חקירה מעמיקה של REST, gRPC ו-GraphQL בפרויקטים אינטרנטיים

בנוף הדינמי של פיתוח אתרים, הבחירה בטכנולוגיה של API משחקת תפקיד מרכזי בקביעת הצלחה ויעילות של פרויקט. במאמר זה, אנו מתחילים בחקר מקיף של שלושת המתחרים הבולטים: REST, gRPC ו-GraphQL. כל אחת מהטכנולוקיות הללו מביאה עמדת עוצמה ויכולות משלה לשולחן, שמגיעה למצבים וסצנות הפיתוח השונות.

מה זה REST?

REST API, או Representational State Transfer Application Programming Interface, הוא סט של עקרונות ארכיטקטוניים ומוסכמות לבניית שירותי אינטרנט. היא מספקת דרך מוגדרת למשתמש של תוכנות מחשב שונות לתקשר אחת עם השניי באינטרנט. REST משמשת לעתים קרובות בהקשר של פיתוח אינטרנט כדי ליצור APIs מתקדמים וניהוליים שניתן בקלות לצרוך על ידי לקוחות רבים, כגון דפדפנים אינטרנט או יישומים ניידים.

תכונות מרכזיות של REST API כוללות:

• חוסר המצב: כל בקשה מלקוח לשרת מכילה את כל המידע הנחוץ להבנת ועיבוד הבקשה. השרת אינו שומר מידע כלשהו על המצב של הלקוח בין בקשות. זה משפר את ההיבט המתקדם ומפשט את היישום גם בצד הלקוח וגם בצד השרת.
• בסיסיות משאבים: ממשקי REST API מתבססים על משאבים, שמוזכרים על ידי כתובות URL (Uniform Resource Locators). המשאבים הללו יכולים לייצג ישויות כמו אובייקטים, נתונים או שירותים. פעולות CRUD (יצירה, קריאה, עדכון, מחיקה) מבוצעות על המשאבים הללו באמצעות שיטות HTTP סטנדרטיות כמו GET, POST, PUT ו-DELETE.
• ייצוג: המשאבים מיוצגים בפורמט כגון JSON (JavaScript Object Notation) או XML (eXtensible Markup Language). ללקוחות יכולת לבקש ייצוגים שונים של משאב, והשרת יגיב עם הנתונים בפורמט המבוקש.
• ממשק מקביל: ממשקי REST API שומרים על ממשק מקביל, מה שמקל על מפתחים להבין ולעבוד עם APIs שונים. המקביליות מתקבלת דרך קבוצה של מגבלות, כולל חוסר מצב, ייצוג מבוסס משאב ושיטות HTTP סטנדרטיות.
• תקשורת ללא מצב: התקשורת בין הלקוח לשרת היא ללא מצב, כלומר כל בקשה מהלקוח מכילה את כל המידע הדרוש לשרת לקיים את הבקשה הזו. השרת אינו שומר מידע כלשהו על מצב הלקוח בין הבקשות.
• ארכיטקטורת לקוח-שרת: ממשקי REST API משתמשים בארכיטקטורת לקוח-שרת, שם הלקוח והשרת הם ישותים עצמאיים המתקשרים דרך רשת. ההפרדה הזו מאפשרת גמישות והרחבה, שכן שינויים ברכיב אחד אינם בהכרח משפיעים על השני.
• קיומפילטיות: תשובות מהשרת יכולות להיקבע באופן מפורש כקיומפילית או לא קיומפילית, מה שמאפשר ללקוחות לייעל את הביצועים על ידי שמירת תשובות במקרה המתאים.

ממשקי REST API נפוצים בקידום האינטרנט בזכות הפשטותם, ההרחבה וההתאמה לפרוטוקול HTTP. הם משמשים לרוב לאפשר את התקשורת בין רכיבים שונים של יישום אינטרנט, כולל לקוחות קדמיים ושרתים אחוריים, או לקיים אינטגרציה בין מערכות תוכנה שונות.

יתרונות וחסרונות של REST

ל-REST יש מספר יתרונות המשמשים לקמפולציה הנרחבת שלו בקידום האינטרנט. יתרון מרכזי אחד הוא הפשטות, שכן ממשקי RESTful קלים להבנה וליישום. הפשטות זו מאפשרת קיצור שלבים בתהליך הפיתוח ומקלה על האינטגרציה בין רכיבים שונים של מערכת. החוסר הסטטי של התקשורת ה-RESTful מאפשר הרחבה קלה, שכן כל בקשה מהלקוח מכילה את כל המידע הדרוש, ושרתים אינם זקוקים לשמירת מצב הלקוח בין בקשות. הגמישות של REST, ההתאמה לפורמטים מספר נתונים (נפוצות JSON), ותמיכתו בטְבָרוּת משפרים את הביצועים הכוללים שלו. עיסוקו המבוסס ותמיכתו מספר כלים וממשקים מהווה REST בחירה פופולרית ונגישה לבניית ממשקים API.

עם זאת, REST כן מגיע עם מספר חסרונות. אחת האתגרים המשמעותיים הוא הסיכון להתאצלות או להתאימות מידע מיותר, כאשר לקוחות עשויים לקבל יותר מידע ממה שצריך או מידע מועט מדי, מה שמוביל לבקשות נוספים. החוסר הגמישות בשליפת הנתונים, במיוחד במצבים בהם הלקוחות זקוקים לשילובים מסוימים של נתונים, יכול לגרום לאי יעילות. כמו כן, בעוד ש-REST מצוין לתקשורת ללא מצב, אין לו תמיכה מובנת מאליה בתכונות בזמן אמת, מה שדורש מפיתוחנים ליישם טכנולוגיות נוספות או פיתרונות עקיפים לעדכון נתונים מיידיים. למרות המגבלות האלה, היתרונות של פשטות, קיבולת ותמיכה נרחבת הופכים את REST לבחירה חזקה לפרויקטים רבים בפיתוח אינטרנט.

מה זה gRPC?

gRPC, שעומד על "קריאות שגרתיות רחוקות", הוא ממשק שיחה פתוח המיועד לפעולות של קריאת פעולות רחוקות (RPC) שפותח על ידי גוגל. הוא משתמש ב-HTTP/2 כ�רוטוקול ההעברה וב-Protocol Buffers (protobuf) כשפת תיאור הממשק. gRPC מאפשר תקשורת בין יישומים לקוח ושרת, מה שמאפשר להם לקרוא שיטה על השני כאילו הם היו פרו�ceduresים מקומיים, מה שהופך אותו לכלי חזק לבניית מערכות מרוחקות יעילות ונפחית.

תכונות מרכזיות של gRPC כוללות:

• ביצועים: gRPC מתוכנת להיות יעיל מאוד, משתמש ביכולות של HTTP/2 לריבוס מספר בקשות מעל קשר יחיד. הוא גם משתמש ב-Protocol Buffers, פורמט סידור בינארי, מה שגורם להעברת נתונים מהירה וקומפקטית יותר בהשוואה לפורמטים מבוססי טקסט רגילים כמו JSON.
• אגואיסטי לשפה: gRPC תומך במספר שפות תכנות, מאפשר למפתחים לבנות יישומים בשפות כמו Java, C++, Python, Go, Ruby, ועוד. טבות האגואיסטיות לשפה מקדמת אינטראופרביליות בין רכיבים שונים של מערכת.
• IDL (שפת הגדרת ממשק): gRPC משתמש ב-Protocol Buffers כ-IDL שלו להגדרת שיטות השירות וסוגי הודעות שנמסרים בין הלקוח והשרת. זה מספק דרך ברורה ומובנית להגדרת APIs, מאפשרת יצירת קוד אוטומטית בשפות תכנות שונות.
• זרימה דו-כוונית: אחת המאפיינים המרכזיים של gRPC היא התמיכה בזרימה דו-כוונית. זאת אומרת שהלקוח והשרת יכולים לשלוח זרם של הודעות אחד לשני מעל קשר יחיד, מה שמספק גמישות בדפוסי התקשורת.
• ייצור קוד: gRPC מייצר קוד לקולג׳ים ולשרת על פי הגדרת השירות שנכתבה ב-Protocol Buffers. ייצור קוד אוטומטי זה מפשט את תהליך הפיתוח ומבטיח שממשקי הלקוח והשרת יהיו מסונכרנים.
• סגירות חזקה: gRPC משתמש בהודעות מקושרות חזק והגדרות שירות, מה שמפחית את הסיכויים לשגיאות ברגע ריצה והופך את התקשורת בין השירותים ליותר חזקה.
• תמיכה באימות ובהגנה: gRPC תומך במנגנוני אימות שונים, כולל SSL/TLS לתקשורת מאובטחת. הוא גם מאפשר יישום מנגנוני אימות והגנה מותאמים אישית.

gRPC מתאים במיוחד למצבים בהם ביצועים גבוהים, יעילות ותקשורת יעילה בין מערכות מופרדות הן קרדינליות, כגון בארכיטקטורות מיקרושירות. השימוש בפרוטוקולים מודרניים וטכנולוגיות הופך אותו לבחירה מושכלת לבניית אפליקציות מורכבות ונרחבות.

יתרונות וחסרות של gPRC

gRPC מציג מספר יתרונות שמשמעותם את הפופולריות שלו במערכות מופרדות מודרניות. יתרון מרכזי אחד הוא היעילות שלו, מאחר והוא משתמש בפרוטוקול HTTP/2, מה שמאפשר מולטיפלקסינג של מספר בקשות מעל קשר יחיד ומקטין את העיכוב. יעילות זו, בשילוב עם השימוש ב-Protocol Buffers להמרת נתונים, מביאה להעברת נתונים מהירה וקומפקטית יותר בהשוואה ל-REST APIs רגילים, מה שהופך את gRPC למתאים היטב ליישומים בעלי ביצועים גבוהים. הטבה של gRPC היא שהוא עברי-שפה, מה שמאפשר למפתחים לעבוד בשפות הקוד המועדפות עליהם, מה שמקדם את התקניות בסביבות שונות. הכללת זרימה דו-כיוונית וסגירות חזקה באמצעות Protocol Buffers משפרת עוד יותר את היכולות שלו, מה שמספק גמישות ואמינות בתקשורת בין רכיבי הלקוח והשרת.

בעוד ש-gRPC מציע יתרונות משמעותיים, יש לו גם אתגרים מסוימים. נכס חשוב אחד הוא קשיי הלמידה הקשורים לאימוץ gRPC, במיוחד עבור צוותים שאינם מכירים בפרוטוקולים באפור ובמושג הקולגיות של קריאות פעולה מרחוק. בדיקת שירותים gRPC יכולה להיות יותר מאתגרת בגלל הטביעת אצבע של פרוטוקולים באפור, מה שדורש כלים מיוחדים וידע לפתרון בעיות יעיל. כמו כן, הבשורות של מערכת gRPC עשויה להשתנות בין שפות ורשתות שונות, מה שעשוי להשפיע על הזמינות של ספריות שלישיות ותמיכה קהילתית. אינטגרציה של gRPC במערכות קיימות או סביבות שאינן מלאות תמיכה ב-HTTP/2 עשויה להיות מאתגרת תאימות, מה שדורש התחשבות זהירה לפני העברה. למרות האתגרים הללו, היעילות, הגמישות והיתרונות הביצועים הופכים את gRPC לבחירה מרכזית לסוגים מסוימים של מערכות מופרדות.

מהי GraphQL?

GraphQL היא שפת שאילתות עבור APIs (ממשקי תכנות אפליקציות) וזמן ריצה לביצוע השאילתות הללו עם נתונים קיימים. הומצאה על ידי פייסבוק בשנת 2012 ולאחר מכן פתוחה לרשות הציבור בשנת 2015. GraphQL מספקת אלטרנטיבה יעילה, חזקה וגמישה יותר ל-APIs רגילות של REST על ידי שיתוף פירוט רק בפרטי הנתונים הספציפיים שהלקוחות צריכים.

תכונות מרכזיות של GraphQL כוללות:

• פיקוח נתונים דקלרטיבי: ללקוחות יכולות לסמן את המבנה של התגובה שהן צריכות, כולל נתונים מקושרים ומחלקות, בשאילתה יחידה. זה מבטל שאילת נתונים מיותרת ופחותה, מה שמבטיח שהלקוחות יקבלו בדיוק את המידע שהם מבקשים.
• נקודת קצה יחידה: ממשקי GraphQL בדרך כלל מפרסמים נקודת קצה יחידה, המשלבת מספר נקודות קצה RESTful לתוך אחת. זה מפשט את פני השטח של ה-API ומאפשר ללקוחות לבקש את כל הנתונים הנדרשים בשאילתה יחידה.
• סגירות חזקה ותבנית: ממשקי GraphQL מוגדרים על ידי תבנית המגדירה את סוגי הנתונים שניתן לשאול ואת הקשרים ביניהם. תבנית זו מספקת חוזה ברור בין לקוחות לשרתים, המאפשר סגירות חזקה ואימות אוטומטי של שאילתות.
• עדכונים בזמן אמת (מנויים): GraphQL תומך בעדכונים בזמן אמת דרך תכונה הנקראת מנויים. לקוחות יכולים להירשם לאירועים ספציפיים, והשרת ישלח עדכונים ללקוח כשנתונים רלוונטיים משתנים.
• אינטרוספקציה: ממשקי GraphQL הם מתוך דואגים לתיעוד עצמי. לקוחות יכולים לשאול את התבנית עצמה כדי לגלות את הסוגים, השדות והקשרים הזמינים ב-API, מה שהופך את זה לקל יותר לחקור ולהבין את מודל הנתונים.
• שאילתות מועברות: לקוחות יכולים לשלוח מספר שאילתות בבקשה יחידה, מה שמפחית את מספר בקשות הרשת ומשפר את היעילות.
• אגגרציה ברקע: GraphQL מאפשר לרקע לאסוף נתונים ממקורות רבים, כגון מסדי נתונים, מיקרוסרביסים או APIs של שלישיות, ולהציג אותם ללקוח באופן אחיד.

GraphQL נמצא בשימוש נרחב בפיתוח אינטרנט מודרני, במיוחד ביישומים חד-עמודיים (SPAs) ובאפליקציות סלולריות, שם מינימיזציה של העברת נתונים והפחתת שגיאות שליליות חיוניות. הוא זכה לקבלה נרחבת ומקבל תמיכה בשפות תכנות וממשקי פעולה רבים, גם בצד הלקוח וגם בצד השרת.

קביעת הטכנולוגיה הנכונה ל-API

בחירה בין REST, gRPC ו-GraphQL תלויה בדרישות ותכונות ספציפיות של הפרויקציה שלך. לכל טכנולוגיה יש חוזקות וחולשות משלה, מה שהופך אותם למתאימים יותר למקרים מסוימים. הנה מספר השקפות לקביעת הזמן לבחור ב-REST, gRPC או GraphQL:

בחר REST כאשר:

• פשטות היא מפתח: REST היא פשוטה וקלה להבנה. אם הפרויקציה שלך דורשת API פשוט ואינטואיטיבי, REST עשויה להיות הבחירה הטובה יותר.
• ריקות מצב מספקת: אם ריקות מצב תואמת היטב את דרישות היישום שלך ואינך זקוק למאפיינים מתקדמים כמו זרימה דו-כיוונית, REST היא בחירה טובה.
• אימפלס שימוש רחב ושיתוף פעולה: אם אתה זקוק לשיתוף פעולה רחב עם לקוחות, פלטפורמות וכלים רבים, REST מבוסס ונתמך באופן נרחב.

בחר gRPC כאשר:

• הביצועים גבוהים חיוניים: gRPC מיועד לתקשורת בביצועים גבוהים, מה שהופך אותו למתאים למצבים בהם עיכוב נמוך והעברת נתונים יעילה הם קרדינליים, כגון מבני שרת מיקרוסרבים.
• סגירות חזקה חשובה: אם איכפת לך מסגירות חזקה וייצור קוד אוטומטי למספר שפות תכנות, השימוש של gRPC ב-Protocol Buffers יכול להוות יתרון משמעותי.
• העברת זרם דו כיוונית נחוצה: ליישומים שדורשים העברת זרם דו כיוונית, עדכונים בזמן אמת ותקשורת יעילה בין לקוחות ושרתים, gRPC מספק פתרון חזק.

בחר ב-GraphQL כאשר:

• השגת נתונים גמישה נדרשת: אם היישום שלך דורש גמישות בהשגת נתונים ומאפשר ללקוחות לציין את הנתונים המדויקים שהם זקוקים להם, שפת השאילתות של GraphQL מספקת פתרון חזק ויעיל.
• הפחתת עודפים וחסרים בהשגת נתונים היא עדיפות: GraphQL עוזר לחסל את השגת נתונים יתר וחסר על ידי שימוש בבקשות של לקוחות רק לנתונים הספציפיים שהם זקוקים להם. זה מועיל במצבים בהם האיפיון של העברת נתונים הוא קרדינלי.
• עדכונים בזמן אמת הם חיוניים: אם תכונות בזמן אמת והיכולת להתחבר לעדכונים בנתונים הם קרדינליים עבור היישום שלך (למשל, יישומי צ'אט, התרעות חיות), התמיכה של GraphQL במנויים הופכת אותו למתחרה חזק.

בסופו של דבר, הבחירה בין REST, gRPC ו-GraphQL צריכה להתבסס על אבחנה זהירה של דרישות הפרויקט שלך, התשתית הקיימת, והמאפיינים הספציפיים שמציעה כל טכנולוגיה. כמו כן, שקול גורמים כגון ידיעת המפתחים, תמיכה קהילתית ובניית השירות של המערכת כאשר אתה מקבל את ההחלטה שלך. כדאי גם לציין שגישות היברידיות, שם משתמשים בטכנולוגיות שונות לחלקים שונים של היישום, יכולות להיות מעשיות במקרים מסוימים.

סיכום

הבחירה בין REST, gRPC ו-GraphQL היא החלטה מורכבת שתלויה בדרישות והיעדים הספציפיים של פרויקט נתון. 

REST, עם הפשטות שלו ואימפלס רחב של אימפלס, נשאר בחירה מהימנה למקרים שבהם קלות ההבנה והשוואתיות הן מהותיות. הסטטוס שלו ותמיכה רחבה מהווים מתאם מצוין להרבה פרויקטי פיתוח אינטרנט. 

מצד שני, gRPC מתגלה כמתחרה עוצמתי כאשר ביצועים גבוהים ויעילות הם קרדינליים, במיוחד בארכיטקטורות מיקרוסרביסים. הטיפוסים החזקים שלו, הזרמים הדו-כיווניים והייצור האוטומטי של הקוד מהווים מתאם טוב ליישומים הדורשים תקשורת נמוכה בלטנסיה ועדכונים בזמן אמת. 

בינתיים, GraphQL מספק את הצורך בהשגת מידע גמישה וחיסכון מעל-לקיחה ותחת-לקיחה, מה שהופך אותו לבחירה אופטימלית למקרים שבהם ההתאמה והאופטימיזציה של ההעברת מידע הם קרדינליים, במיוחד ביישומים הדורשים תכונות בזמן אמת.

בסופו של דבר, ההחלטה צריכה להיות מודרנת על ידי הערכה זהירה של דרישות הפרויקט, ידע המפתחים והמאפיינים הספציפיים שמציעה כל טכנולוגיה, בהכרת העובדה שגישה היברידית עשויה להציע פתרון פרקטי בנסיבות מסוימות.