CTO问我,为什么需要API网关?

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了CTO问我,为什么需要API网关?相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

最近看到了一篇 API 网关的文章,介绍了其三种角色:API 管理、集群入口控制、API 网关模式,最后还讲了与服务网格的关系,通过此文可以更全面的理解 API 网关的作用。

 

图片来自 Pexels

这些年来,API 网关正在经历一些有关他们是否真的起到作用的质疑:

  • 它们是否集中、共享了资源,从而促进了 API 对于外部调用的管理?

  • 它们是否集群入口(ingress)的控制器,从而可以严格管理用户进入或离开集群吗?

  • 或者它们是否某种 API 的链接器,从而让 API 在指定的客户端上更方便使用?

  • 当然,房间里的大象和最常见的问题是:“服务网格会使 API 网关过时吗?

房间里的大象:英语习语,指的是一些虽然显而易见,但却由于可能造成尴尬、争执、触及敏感或禁忌等原因被人刻意忽视的事情。

一些背景

随着技术发展日新月异,整个行业通过技术和架构模式的推陈出新进行快速洗牌,如果你说“所有这些都使我头大”,也可以理解。

在本文中,我希望总结出“API 网关”的不同身份,阐明日常使用中,哪些群体可以使用 API 网关(或许一部人正碰到并在尝试解决这个问题),并再次强调那些基本原则。

理想情况下,在本文结束时,您将更好地了解 API 基础架构在不同层级、对不同对象的作用,同时明白如何从每个层级获得最大价值。

在深入探讨之前,让我们先明确 API 一词的含义。

我对 API 的定义:一个有着明确定义并且最终目的清晰的接口,通过网络调用,使软件开发人员能够方便安全的对目标数据和功能进行程序访问。

这些接口抽象了实现它们的技术架构细节。对于这些设计好了的网络节点,我们希望获得一定程度的使用指引、以及成熟的向下兼容性。

相反,如果仅仅是可以通过网络与另一软件进行交互,并不一定意味着那些远程节点就是符合此定义的 API。

许多系统相互交互,但是这些交互比较随意,并且因为系统之间耦合性和其他一些因素的关系,往往在即时性方面会受到影响。

我们创建 API 来为业务的各个部分提供完善的抽象服务,以实现新的业务功能以及偶然发现一两个创新之举。

在谈论 API 网关时,首先要提到的是 API 管理。

API 管理

许多人从 API 管理的角度考虑 API 网关。这是合理的。但是,让我们先快速看一下此类网关的功能。

通过 API 管理,我们尝试去解决“如何控制给其他人使用当前有的 API”的问题。

例如,如何跟踪谁在使用这些 API、对谁能使用这些 API 进行权限控制、建立一套完善的管理措施进行使用授权和认证,同时创建一个服务目录,可以在设计时使用,提升对 API 的理解并为以后的有效治理奠定基础。

我们想解决“我们有一些优秀的 API,并且我们希望别人来使用这些 API,但是希望他们按照我们的规则去使用”的问题。

API 管理当然也起到一些很好的用处,例如,它允许用户(潜在的 API 使用者)进行自助服务,签署不同的 API 使用计划(请考虑:在给定时间范围内,在指定价格点上,每个端点每个用户的调用次数)。

有能力完成这些管理功能的基础架构就是网关(API 流量所经过的)。在网关层,我们可以执行身份验证,速率限制,指标收集,其它策略执行等一系列操作。

API Management Gateway

基于 API 网关的 API 管理软件示例:

  • Google Cloud Apigee

  • Red Hat 3Scale

  • Mulesoft

  • Kong

在这个层级,我们考虑的是 API(如上定义)是如何最好地管理和允许对其进行访问。

我们没有考虑其他角度,例如服务器、主机、端口、容器甚至服务(这是另一个很难定义清楚的词)。

API 管理(以及它们相应的网关),通常会被严格把控,并作为一种“平台组件”、“一体化组件”和 API 的其他基础组件一起生效。

需要注意的一件事:我们要小心千万别让任何业务逻辑进入这一层。

如前一段所述,API 管理是共享的基础架构,但是由于我们的 API 流量经过了它,因此它倾向于重新创建“大包大揽的全能型”(认为是企业服务总线)网关,这会导致我们必须与之协调来更改我们的服务。

从理论上讲,这听起来不错。实际上,这最终可能成为组织的瓶颈。

有关更多信息,请参见这篇文章:具有 ESB,API 管理和 Now…Service Mesh 的应用程序网络功能?

https://blog.christianposta.com/microservices/application-network-functions-with-esbs-api-management-and-now-service-mesh/

集群入口

为了构建和实现 API,我们将重点放在代码、数据、生产力框架等方面。

但是,要想使这些事情中的任何一个产生价值,就必须对其进行测试,部署到生产中并进行监控。

当我们开始部署到云平台时,我们开始考虑部署、容器、服务、主机、端口等,并构建可在此环境中运行的应用程序。

我们可能正在设计工作流(CI)和管道(CD),以利用云平台快速迁移、更改的特点,将其快速展示在客户面前等等。

在这种环境中,我们可能会构建和维护多个集群来承载我们的应用程序,并且需要某种方式直接来访问这些集群中的应用程序和服务。

以 Kubernetes 为例思考。我们可能会通过一个 Kubernetes 入口控制器来访问 Kubernetes 集群(集群中的其它所有内容都无法从外部访问)。

这样,我们就可以通过定义明确的规则(例如域/虚拟主机、端口、协议等),严格控制哪些内容可以进入(甚至离开)我们的集群。

在这个层级,我们可能希望某种“入口网关”成为允许请求和消息进入集群的流量监控人。

在这个层级,思考更多的是“我的集群中有此服务,我需要集群外的人能够调用它”。

这可能是服务(公开 API)、现有的整体组件、gRPC 服务,缓存、消息队列、数据库等。

有些人选择将其称为 API 网关,而且实际上可能会做比控制流量进/出而言更多的事情,但重点是这个层级的问题是属于集群操作级别的。

 

Cluster Ingress Gateway

这些类型的入口实现的示例包括如下:

Envoy Proxy 及其基础上的项目包括:

  • Datawire Ambassador

  • Solo.io Gloo

  • Heptio Contour

基于其他反向代理/负载均衡器构建的其它组件:

  • HAProxy

  • OpenShift’s Router

  • Nginx

  • Traefik

  • Kong

此层级的集群入口控制器由平台组件操作,但是,这部分基础架构通常与更加分布式、自助服务的工作流相关联(正如您对云平台所期望的那样)。

参见 The “GitOps” workflow as described by the good folks at Weaveworks:

https://www.weave.works/blog/gitops-operations-by-pull-request

API 网关模式

关于“ API 网关”一词的另一种扩展是我在听到该术语时通常想到的,它是与 API 网关模式最相似的。

Chris Richardson 在其“微服务模式”一书第 8 章很好地介绍了这种用法。简而言之,API 网关模式是针对不同类别的使用者来优化 API 的使用。

这个优化涉及一个 API 间接访问。您可能会听到另一个代表 API 网关模式的术语是“前端的后端”,其中“前端”可以是字符终端(UI)、移动客户端、IoT 客户端甚至其他服务/应用程序开发人员。

在 API 网关模式中,我们明显简化了对一组 API 的调用,以模拟针对特定用户、客户端或使用者的“应用程序”内聚 API。

回想一下,当我们使用微服务构建系统时,“应用程序”的概念就消失了。API 网关模式有助于恢复此概念。

这里的关键是 API 网关,一旦实现,它将成为客户端和应用程序的 API,并负责与任何后端 API 和其他应用程序网络节点(不满足上述 API 定义的节点)进行通信交互。

与上一节中的入口控制器不同,此 API 网关更接近开发人员的视角,而较少关注哪些端口或服务会公开以供集群外使用。

此“ API 网关”也不同于我们管理现有 API 的 API 管理视角。此 API 网关将对后端的调用聚合在一起。

这可能会公开 API,但也可能会涉及到一些 API 描述较少的东西,例如对旧系统的 RPC 调用,使用不符合“REST”的协议的调用(如通过 HTTP 但不使用JSON),gRPC,SOAP,GraphQL、WebSockets 和消息队列。

这种类型的网关也可用来进行消息级转换、复杂的路由、网络弹性/回退以及响应的聚合。

如果您熟悉 REST API 的 Richardson Maturity 模型,就会发现相比 Level 1–3,实现了 API 网关模式的 API 网关集成了更多的 Level 0 请求(及其之间的所有内容)。

这些类型的网关实现仍需要解决速率限制、身份验证/授权、电路断路、度量收集、流量路由等问题。

这些类型的网关可以在集群边缘用作集群入口控制器,也可以在集群内部用作应用程序网关。

API Gateway Pattern

此类 API 网关的示例包括:

  • Spring Cloud Gateway

  • Netflix Zuul

  • IBM-Strongloop Loopback/Microgateway

也可以使用更通用的编程或集成语言/框架,例如:

  • Apache Camel

  • Spring Integration

  • Ballerina.io

  • Eclipse Vert.x

  • NodeJS

由于这种类型的 API 网关与应用和服务的开发紧密相关,因此我们希望开发人员能够参与帮助指定 API 网关公开的 API,了解所涉及的任何聚合逻辑以及能够快速测试和更改此 API 基础架构的能力。

我们还希望运维人员或工程师对 API 网关的安全性、弹性和可观察性配置有一些想法。

这种层级的基础架构还必须适应不断发展的、按需的、自主服务开发人员的工作流。可以通过查看 GitOps 模型获取更多这方面信息。

进入服务网格(Service Mesh)

在云基础架构上运行服务架构的一部分难点是,如何在网络中构建正确级别的可观察性和控制。

在解决此问题的先前迭代中,我们使用了应用程序库和一些专业的开发人员治理来实现此目的。

但是,在大规模和多种开发语言环境下,服务网格技术的出现提供了更好的解决方案。

服务网格通过透明地实现为平台及其组成服务带来以下功能:

  • 服务到服务(即东西向流量)的弹性。

  • 安全性包括最终用户身份验证、相互 TLS、服务到服务 RBAC/ABAC。

  • 黑盒服务的可观察性(专注于网络通信),例如请求/秒、请求延迟、请求失败、熔断事件、分布式跟踪等。

  • 服务到服务速率限制,配额执行等。

精明的读者会认识到,API 网关和服务网格在功能上似乎有所重叠。服务网格的目的是通过在 L7 透明地解决所有服务/应用程序的这些问题。

换句话说,服务网格希望融合到服务中(实际上它的代码并没有嵌入到服务中)。

另一方面,API 网关位于服务网格之上,和应用程序一起(L8?)。服务网格为服务、主机、端口、协议等(东西向流量)之间的请求流带来了价值。

它们还可以提供基本的集群入口功能,以将某些此功能引入南北向。但是,这不应与 API 网关可以带来北/南流量的功能相混淆。(一个在集群的南北向和一个是在一组应用程序的南北向)

服务网格和 API 网关在某些方面在功能上重叠,但是在它们在不同层面互补,分别负责解决不同的问题。

理想的解决方案是将每个组件(API 管理、API 网关、服务网格)合适的安置到您的解决方案中,并根据需要在各组件间建立良好的边界(或在不需要时排除它们)。

同样重要的是找到适合的办法去分布式的处理这些组件,给到相应的开发人员和运营工作流。

即使这些不同组件的术语和标识存在混淆,我们也应该依靠基本原理,并了解这些组件在我们的体系结构中带来的价值,从而来确定它们如何独立存在和互补并存。

 

以上是关于CTO问我,为什么需要API网关?的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

为什么需要API网关?

微服务与API 网关(上): 为什么需要API网关?

SpringCloud:服务网关zuul-API网关

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微服务架构为何需要搭配API网关?

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