作者 | Leela Kumili

譯者 | 平川

Shopify 推出了一款經(jīng)過(guò)重新設(shè)計(jì)的 GraphQL 執(zhí)行引擎，內(nèi)部代號(hào)為 GraphQL Cardinal。該引擎用廣度優(yōu)先執(zhí)行模型取代了傳統(tǒng)的深度優(yōu)先遍歷，據(jù)稱(chēng)在處理大規(guī)模查詢(xún)工作負(fù)載時(shí)，生產(chǎn)環(huán)境的性能得到了顯著提升。新架構(gòu)旨在解決 GraphQL 執(zhí)行本身存在的低效問(wèn)題，而非數(shù)據(jù)庫(kù)或網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施中的瓶頸。Shopify 工程師認(rèn)為，長(zhǎng)期以來(lái)，這一領(lǐng)域在 GraphQL 生態(tài)系統(tǒng)中一直沒(méi)有受到充分關(guān)注。

在 X 平臺(tái)的一篇帖子 中，Shopify 工程團(tuán)隊(duì)總結(jié)了測(cè)試結(jié)果：

在生產(chǎn)環(huán)境中，采用廣度優(yōu)先策略的大型 GraphQL 列表查詢(xún)，其字段級(jí)執(zhí)行速度提升了 15 倍，垃圾回收開(kāi)銷(xiāo)減少了 6 倍，P50 端到端時(shí)間縮短了 4 秒以上。

廣度優(yōu)先遍歷與深度優(yōu)先遍歷的端到端響應(yīng)時(shí)間比較（圖片來(lái)源：Shopify 博客）

這次重構(gòu)針對(duì)的是傳統(tǒng) GraphQL 執(zhí)行的一個(gè)核心特征。大多數(shù) GraphQL 引擎會(huì)遞歸遍歷查詢(xún)樹(shù)，并采用深度優(yōu)先的方式逐個(gè)解析字段。雖然這種方法簡(jiǎn)單直觀，但在處理涉及深度嵌套、高度關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)集（例如電商系統(tǒng)中常見(jiàn)的產(chǎn)品目錄、商品變體和庫(kù)存結(jié)構(gòu)）時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致解析器被反復(fù)調(diào)用、內(nèi)存分配模式碎片化，以及垃圾回收負(fù)擔(dān)過(guò)重。

GraphQL Cardinal 通過(guò)在實(shí)體集合中逐層執(zhí)行查詢(xún)，改變了這種遍歷模型。引擎不再針對(duì)樹(shù)上的每個(gè)節(jié)點(diǎn)單獨(dú)解析字段，而是將解析器的執(zhí)行做批量處理，針對(duì)同一深度的對(duì)象組進(jìn)行操作。Shopify 表示，這種方法可以提高 CPU 緩存的局部性，減少冗余計(jì)算，并降低每次請(qǐng)求的內(nèi)存波動(dòng)。

深度優(yōu)先與廣度優(yōu)先的執(zhí)行流程及字段追蹤器（圖片來(lái)源：Shopify 博客）

這次重構(gòu)還改變了內(nèi)部的執(zhí)行協(xié)調(diào)機(jī)制。在遞歸遍歷過(guò)程中，GraphQL Cardinal 不再反復(fù)調(diào)用解析器，而是按查詢(xún)層協(xié)調(diào)執(zhí)行，使解析器能夠在深入圖結(jié)構(gòu)之前批量處理實(shí)體。這使得批處理成為一種原生的執(zhí)行行為，而非單獨(dú)的優(yōu)化措施。該方法基于 GraphQL 生態(tài)系統(tǒng)探索過(guò)的諸多理念，包括 Airbnb 用于減少 N+1 查詢(xún)開(kāi)銷(xiāo)的批處理解析器、WunderGraph 的廣度批處理實(shí)驗(yàn)，以及 graphql-breadth-exec 等項(xiàng)目——這些項(xiàng)目探索了替代遞歸執(zhí)行的廣度優(yōu)先遍歷方案。

在 LinkedIn 的一篇 博文 中，Shopify 工程總監(jiān) Farhan Thawar 寫(xiě)道：

GraphQL Cardinal 是 Shopify 對(duì)一個(gè)顯而易見(jiàn)卻被忽視的問(wèn)題所作出的回應(yīng)：在規(guī)?；瘧?yīng)用時(shí)，傳統(tǒng)的 GraphQL 執(zhí)行在算法上代價(jià)高昂，但鮮有人對(duì)此提出質(zhì)疑。

然而，Shopify 的實(shí)現(xiàn)方案之所以引人注目，在于它不僅將廣度優(yōu)先遍歷直接大規(guī)模集成到了生產(chǎn)基礎(chǔ)設(shè)施中，同時(shí)還保持了與現(xiàn)有 GraphQL 模式和 API 的兼容性。據(jù)該公司稱(chēng)，這次遷移需要在執(zhí)行編排、解析器行為、追蹤基礎(chǔ)設(shè)施以及運(yùn)行時(shí)調(diào)度系統(tǒng)等方面進(jìn)行協(xié)調(diào)一致的變更。

這次遷移面臨的一大關(guān)鍵挑戰(zhàn)在于，在改變底層執(zhí)行行為的同時(shí)，仍然需要保留面向開(kāi)發(fā)者的現(xiàn)有 GraphQL 語(yǔ)義。現(xiàn)有的模式和解析器是基于遞歸的深度優(yōu)先假設(shè)而設(shè)計(jì)的，這意味著 Shopify 需要調(diào)整解析器的協(xié)調(diào)和追蹤機(jī)制，同時(shí)避免大規(guī)模重寫(xiě) API。該公司表示，整個(gè)部署過(guò)程始終保持著與現(xiàn)有 GraphQL API 的兼容性，使各團(tuán)隊(duì)能夠從執(zhí)行性能的提升中受益，而又不需要更改應(yīng)用程序級(jí)的查詢(xún)結(jié)構(gòu)。

https://www.infoq.com/news/2026/06/shopify-graphql-cardinal-bf

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