バックエンド開発と信頼性エンジニアリング

概要

バックエンド開発、API設計、データベース設計、セキュリティ実装、信頼性構築を包括的に支援するスキルです。

実行フロー

Step 1: システム設計の基礎

アーキテクチャ判断

モノリスを選ぶ場合:
- チームが小規模（<10人）
- ドメインが明確に分離されていない
- 初期MVP段階

マイクロサービスを選ぶ場合:
- 独立したスケーリングが必要
- チームが大規模で分散している
- ドメイン境界が明確

Step 2: API設計

RESTful API設計原則

GET    /api/v1/users          # 一覧
POST   /api/v1/users          # 作成
GET    /api/v1/users/:id      # 取得
PUT    /api/v1/users/:id      # 更新
DELETE /api/v1/users/:id      # 削除

HTTPステータスコード:

コード	用途
200	成功
201	リソース作成成功
400	クライアントエラー
401	認証エラー
403	認可エラー
404	リソース不存在
500	サーバーエラー

エラーレスポンス標準化:

{
  "error": {
    "code": "VALIDATION_ERROR",
    "message": "Invalid input parameters",
    "details": [...],
    "request_id": "req_abc123"
  }
}

Step 3: データベース設計

インデックス戦略

-- 頻繁に検索されるカラム
CREATE INDEX idx_users_email ON users(email);

-- 複合インデックス
CREATE INDEX idx_posts_user_created ON posts(user_id, created_at DESC);

Step 4: 認証・認可

JWT認証の実装

function generateToken(userId) {
  return jwt.sign({ userId }, process.env.JWT_SECRET, { expiresIn: '24h' });
}

RBAC（Role-Based Access Control）

function authorize(...allowedRoles) {
  return (req, res, next) => {
    if (!allowedRoles.includes(req.user.role)) {
      return res.status(403).json({ error: 'Insufficient permissions' });
    }
    next();
  };
}

Step 5: パフォーマンス最適化

キャッシング戦略

async function getCachedUser(userId) {
  const cached = await redis.get(`user:${userId}`);
  if (cached) return JSON.parse(cached);

  const user = await db.users.findById(userId);
  await redis.setex(`user:${userId}`, 3600, JSON.stringify(user));
  return user;
}

接続プーリング

const pool = new Pool({
  max: 20,
  idleTimeoutMillis: 30000,
  connectionTimeoutMillis: 2000,
});

Step 6: セキュリティ実装

入力バリデーション（Zod）

const userSchema = z.object({
  email: z.string().email(),
  password: z.string().min(8).max(100),
});

SQLインジェクション防止

// パラメータ化クエリ
const result = await db.query('SELECT * FROM users WHERE email = $1', [email]);

Step 7: 監視とロギング

Four Golden Signals

シグナル	説明	目標
Latency	レスポンスタイム	p95 < 200ms
Traffic	リクエスト数	監視
Errors	エラー率	< 0.1%
Saturation	リソース使用率	CPU < 70%

出力成果物

1. API設計書: OpenAPI/Swagger仕様書
2. データベーススキーマ: ER図、マイグレーションスクリプト
3. 実装コード: API実装、ビジネスロジック
4. テストコード: ユニットテスト、統合テスト
5. ドキュメント: セットアップガイド、API使用例
6. 監視設定: ログ、メトリクス、アラート設定

ベストプラクティス

1. 信頼性優先: データ整合性を何よりも重視
2. セキュリティファースト: すべての入力を検証・サニタイズ
3. スケーラビリティ: 水平スケーリングを念頭に設計
4. 観測可能性: 構造化ロギング、メトリクス収集
5. テスト駆動: ユニット・統合・パフォーマンステスト

関連ファイル

• PATTERNS.md - 実装パターン集
• SECURITY.md - セキュリティチェックリスト