API网关在微服务架构中的应用

Posted 2021-04-14 架构师之巅

目录

1. 前言

2. 什么是API网关

3. 网关优点

4. 接口优化

5. 中心化

6. 负载均衡

7. 服务熔断

8. 灰度发布

9. 现有网关框架

10. 总结

前言

用户查看一个商品详情页，详情页包含了商品基本信息，商品价格，库存信息，评论信息，促销活动信息等，而这些信息是不同的微服务提供的；如：库存服务，促销服务，评论系统等。

用户要查看商品详情页，需要让客户端调用多个微服务，且客户端直接与各个微服务通信，会有以下的问题：

1、客户端多次请求不同的微服务，增加了客户端的复杂度。

2、多次网络请求，耗时增加

4、客户端请求微服务需要保证安全认证，但每个服务都要进行认证

5、将来的项目重构，微服务的变化，如：把多个服务合并一个服务，或一个服务拆分多个服务；这样会导致客户端请求需要重构。

6、限流、降级、监控等需求，会导致实现复杂，每个服务都要实现，重复代码。

遇到这些问题，我们怎么去解决呢？我们只要增加一个API网关。

什么是API网关？

API网关是一个服务器，是系统的唯一入口。从面向对象设计的角度看，它与外观模式类似。API网关封装了系统内部架构，为每个客户端提供一个API入口。

API拥有一些职责，如身份验证、监控、负载均衡、缓存、流控。API网关方式的核心要点是，所有客户端和消费端都通过统一的网关接入微服务，在网关层处理所有的非业务功能。

简洁图：

生产图：

网关优点

通过上图中API网关做为系统统一入口，实现了对各个微服务间的整合，同时又做到了对客户端友好，屏蔽系统的复杂性和差异性。对比之前无API网关模式，API网关具有几个比较重要的优点：

1、网关可以和微服务注册中心连接，动态增加微服务应用，进行服务扩容

2、网关对于无法访问的服务，做到自动熔断

3、网关可以方便实现蓝绿部署、金丝雀发布

4、网关可处理微服务公共需求，简化微服务职责

5、网关可帮助客户端实现负载均衡

下面老顾就用图解的方式进行说明

接口优化

我们发现各个微服务的接口返回体是不一样的，在之前没有网关的时候，客户端获取商品id为1的商品信息时，需要分别请求商品信息服务、价格服务、库存服务等，才能获得完整的商品信息。客户端自行进行数据组装处理。

有了网关这个多次接口请求就完全的交给网关进行处理，客户端只要请求/good/1一个接口就行了，网关会请求多个微服务，把多个微服务返回的值进行合并，一次性返回完整的信息。简化了客户端请求接口的复杂性。

注意：有些业务数据，不一定要同步返回给客户端，也许异步会更好，根据用户体验，业务需求而定。如：促销价格的话，也许就需要客户端单独去请求了，而不是跟商品基础信息一起同步返回。具体要看业务哦

中心化

1、在实际业务中，很多提供的微服务接口，是需要身份认证的；

2、还有就是对外部的流量控制，防止流量过大，把整体系统搞崩溃；需要预估系统能够支撑的流量。

3、访问日志，监控分析

以上的需求，每个微服务都需要，且跟具体业务无关；这种类似的需求，交给网关处理，再适合不过了。由网关统一处理，因为网关是入口，统一处理更加可控，简洁。让微服务接口做业务相关的事情上面。这就是中心化的思想，集中处理。

负载均衡

在实际的部署应用中，当应用系统面临大量访问，负载过高时，通常我们会增加服务数量来进行横向扩展，使用集群来提高系统的处理能力。此时多个服务通过某种负载算法分摊了系统的压力，我们将这种多节点分摊压力的行为称为负载均衡。

主流注册中心Eureka、Zookeeper等；负载均衡的算法一般有随机，轮询，权重，负载等。

服务熔断

在现实生产环境中，会经常遇到某个服务突然停止了工作，然后返回了大量的错误。这个时间API网关可以实现断路器(circuit breakers)的能力,也就是说超过了指定的阈值，API网关就会停止发送请求到那些失败的服务。

这样就给了我们时间来分析日志，实现修复以及发包更新。通常当你发现一个模块下的某个实例失败后，这时候这个模块依然还会接收流量，然后这个有问题的模块还调用了其他的模块，这样就会发生级联故障，或者叫雪崩。

断路器通过简单的断开流量的方式，这样就不会有新的请求到达那些有问题的实例，这时候我们就有相对充分的时间来修复和解决问题。

灰度发布

又称金丝雀发布，起源是，矿井工人发现，金丝雀对瓦斯气体很敏感，矿工会在下井之前，先放一只金丝雀到井中，如果金丝雀不叫了，就代表瓦斯浓度高。

看看灰度发布逻辑

在灰度发布开始后，先启动一个新版本应用，但是并不直接将流量切过来，而是测试人员对新版本进行线上测试，启动的这个新版本应用，就是我们的金丝雀。如果没有问题，那么可以将少量的用户流量导入到新版本上，然后再对新版本做运行状态观察，收集各种运行时数据，如果此时对新旧版本做各种数据对比，就是所谓的A/B测试。

新版本没什么问题，那么逐步扩大范围、流量，把所有用户都迁移到新版本上面来。

这种发布，通过网关就可以很好的实现，网关通过流控模块，进行控制分流。

现有网关框架

1、Tyk：Tyk是一个开放源码的API网关，它是快速、可扩展和现代的。Tyk提供了一个API管理平台，其中包括API网关、API分析、开发人员门户和API管理面板。Trk 是一个基于Go实现的网关服务。

2、Kong：Kong是一个可扩展的开放源码API Layer(也称为API网关或API中间件)。Kong 在任何RESTful API的前面运行，通过插件扩展，它提供了超越核心平台的额外功能和服务。

3、Orange：和Kong类似也是基于OpenResty的一个API网关程序，是由国人开发的。

4、Netflix zuul：Zuul是一种提供动态路由、监视、弹性、安全性等功能的边缘服务。Zuul是Netflix出品的一个基于JVM路由和服务端的负载均衡器。

5、Spring Cloud Gateway：Spring Cloud Gateway是基于Spring 框架5.0版本和Spring Boot 2.0的版本构建，提供路由等功能。

6、apiaxle:Nodejs 实现的一个 API 网关。

7、api-umbrella: Ruby 实现的一个 API 网关。

总结

今天老顾有关网关的功能，就介绍到这里；网关是个非常核心组件，小伙伴们要多多了解，实战哦。

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