譯者 | 譚劍

審校 | 孫淑娟 梁策

對(duì)于云原生的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，一個(gè)現(xiàn)代化的GraphQL API層需要具備兩個(gè)特征：水平可擴(kuò)展性以及高可用性。

比如說(shuō)，給一臺(tái)運(yùn)行API層的現(xiàn)有機(jī)器設(shè)備增加更多的CPU、內(nèi)存和其他資源，這是垂直擴(kuò)展性。而水平擴(kuò)展性會(huì)為你的API基礎(chǔ)設(shè)施添加更多的機(jī)器設(shè)備。

垂直擴(kuò)展性主要是為了實(shí)現(xiàn)某種特定的擴(kuò)展，而一個(gè)具備水平擴(kuò)展性的API層可以發(fā)揮超越單臺(tái)機(jī)器的容積能力。

當(dāng)談到高可用性的時(shí)候，GraphQL層需要無(wú)差錯(cuò)地持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)(甚至在一些超出我們可控范圍的突發(fā)情況中)。這是判斷一個(gè)系統(tǒng)是否具備99.999%高可用特征的最佳考核指標(biāo)。

這篇文章將為你介紹：如何使用一個(gè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)在幾分鐘內(nèi)迅速搭建一個(gè)跨越同一個(gè)公共云片區(qū)的多個(gè)可用區(qū)域的GraphQL層。

最終的解決方案將會(huì)橫跨多個(gè)可用區(qū)域，并且可以經(jīng)受區(qū)域級(jí)別的故障，以及水平地?cái)U(kuò)展。

下面我們拿AWS、Hasura云，以及Yugabyte云作為參考平臺(tái)來(lái)做案例演示。

跨多個(gè)可用區(qū)域來(lái)部署YugabyteDB

就從數(shù)據(jù)庫(kù)層開(kāi)始吧，我們選擇??YugabyteDB??——一個(gè)開(kāi)源的分布式SQL數(shù)據(jù)庫(kù)。

對(duì)于可擴(kuò)展性和可快速恢復(fù)的API來(lái)說(shuō)，它是一個(gè)理想的支撐服務(wù)。

YugabyteDB同時(shí)也是符合PostgreSQL語(yǔ)法習(xí)慣的一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)。這意味著我們不需要學(xué)習(xí)另外一門(mén)SQL方言或者從零開(kāi)始地重寫(xiě)現(xiàn)有的應(yīng)用。

那么需要花費(fèi)多少時(shí)間來(lái)部署一個(gè)有彈性、跨多區(qū)域的YugabyteDB集群呢?

這要看情況而定，但如果你像我一樣懶，或者更傾向于直接使用云原生服務(wù)的話，那么Yugabyte云將會(huì)是完成這項(xiàng)任務(wù)的最簡(jiǎn)單的方式：

1.對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)，創(chuàng)建或者注冊(cè)你的Yugabyte云賬號(hào)。

2.然后，準(zhǔn)備一個(gè)多節(jié)點(diǎn)的跨越若干個(gè)可用區(qū)域的YugabyteDB集群：

a. 選用一個(gè)自定義的集群名字，比如 multi-zone-cluster，把集群服務(wù)安放在離你最近的AWS片區(qū)(對(duì)我來(lái)說(shuō)，N.Virginia - us-east-1是最近的)，然后確保把Fault Tolerance這項(xiàng)參數(shù)設(shè)置為Availability Zone Level。

b. 點(diǎn)擊Download credentials下載證書(shū)。然后點(diǎn)擊"Create Cluster"(創(chuàng)建集群)。

那我們?cè)趺蠢肶ugabyteDB來(lái)實(shí)現(xiàn)高可用呢?

這個(gè)集群有三個(gè)節(jié)點(diǎn)，部署在三個(gè)可用區(qū)域的其中一個(gè)里面。備份因子同樣已設(shè)置為3。

這意味著每一個(gè)節(jié)點(diǎn)(而實(shí)際上是在每個(gè)區(qū)域)都會(huì)維護(hù)著一份數(shù)據(jù)記錄的拷貝。在我的例子中，分別位于us-east-1b、us-east-1c、以及us-east-1a等可用區(qū)域里都分別有一個(gè)節(jié)點(diǎn)：

節(jié)點(diǎn)

YugabyteDB是基于Raft一致性協(xié)議的。因此，按當(dāng)前已有三個(gè)節(jié)點(diǎn)的配置，我們可以釋放為一個(gè)節(jié)點(diǎn)(或者說(shuō)，一個(gè)可用區(qū)間——只要在每個(gè)片區(qū)都有一個(gè)節(jié)點(diǎn))，這個(gè)節(jié)點(diǎn)仍然是可運(yùn)行的。

為什么YugabyteDB不選擇只用一個(gè)節(jié)點(diǎn)來(lái)處理請(qǐng)求服務(wù)呢?

依據(jù)CAP定理(又稱(chēng)作布魯爾定理)，YugabyteDB??是一個(gè)遵循一致性和分區(qū)容錯(cuò)性(CP)的數(shù)據(jù)庫(kù)??。

下面的公式定義了容錯(cuò)變量K和備份因子RF之前的依賴(lài)關(guān)系：

RF=(2k + 1)

在我的例子中，K=1(意思是，集群可以釋放為1個(gè)節(jié)點(diǎn))，而因此，RF結(jié)果為3(3份數(shù)據(jù)拷貝)。

問(wèn)題來(lái)了，如果數(shù)據(jù)庫(kù)需要處理100倍的查詢(xún)次數(shù)或者存儲(chǔ)更多的數(shù)據(jù)，那我們?cè)趺礃永肶ugabyteDB來(lái)完成水平擴(kuò)展呢?只需要在集群的Setting界面添加更多的節(jié)點(diǎn)到基礎(chǔ)設(shè)施里。

打造一個(gè)可擴(kuò)展以及富有彈性的 Hasura GraphQL層

Hasura 是一個(gè)高級(jí)的GraphQL服務(wù)器，它基于符合PostgreSQL方言的數(shù)據(jù)庫(kù)(比如YugabyteDB)，提供了快速實(shí)時(shí)的GraphQL API。

Hasura有一個(gè)完全可管理的云版本。創(chuàng)建一個(gè)Hasura項(xiàng)目，具有水平擴(kuò)展性和高可用性，開(kāi)箱即用：

• 創(chuàng)建或登錄你的Hasura Cloud賬號(hào);
• 創(chuàng)建一個(gè)Standard Tier項(xiàng)目：

1. 選擇一個(gè)AWS片區(qū)，類(lèi)似部署YugabyteDB那樣——在我的例子中，是US East (N. Virginia)。
2. 點(diǎn)擊Create Project按鈕，繼續(xù)部署操作。

就像我們所看到的，Hasura沒(méi)有任何與擴(kuò)展性或區(qū)域級(jí)別可用性相關(guān)的設(shè)置。那么，在可能發(fā)生區(qū)域故障或者哪天有必要做水平擴(kuò)展的時(shí)候，我們?nèi)绾未_定API層能夠繼續(xù)保持可運(yùn)行呢?

實(shí)際上，只要我們選擇了Standard Tier，這兩個(gè)特性就都會(huì)有的。這就是Hasura在文檔所說(shuō)的：

• 水平擴(kuò)展：??Hasura Cloud能夠自動(dòng)地?cái)U(kuò)展你的應(yīng)用??而不用去考慮實(shí)例的數(shù)量、內(nèi)核、內(nèi)存或者閾值。你可以保持增加并發(fā)用戶(hù)的數(shù)量以及API的調(diào)用次數(shù)，同時(shí)，Hasura Cloud將會(huì)自動(dòng)幫你實(shí)現(xiàn)優(yōu)化。
• **高可用：**Hasura的多實(shí)例可以運(yùn)行于graphql引擎。??在Hasura Cloud里，自動(dòng)化的擴(kuò)展處理以及支持運(yùn)行所必需的基礎(chǔ)設(shè)施，都會(huì)被安排妥當(dāng)，不需要人工干預(yù)。??

把Hasura鏈接到Y(jié)ugabyteDB

到目前為止，我們已經(jīng)部署了一個(gè)Hasura GraphQL層和YugabyteDB集群，可以支撐水平擴(kuò)展以及區(qū)域級(jí)別的突發(fā)故障了。剩下要做的，就是把這兩個(gè)組件連接起來(lái)，為我們的應(yīng)用提供一個(gè)最終解決方案。

把Hasura添加到Y(jié)ugabyteDB白名單里

YugabyteDB集群實(shí)例要求我們?cè)O(shè)定所訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用IP地址。對(duì)我們的Hasura實(shí)例來(lái)說(shuō)這并不難。

把Hasura Cloud IP添加到Y(jié)ugabyte Cloud終端的Allow IP List里:

• 從你的Hasura項(xiàng)目界面里復(fù)制Hasura Cloud IP。
• 轉(zhuǎn)到Y(jié)ugabyteDB Cloud，把IP添加到IP Allow List里。

建立連接

在授權(quán)Hasura訪問(wèn)YugabyteDB實(shí)例后，我們需要在兩個(gè)服務(wù)之間建立連接。這需要兩個(gè)步驟：

1. 打開(kāi)Yugabyte Cloud，然后復(fù)制一個(gè)鏈接URL:

• 點(diǎn)擊Connect按鈕，選擇Connect to your Application選項(xiàng)。
• 勾選Optimize。
• 復(fù)制鏈接YSQL(Yugabyte SQL)的唯一URL。
• 確保使用之前從YugabyteDB集群部署那個(gè)步驟下載的證書(shū)里面的信息，替換掉數(shù)據(jù)庫(kù)用戶(hù)和密碼。

3. 轉(zhuǎn)到Hasura云，與YugabyteDB建立一個(gè)連接：

• 點(diǎn)擊Launch Console按鈕，跳轉(zhuǎn)到Data & Schema 管理界面。
• 填寫(xiě)YugabyteDB鏈接參數(shù)，建立一個(gè)鏈接。
• 點(diǎn)擊Connect Database按鈕，建立鏈接。

我們剛剛已經(jīng)完成一個(gè)Graphql API層的搭建，它可以支撐區(qū)域級(jí)別的故障以及水平擴(kuò)展能力。現(xiàn)在，我們用一些樣例數(shù)據(jù)和請(qǐng)求來(lái)做一個(gè)健全性測(cè)試。

創(chuàng)建一個(gè)樣例數(shù)據(jù)庫(kù)

按照以下的步驟，在YugabyteDB里創(chuàng)建用戶(hù)表和消息表：

1. 在YugabyteDB Cloud終端里，點(diǎn)擊Launch the Cloud Shell。

2. 創(chuàng)建用戶(hù)表Users和消息表Messages：

3. SQL：

CREATE SEQUENCE users_pk_seq CACHE 100;
CREATE SEQUENCE messages_pk_seq CACHE 100;

CREATE TABLE Users (
id int NOT NULL DEFAULT nextval('users_pk_seq'),
name text,
age int,
city text,
PRIMARY KEY(id));

CREATE TABLE Messages (
id int NOT NULL DEFAULT nextval('messages_pk_seq'),
sender_id int REFERENCES Users(id),
recipient_id int REFERENCES Users(id),
payload text,
PRIMARY KEY (id)
);

4.最后，初始化用戶(hù)表，創(chuàng)建兩條記錄：

SQL：

INSERT INTO USERS (name, age, city) VALUES
('John', 35, 'Austin'),
('Mark', 36, 'Seattle');

用GraphQL來(lái)查詢(xún)數(shù)據(jù)

往YugabyteDB里載入樣例數(shù)據(jù)庫(kù)后，我們可以體驗(yàn)到Hasura提供的GraphQL API層帶來(lái)的便利。

把數(shù)據(jù)表暴露到GraphQL層

即使Hasura自動(dòng)檢測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)端的結(jié)構(gòu)更改，我們?nèi)匀恍枰鞔_指定哪些表可以通過(guò)GraphQL API查詢(xún)：

1. 在Hasura Console里打開(kāi)Data & Schema Management。

2. 點(diǎn)擊Track All按鈕，通過(guò)YugabyteDB API展示出兩個(gè)數(shù)據(jù)表:

3. 最后，點(diǎn)擊Track按鈕，建立從message表到users表的外鍵關(guān)聯(lián)關(guān)系:

查詢(xún)數(shù)據(jù)

下一步，我們來(lái)用GraphQL讀取用戶(hù)表里面的記錄：

1. 打開(kāi)Hasura Console界面的Api Explorer標(biāo)簽：

2. 查詢(xún)?nèi)坑脩?hù):

query {
  users {
    id
    name
    age
    city
  }
}

3.最后，確認(rèn)輸出如下:

{
  "data": {
    "users": [
      {
        "id": 1,
        "name": "John",
        "age": 35,
        "city": "Austin"
      },
      {
        "id": 2,
        "name": "Mark",
        "age": 36,
        "city": "Seattle"
      }
    ]
  }
}

更新數(shù)據(jù)

最后，來(lái)確認(rèn)一下我們的GraphQL API能夠順利處理寫(xiě)入問(wèn)題。

1. 使用以下的GraphQL變種語(yǔ)法，添加一條消息記錄到數(shù)據(jù)庫(kù)里：

mutation {
  insert_messages_one(object: {recipient_id: 2, sender_id: 1, payload: "Hi, Mark! How are you doing?"}) {
    id
  }
}

2.從YugabyteDB反向讀取消息:

query {
  messages {
    payload
    userBySenderId {
      name
      city
    }
    user {
      name
      city
    }
  }
}

3.確認(rèn)輸出如下：

{
  "data": {
    "messages": [
      {
        "payload": "Hi, Mark! How are you doing?",
        "userBySenderId": {
          "name": "John",
          "city": "Austin"
        },
        "user": {
          "name": "Mark",
          "city": "Seattle"
        }
      }
    ]
  }
}

結(jié)論

正如我們?cè)谶@篇文章里所看到的，正確地融合現(xiàn)代的云原生服務(wù)，可以搭建一個(gè)水平可擴(kuò)展和一個(gè)高可用的GraphQL API層。

在幾分鐘的時(shí)間里，我們已經(jīng)得到一個(gè)可以處理請(qǐng)求增加的API層，并把它的容積能力從10GB擴(kuò)展到100GB，甚至更大的容量。此外，最重要的是，它能夠持續(xù)服務(wù)應(yīng)用的請(qǐng)求，哪怕突發(fā)區(qū)域級(jí)別故障也可以做到。

最后，如果你的GraphQL API層需要跨多個(gè)云片區(qū)工作，并能實(shí)現(xiàn)片區(qū)級(jí)別的突發(fā)狀況容錯(cuò)，那么你仍然可以使用Hasura和YugabyteDB。目前，這項(xiàng)能力可在自管理安裝選項(xiàng)中獲取(可參考 ??YugabyteDB的多區(qū)域部署??)。

相信在不久的將來(lái)，它也會(huì)往完全管理版本的技術(shù)方向發(fā)展。

譯者介紹

譚劍，畢業(yè)于廣東財(cái)經(jīng)大學(xué)，現(xiàn)自主創(chuàng)業(yè)。喜歡編程、外語(yǔ)、閱讀。

原文標(biāo)題：??How To Set Up a Scalable and Highly-Available GraphQL API in Minutes??，作者：Denis Magda