến 2 năm tiếp theo, GraphQL đã được sử dụng trên phan lớn các chức năng khác của ứng dụng Facebook trên iOS. Lần đầu tiên Facebook công khai thông báo về GraphQL là tại hội nghị React.js Conf 2015 và ngay sau đó, họ công bố kế hoạch đưa GraphQL thành giải pháp mã nguồn mở.
Trên thực tế, trước đây các công ty khác như Netflix hay Coursera cũng đã nghiên cứu các ý tưởng khác nhau đề tạo nên phương pháp tương tác API hiệu quả hơn và cũng đã có một số thành quả nhất định. Coursera đã từng thử nghiệm một công nghệ tương tự GraphQL, cho phép máy khách yêu cầu chính xác các dữ liệu cần thiết. Netflix cũng đã cung cấp giải pháp mã nguồn mở của họ có tên Falcor. Tuy nhiên, sau khi GraphQL trở thành giải pháp mã nguồn mở, Coursera đã hoàn toàn hủy bỏ dự án thử nghiệm của họ và áp dụng GraphQL trên các sản phẩm của mình.
Tính đến nay, GraphQL đã được sử dụng trong sản phâm của rất nhiều các công ty công nghệ lớn như Github, Twitter hay Shopify [3]. PHAM HAI VŨ - D17CQAT02-B 3 Đồ án tot nghié Who's using GraphQL? bile by GraphQL HO nu ® BA Hình 1.1: Một số công ty dang sử dụng GraphQL. Kiến trúc triển khai GraphQL GraphQL được phát hành dưới dạng một đặc tả mô tả hoạt động của một máy chủ GraphQL (GraphQL server). Day là một tập hợp các nguyên tắc về cách xử lý các yêu cầu và phản hồi cũng như các giao thức được hỗ trợ, định dạng dit liệu có thể được máy chủ chấp nhận, định dạng của phản hồi do máy chủ trả vỀ,.
Dé gửi một truy vẫn đến máy chủ GraphQL, máy khách có thé sử dụng bat cứ giao thức mạng nào trong tầng giao vận miễn là giao thức đó khả dụng. Thông thường, các giao thức thường được sử dụng sẽ là TCP hoặc WebSocket. Một điều cần chú ý nữa, máy chủ GraphQL là độc lập với cơ sở dữ liệu vì vậy, lập trình viên có thé sử dụng nó với bất cứ dạng cơ sở đữ liệu nào. Như vậy, có thể thấy luồng hoạt động của mô hình máy khách-máy chủ trong GraphQL như sau: - May khách thực hiện gửi truy van GraphQL đến máy chủ thông qua các yêu cầu HTTP.
Các truy vấn này thường sẽ được gửi dưới dạng một chuỗi. - May chủ sẽ nhận yêu cầu HTTP và trích xuất chuỗi truy van. Sau đó, máy chủ xác thực và xử lý truy vấn GraphQL dựa theo cú pháp GraphQL mặc định và lược đồ GraphQL (GraphQL schema). - Giống với các máy chủ API khác, máy chủ GraphQL cũng thực hiện các lệnh gọi đến cơ sở dữ liệu hoặc các dịch vụ khác đề truy xuất dữ liệu được máy khách yêu cầu.
- _ Cuối cùng, máy chủ sẽ tổng hợp lai dit liệu và trả về cho máy khách dưới dạng một đối tượng JSON thông qua phan hồi HTTP. Một máy chủ GraphQL có thê được triển khai bằng một trong ba kiến trúc sau: máy chủ GraphQL kết nối trực tiếp với cơ sở dit liệu, máy chủ GraphQL tích hợp với các hệ thống sẵn có hoặc kiến trúc kết hợp từ 2 kiến trúc trên. Từng loại kiến trúc sẽ được trình bày chỉ tiết sau đây. PHAM HAI VŨ - D17CQAT02-B 4 Dé án tot nghiệp 1.
Máy chủ GraphQL kết nối trực tiếp với cơ sở dữ liệu Đây là dạng kiến trúc phô biến nhất cho các dự án không quá phức tạp về mặt hệ thông. Dé triển khai, lập trình viên chỉ cần một máy chủ web. Máy chủ web này sẽ dam nhiệm vai trò là máy chủ GraphQL lẫn vai trò là máy chủ cơ sở dữ liệu. Khi máy khách gửi truy vấn đến máy chủ GraphQL, nó sẽ tiến hành đọc truy vấn và tìm nạp dữ liệu từ cơ sở dữ liệu.
Qua trình này được gọi là thực thi truy vấn. Sau khi thực thi truy van, máy chủ sẽ trả về cho máy khách một phản hồi HTTP chứa dữ liệu mà máy khách yêu cầu. Với dạng kiến trúc này, GraphQL cũng sẽ không quan tâm đến loại cơ sở dữ liệu hoặc định dạng được sử dụng để lưu trữ dữ liệu. Điều này có nghĩa là lập trình viên có thé triển khai kiến trúc này với bất cứ loại cơ sở dữ liệu này, từ các dạng cơ sở dữ liệu quan hệ như MySQL cho đến các dạng cơ sở dữ liệu phi quan hệ như MongoDB.
{ Query } —————— HTTP POST 6-— Hình 1.2: Máy chủ GraphQL kết nối trực tiếp với cơ sở dit liệu Trong sơ đồ trên, có thê thấy rằng máy chủ GraphQL và cơ sở dữ liệu được tích hợp trên một web máy chủ duy nhất. Máy khách sẽ giao tiếp với Máy chủ GraphQL bằng cách gửi các truy vấn thông qua các yêu cầu HTTP. Máy chủ GraphQL sẽ xử lý yêu cau, trích xuất truy van sau đó lay dit liệu từ cơ sở dữ liệu và trả về cho máy khách thông qua phản hồi HTTP. Máy chủ GraphQL tích hợp với các hệ thống sẵn có Đây là dạng kiến trúc được sử dụng cho các dự án phức tạp về mặt hệ thống.
Các dự án này thường đòi hỏi kết nối với các các cơ sở hạ tầng và API sẵn có của doanh nghiệp. Những thành phan có thé đã được phát triển và sử dụng trong nhiều năm, khiến cho việc triển khai các dự án mới trên chúng gặp rất nhiều khó khăn. Trong dạng kiến trúc này, máy chủ GraphQL có thé được sử dụng dé hợp nhất các “microservice”, co sở hạ tầng và các API khác trong hệ thống hiện tại. Điều này sẽ giúp giấu sự phức tạp của các bước tìm nạp dữ liệu.
Bằng cách này, máy khách sẽ chỉ cần thực hiện giao tiếp với máy chủ GraphQL đề lấy các dữ liệu cần thiết. Sau đó, máy chủ GraphQL sẽ chịu trách nhiệm tìm nạp dữ liệu từ các hệ thong được tích hợp và trả về cho máy khách. PHAM HAI VŨ - D17CQAT02-B 5 Đồ án tot nghié Với dạng kiên trúc này, máy chủ GraphQL cũng sẽ không quan tâm đên các nguôn dữ liệu mà nó cân dé tìm nạp các dữ liệu cân thiét nham thực hiện một truy van. YY epost POST GraphQL — |_ Server RESTful API Hình 1.