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カーナベルにおけるProtobuf二次利用例

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February 23, 2025

 カーナベルにおけるProtobuf二次利用例

カーナベルでProtobufの運用とコード生成を使い倒しているPlatform Engineeringの事例を紹介します

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andoshin11

February 23, 2025
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  1. 分散システムとスキーマ駆動開発 • カーナベルのRepositories構成 ◦ Frontend ▪ selling-web, profile-web, admin-frontend ◦

    Backend ▪ Inventory Service, Authority Service, TCG Service, etc… ◦ Infrastructure ▪ ka-nabell-terraform, tcg-platform-manifests ◦ Schema ▪ tcg-platform-proto
  2. 分散システムとスキーマ駆動開発 • カーナベルのRepositories構成 ◦ Frontend ▪ selling-web, profile-web, admin-frontend ◦

    Backend ▪ Inventory Service, Authority Service, TCG Service, etc… ◦ Infrastructure ▪ ka-nabell-terraform, tcg-platform-manifests ◦ Schema ▪ tcg-platform-proto API Schemaを独立したRepositoryに 切り出しているのが特徴 ↓ システム間の契約としてのスキーマの Ownershipをアプリケーションから切り離す
  3. 分散システムとスキーマ駆動開発 ◦ モダンなスキーマ駆動開発 ▪ スキーマ = システム間の契約 ▪ スキーマさえ定義されていればBackend, Frontendともに非同期

    な開発進行が可能に ▪ 標準記法によるmachine readableなスキーマ定義 • Protocol Buffer, Open API, GraphQL, etc… ▪ 各種言語向けのServer & Clientコードを自動生成可能 • → 仕様と実装が一致する ▪ テストコードやUtilityツールも自動生成可能
  4. 分散システムとスキーマ駆動開発 ◦ モダンなスキーマ駆動開発 ▪ スキーマ = システム間の契約 ▪ スキーマさえ定義されていればBackend, Frontendともに非同期

    な開発進行が可能に ▪ 標準記法によるmachine readableなスキーマ定義 • Protocol Buffer, Open API, GraphQL, etc… ▪ 各種言語向けのServer & Clientコードを自動生成可能 • → 仕様と実装が一致する ▪ テストコードやUtilityツールも自動生成可能 Protocol Bufferで定義された API Schemaを使い倒す
  5. Protocol Bufferの二次利用 ◦ API定義としてのProtobufからコード自動生成して二次利用する ◦ 現在自動生成しているもの ▪ APIドキュメント(protoc-gen-doc) ▪ TypeScript向けの型定義(ts-proto)

    ▪ Nest.js Server向けのMethod Handler(ts-proto) ▪ gRPC-Web向けのClientコード(protoc-gen-grpc-web) ▪ Request & Response型のJSON Schema(typescript-json-schema) ▪ ECMASCript向けのJSON Schema Validator(ajv) ◦ その他の二次利用 ▪ API認可スコープの定義(Speaker Deck) ▪ E2Eテストのカバレッジ計測(proto-coverage-reporter)
  6. Protocol Bufferの二次利用 ◦ API定義としてのProtobufからコード自動生成して二次利用する ◦ 現在自動生成しているもの ▪ APIドキュメント(protoc-gen-doc) ▪ TypeScript向けの型定義(ts-proto)

    ▪ Nest.js Server向けのMethod Handler(ts-proto) ▪ gRPC-Web向けのClientコード(protoc-gen-grpc-web) ▪ Request & Response型のJSON Schema(typescript-json-schema) ▪ ECMASCript向けのJSON Schema Validator(ajv) ◦ その他の二次利用 ▪ API認可スコープの定義(Speaker Deck) ▪ E2Eテストのカバレッジ計測(proto-coverage-reporter) 今日はこの辺の話をします
  7. 型安全性の静的検証と動的検証 ◦ 「変数Aが〇〇型であること」をシステム横断で担保するのは難しい ▪ TSの型定義では〇〇型が入っているがDBには△△型で入ってる ▪ Client schemaとServer schemaのバージョン違いによる齟齬 ▪

    ネットワーク境界やBrowser Storageを跨ぐ際のSerialize & Desirializeによる型互換性の消失 ▪ etc… ◦ TS CompilerやPrisma Schemaによる静的型チェックだけでは担保に 限界がある ◦ 特にBackend Serverに対して悪意のあるデータが混入するとシステム 障害やデータ汚染につながるリスクもある
  8. 型安全性の静的検証と動的検証 ◦ やりたきこと: ▪ ネットワーク境界を跨いでBackend Serverに到達するリクエス トをランタイムで厳密に検証したい • 型チェック •

    必須プロパティのチェック • 不要プロパティの排除 • etc… ▪ Clientに返却するデータもランタイムチェックを行ってあげたい
  9. 市中のソリューション ◦ protovalidate ▪ Protoエコシステムのリーダーであるbuf社のツール ▪ Go, C++, Java, Pythonには対応しているがTS対応はなし

    ▪ 1ヶ月ほど前にようやくTS対応スタート(issue #67) ▪ 今年前半にアルファリリース予定 ◦ protoc-gen-jsonschema ▪ 記憶が曖昧だが、調査時点(2023年1月)で我々のプロジェクトで は利用できない問題があった ▪ メンテも止まっており現在はarchive済み
  10. 市中のソリューション ◦ protovalidate ▪ Protoエコシステムのリーダーであるbuf社のツール ▪ Go, C++, Java, Pythonには対応しているがTS対応はなし

    ▪ 1ヶ月ほど前にようやくTS対応スタート(issue #67) ▪ 今年前半にアルファリリース予定 ◦ protoc-gen-jsonschema ▪ 記憶が曖昧だが、調査時点(2023年1月)で我々のプロジェクトで は利用できない問題があった ▪ メンテも止まっており現在はarchive済み 自前のJSON Schema Validatorを生成しよう
  11. Protobuf → JSON Schemaの生成 ◦ 直接JSON Schemaを生成できるツールはない(前述) ◦ TypeScript interfaceからJSON

    Schemaを生成するツールはある (typescript-json-schema) ◦ Protobuf → TypeScript(ts-proto) → JSON Schemaという多段変換 ならいけそう!!
  12. JSON Schema Validatorへの変換 ◦ typescript-json-schemaでTS → JSON Schemaに変換 ◦ ajvでJSON

    SchemaからECMAScript向けのvalidatorを生成 ▪ Node.js界隈ではデファクトのツール ▪ 複数のvalidation戦略 ▪ JIT(Just in Time) Compile • validation実行時にJSON schemaを読み込みにいき validation関数を内部生成する方式 ▪ AOT(Ahead of Time) Compile • 事前に各JSON Schemaに対応したvalidation関数をビルド し、関数exportする方式 • カーナベルではこちらを利用
  13. まとめ ◦ 安全なBackend Server実装のために値を動的検査できるランタイム validatorが欲しい ◦ エコシステムが貧弱なので自前でProto → TS →

    JSON Schema → JSON Schema Validatorへ変換する仕組みが必要 ◦ ライブラリ制約でTS生成後にCompiler APIを用いたファイル加工が必 要 ◦ ajvはAOT Compileしたstandaloneなvalidation関数を生成
  14. まとめ ◦ 安全なBackend Server実装のために値を動的検査できるランタイム validatorが欲しい ◦ エコシステムが貧弱なので自前でProto → TS →

    JSON Schema → JSON Schema Validatorへ変換する仕組みが必要 ◦ ライブラリ制約でTS生成後にCompiler APIを用いたファイル加工が必 要 ◦ ajvはAOT Compileしたstandaloneなvalidation関数を生成 ◦ → めっちゃしんどいのでprotovalidateの登場を待ち侘びています
  15. 課題: • システムの肥大化によるAPIエンドポイントの増加 ◦ Customer Service → 25 APIs ◦

    Inventory Service → 37 APIs ◦ Selling Service → 41 APIs ◦ TCG Service → 186 APIs(!?) ◦ And more… • デグレを避けるために自動テストの継続実行は必須 • テスト品質を定量的に観測・評価できる仕組みが欲しい
  16. 内部実装の話: カバレッジ解析機能 • こだわりポイント: ◦ extensionを定義したprotobufはPublic Repositoryにホスト ▪ → 外部からもアクセス可能

    ◦ 現在はstatus_codesのみ対応しているがより複雑なOptionも記述可能 ◦ ex: ignore rules, validation rules, etc…
  17. 内部実装の話: レポーティング機能 • Jestのcustom reporter APIを利用してレポーティング機能を実装 ◦ テストコンテキストの参照やLifecycle Hookを活用したテスト終了後 のログクリーンアップ等も可能

    • cli-tableとchalkを利用した見やすいレポート出力 • こだわりポイント: ◦ octokitを利用してGitHub Actionsで実行された際はPull Requestに 結果をレポーティングするようにした ◦ すでにレポートコメントがある場合は都度更新を行うロジックを実装