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 前言

近来，在想着重构一个新的产品。筹备采纳微服务的技术解决方案，来搭建基础设施框架。网关，是一个必不可少的组件。那么，网关到底是什么？

其又有什么特点或者个性，成为微服务必不可少的组件呢？明天，咱们就来探讨下这个问题。心愿通过本文，大家可能明确，为何用。

演变过程

传统的单体技术架构，所有的内容，被打包进一个包内。为了保障，零碎的稳固、平安，须要开发一些过滤器、拦截器，来实现对客户端申请的过滤与拦挡，以及实现最终申请的转发。如下图所示

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微服务技术解决方案下，同样须要为每个服务开发过滤器、拦截器来进行申请治理。但因为服务数量泛滥，同时，客户端模式多样化，如果在每个服务身上开发，将会造成很大的代码冗余与开发累赘。因而，期待，将雷同的一些性能，抽取到一个服务内实现，这便成为了一个组件，就是当初的网关。

网关存在的起因：

• 解决微服务技术架构下，申请治理性能
• 解决微服务技术架构下，多客户端的适配，采纳繁多入口，实现协定适配

网关的基本功能

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微服务技术解决方案下的，网关，至多须要具备图示基本功能。

1. 网关作为单点入口，实现对立的申请治理
2. 免去客户端间接对接泛滥微服务的复杂性，采纳单点入口，实现路由转发，从而实现服务调用
3. 服务对于整个零碎来讲，是不稳固的，那么网关，须要进行限流熔断，放弃零碎的稳固与分区容错性
4. 对于服务调用的链路，网关有职责进行记录，日志监控，保障整个零碎，在监控下工作
5. 零碎可能不仅仅是由自有客户端调用，很多时候，零碎凋谢能力 API 给内部，因而网关须要平安认证，来保障平安

这些年来，API 网关正在经验一些身份危机。

• 它们是否是集中的、共享的资源，从而促成了 API 对外部实体的裸露与治理？
• 它们是集群入口（ingress）哨兵，从而能够严格控制哪些用户流量进入或来到集群吗？
• 或者它们依据本人领有的客户端类型，应用某种 API 联合胶水来更简洁地表白 API？
• 当然，房间里的大象和我常常听到的一个问题：“服务网格会使 API 网关过期吗？

房间里的大象：英语习语，指的是一些尽管不言而喻，但却因为可能造成难堪、争执、涉及敏感或禁忌等起因被人刻意漠视的事件。

一些背景

随着技术倒退突飞猛进，整个行业通过技术和架构模式进行疾速洗牌，如果你说“所有这些都使我头大”，也能够了解。在本文中，我心愿总结出“API 网关”的不同身份，说明公司中的哪些群体能够应用 API 网关（他们正在尝试解决的问题），并从新关注这些首要准则。现实状况下，在本文完结时，您将更好地理解 API 基础架构在不同层级、对不同团队的作用，同时明确如何从每个层级取得最大价值。

在深入探讨之前，让咱们先明确 API 一词的含意。

我对 API 的定义：

一个明确定义和目标型接口，通过网络调用，使软件开发人员可能以受控且不便的形式，对组织内的数据和性能进行编程拜访。

这些接口形象了实现它们的技术架构细节。对于这些设计的网络端点，咱们心愿取得肯定水平的文档、使用指南、稳定性和向后兼容性。

相同，仅仅因为咱们能够通过网络与另一软件进行通信，并不一定意味着近程端点就是合乎此定义的 API。许多零碎互相通信，然而通信产生更加随便，并在与耦合和其余因素之间进行衡量。

咱们创立 API 来为业务的各个局部提供周全的形象，以实现新的业务性能以及偶尔的翻新。

在议论 API 网关时，首先要提到的是 API 治理。

API 治理

许多人从 API 治理的角度思考 API 网关。这是偏心的。然而，让咱们疾速看一下此类网关的性能。

通过 API Management，咱们试图解决“何时公开现有的 API 供别人应用”的问题，如何跟踪谁应用这些 API，施行对于容许谁应用它们的政策，建设平安流程来进行身份验证和受权许可，同时创立一个服务目录（该目录可在设计时应用以促成 API 应用，并为无效治理奠定根底）。

咱们想解决“咱们领有要与别人共享，但要按咱们的条款共享这些现有的、通过精心设计的 API”的问题。

API 治理也做得很好，它容许用户（潜在的 API 使用者）进行自助服务，签订不同的 API 应用打算（请思考：在给定工夫范畴内，在指定价格点上，每个端点每个用户的调用次数）。有能力实现这些治理性能的基础架构就是网关（API 流量所通过的）。在网关层，咱们能够执行身份验证，速率限度，指标收集，其它策略执行等操作。

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API Management Gateway

基于 API 网关的 API 管理软件示例：

• Google Cloud Apigee
• Red Hat 3Scale
• Mulesoft
• Kong

在这个级别上，咱们思考的是 API（如上定义）是如何最好地治理和容许对其进行拜访。咱们不是在思考服务器，主机、端口、容器甚至服务（另一个定义不明确的词）。

API 治理（以及它们相应的网关）通常被作为由“平台团队”、“集成团队”或其它 API 基础架构团队所领有的、严格控制的共享基础架构。

须要留神的一件事：咱们要小心，别让任何业务逻辑进入这一层。如前一段所述，API 治理是共享的根底构造，然而因为咱们的 API 流量通过了它，因而它偏向于从新创立“大包大揽的全能型”（认为是企业服务总线）网关，这会导致咱们必须与之协调来更改咱们的服务。从实践上讲，这听起来不错。实际上，这最终可能成为组织的瓶颈。无关更多信息，请参见这篇文章：具备 ESB，API 治理和 Now…Service Mesh 的应用程序网络性能？

集群入口

为了构建和实现 API，咱们将重点放在代码、数据、生产力框架等方面。然而，要想使这些事件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。当咱们开始部署到云原生平台时，咱们开始思考部署、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。咱们可能正在设计工作流（CI）和管道（CD），以利用云平台疾速迁徙、更改、将其展现在客户背后等等。

在这种环境中，咱们可能会构建和保护多个集群来承载咱们的应用程序，并且须要某种形式来拜访这些群集中的应用程序和服务。以 Kubernetes 为例思考。咱们可能会通过 Kubernetes Ingress 来拜访 Kubernetes 集群（集群中的其它所有内容都无奈从内部拜访）。这样，咱们就能够通过定义明确的入口点（例如域 / 虚拟主机、端口、协定等），严格控制哪些流量能够进入（甚至来到）咱们的集群。

在这个级别上，咱们可能心愿某种“ingress 网关”成为容许申请和音讯进入群集的流量哨兵。在这个级别上，您的思考更多是“我的集群中有此服务，我须要集群外的人可能调用它”。这可能是服务（公开 API）、现有的整体组件、gRPC 服务，缓存、音讯队列、数据库等。有些人抉择将其称为 API 网关，而且实际上可能会做比流量的入口 / 进口更多的事件，但重点是这个层级的问题是属于集群操作级别的。

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Cluster Ingress Gateway

这些类型的 ingress 实现的示例包含：Envoy Proxy 及其根底上的我的项目包含：

• Datawire Ambassador
• Solo.io Gloo
• Heptio Contour

基于其余反向代理 / 负载均衡器构建的其它组件：

• HAProxy
• OpenShift’s Router (based on HAProxy)
• NGINX
• Traefik
• Kong

此层级的集群入口控制器由平台团队操作，然而，这部分基础架构通常与更加去中心化的、自助服务工作流相关联（正如您对云原生平台所冀望的那样）。参见 The“GitOps”workflow as described by the good folks at Weaveworks

API 网关模式

对于“API 网关”一词的另一种扩大是我在听到该术语时通常想到的，它是与 API 网关模式最类似的。Chris Richardson 在其“微服务模式”一书第 8 章很好地介绍了这种用法。我强烈建议您将此书用于此模式和其余微服务模式学习材料。可在他的 microservices.io 网站 API Gatway Pattern 能够进行疾速浏览。简而言之，API 网关模式是针对不同类别的消费者来优化 API 的应用。这个优化波及一个 API 间接拜访。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”能够是字符终端（UI）、挪动客户端、IoT 客户端甚至其它服务 / 应用程序开发人员。

在 API 网关模式中，咱们显著简化了一组 API 的调用，以模仿针对特定用户、客户端或使用者的“应用程序”内聚 API。回忆一下，当咱们应用微服务构建零碎时，“应用程序”的概念就隐没了。API 网关模式有助于复原此概念。这里的要害是 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 和其余应用程序网络端点（不满足上述 API 定义的端点）进行通信。

与上一节中的 Ingress 控制器不同，此 API 网关更靠近开发人员的视角，而较少关注哪些端口或服务裸露以供集群外应用的方面。此“API 网关”也不同于咱们治理现有 API 的 API 治理视角。此 API 网关将对后端的调用聚合在一起，这可能会公开 API，但也可能是与 API 形容较少的货色，例如对旧零碎的 RPC 调用，应用不合乎“REST”的协定的调用（如通过 HTTP 但不应用 JSON），gRPC，SOAP，GraphQL、websockets 和音讯队列。这种类型的网关也可用来进行音讯级转换、简单的路由、网络弹性 / 回退以及响应的聚合。

如果您相熟 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 网关来集成了更多的 Level 0 申请（及其之间的所有内容）。

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https://martinfowler.com/arti…

这些类型的网关实现仍须要解决速率限度、身份验证 / 受权、断路、度量收集、流量路由等问题。这些类型的网关能够在集群边缘用作集群入口控制器，也能够在集群外部用作应用程序网关。

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API Gateway Pattern

此类 API 网关的示例包含：

• Spring Cloud Gateway
• Solo.io Gloo
• Netflix Zuul
• IBM-Strongloop Loopback/Microgateway

也能够应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

因为这种类型的 API 网关与利用和服务的开发严密相干，因而咱们心愿开发人员可能参加帮忙指定 API 网关公开的 API，理解所波及的任何聚合逻辑以及疾速测试和更改此 API 基础架构的能力。咱们还心愿运维人员或 SRE 对 API 网关的安全性、弹性和可察看性配置有一些意见。这种层级的基础架构还必须适应一直倒退的、按需的、自助服务开发人员工作流。能够通过查看 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察看性和管制。在解决此问题的先前迭代中，咱们应用了利用程序库和心愿的开发人员治理来实现此目标。然而，在大规模和多种开发语言环境下，服务网格技术的呈现提供了更好的解决方案。服务网格通过通明地实现为平台及其组成服务带来以下性能：

• 服务到服务（即东西向流量）的弹性
• 安全性包含最终用户身份验证、互相 TLS、服务到服务 RBAC / ABAC
• 黑盒服务的可察看性（专一于网络通信），例如申请 / 秒、申请提早、申请失败、熔断事件、分布式跟踪等
• 服务到服务速率限度，配额执行等

精明的读者会意识到，API 网关和服务网格在性能上仿佛有所重叠。服务网格的目标是通过在 L7 通明地解决所有服务 / 应用程序的这些问题。换句话说，服务网格心愿交融到服务中（实际上它的代码并没有嵌入到服务中）。另一方面，API 网关位于服务网格以及应用程序之上（L8？）。服务网格为服务、主机、端口、协定等（东西向流量）之间的申请流带来了价值。它们还能够提供根本的集群入口性能，以将某些此性能引入南北向。然而，这不应与 API 网关能够带来北 / 南流量的性能相混同。（一个在集群的南北向和一个是在一组应用程序的南北向）

Service Mesh 和 API 网关在某些方面在性能上重叠，然而在它们在不同层面互补，别离负责解决不同的问题。现实的解决方案是将每个组件（API 治理、API 网关、服务网格）适合的安置到您的解决方案中，并依据须要在各组件间建设良好的边界（或在不须要时排除它们）。同样重要的是找到适宜去中心化开发人员和经营工作流程的这些工具实现。即便这些不同组件的术语和标识存在混同，咱们也应该依附基本原理，并理解这些组件在咱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。

微服务不能没有网关，就如同 Java 程序员不能没有 IDEA、Eclipse。为什么呢？

之所以网关对微服务这么重要，次要有以下几点起因：

1. 解决 API 放哪里的问题

要晓得，采纳微服务架构的零碎自身是由很多的独立服务单元组合起来的。而客户端要调用零碎，则必须通过零碎提供的各种对外开放的 API 来实现。

问题来了，这些 API 要放在哪里呢？间接放在组成零碎的服务单元上行不行？

比方，在一套电商零碎上，对于订单相干的 API，放在组成订单服务的服务单元上；风控服务的 API，放在组成风控服务的服务单元上。

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好，咱们假如有这么一个场景，有一位用户想在这套电商零碎上查看下商品详情。那么，这个查看商品详情的操作，就可能：

• 调用商品服务的 API 获取商品形容
• 调用评估服务的 API 获取相干评估
• 调用商家服务的 API 获取商家信息
• 调用礼券服务的 API 获取相干礼券
• ……

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能够看到，就这么一个商品查看操作，就可能会调用许多服务的 API。

那这些 API 如果全副扩散到各个服务单元上，供客户端调用，像查看商品这么简略的一次操作，客户端就可能须要近程拜访好几次甚至十几次服务器。

微服务本人又考究把 API 的粒度划分的很细，也就是说，可能从商品服务上调用商品信息，不止是调用一次商品服务就够了，很可能须要屡次对商品服务的不同 API 进行调用，能力获取到足够的数据。

这样一来，客户端须要拜访服务器的次数就更多了，可能十几次都不够，得几十次。

这种屡次拜访服务器的行为，会极大提早客户端的界面响应工夫，很不事实。

所以，把 API 放到各个业务相干的服务单元上，看上去问题很大。

那为什么引入网关就能解决这个问题呢？

因为引入网关，就相当于在客户端和微服务之间加了一层隔离。通常，网关自身会和各个服务单元处于同一个机房，这样，客户端做业务操作的时候，只须要拜访一次网关。而后剩下的事件，再由网关别离拜访同在一个机房的不同的服务，再把拿到的数据对立在网关封装好，返回给客户端就好。

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2. 解决边缘性能集成的问题

在一套微服务组成的零碎里，除了必须的业务性能以外，还有为了零碎本身的强壮与平安，以及微服务自身的治理，而必须引入的一些非业务性能。对于这些非业务又很重要的性能，咱们统称为边缘性能。

还是拿电商零碎为例，咱们来看一些重要的边缘性能。

假如因为咱们做了一次十分大的促销流动，导致流量过大，零碎承载不了了。此时，为了保证系统自身的稳固，咱们就须要把一些承载不了的流量给通过各种伎俩消化掉，个别的做法有三种：

• 限流：通过令牌桶等算法，把一些额定的流量挡在零碎里面，不让其拜访。
• 降级：因为零碎可能曾经过载了，此时，咱们就放弃解决一些服务和页面的申请或者仅简略解决，比方间接返回一个报错。
• 熔断：有些时候，零碎过载适度或者上线出了 bug，降级都解决不了问题。比方，缓存生效了，导致大量申请频繁拜访了数据库，而这种频繁拜访数据库可能造成了大量的 IO 操作，后果又去影响了数据库所在的操作系统，同时，这个操作系统上又有着别的重要服务，间接也被影响了。对于这种连锁反应，咱们称之为雪崩。而为了避免雪崩，咱们就会坚定把缓存生效导致数据库被频繁拜访的服务给停掉，这就是熔断。

能够看到，像限流、降级、熔断这些零碎保障策略，最合适的中央应该是有一个集中的申请入口点，就像古时候，老百姓进城须要过城门那样。

当零碎呈现问题的时候，间接就在这个入口点做相应的操作即可。

• 限流，就间接在这个入口点限度后续申请。
• 降级，就间接在这个入口点判断申请想要拜访的服务或者页面，间接报错返回。
• 熔断，就间接在这个入口点，断开所有拜访特定服务的申请连贯，而后再把后继对特定服务的拜访，也通通拦在门外。

在电商零碎里，有很多非凡场景的接口，须要受到严格的限度。

比方，领取接口，拜访它就须要认证和权限管制。又比方，对于零碎的拜访，有时候不能让国外的去拜访国内的网站，这就须要限度客户端的拜访 IP，所以零碎还须要认证和受权性能。

那这种认证和受权也最合适放在申请的一个集中入口点，对立实现。

还记得下面咱们说过的网关的 API 对立寄存吗？咱们只须要对这些 API 做对应的权限设置，当申请拜访非凡场景接口的时候，必定会通过 API 拜访。所以，限度接口的拜访，实质上就是对特定 API 的限度，那么，放在网关再适合不过了。

事实里，咱们有时候须要把线上的流量镜像进去，转发到灰度环境，利用这些镜像进去的流量既能够用于小范畴测试，又能够更好的评估零碎所能承载的最大吞吐量，也因而，零碎须要有一个对立入口做分流。

能够看到，无论是零碎须要的保障策略，认证受权，还是流量分流等性能，都应该放到一个对立的申请入口处能力失去最好的实现。网关恰好就承当了这么个对立申请入口的角色。

所以，对于微服务中，林林总总的边缘性能，往往会通过插件的模式，集成在 API 网关中。

3. 解耦了客户端和后端微服务

一套我的项目，在应用微服务模式的初期，往往后端变动是非常频繁的。

频繁变动的起因有很多，像业务畛域划分不适合啊，像某个业务模块急速收缩啊，都可能导致后端微服务的激烈变动。

在这种状况下，如果没有网关，很可能就会呈现客户端须要被迫随着后端的变动而变动的状况。

比方，在电商零碎里，初期咱们很可能会把风控服务做的十分小。随着业务的倒退，风控服务越来越宏大，此时，风控服务就可能被合成为决策引擎和剖析核心等更多更细的服务。

在电商里，风控往往是下单、领取等操作的必要前置操作。如果没有网关去分隔开客户端和微服务，客户端间接和风控服务打交道，那么风控服务拆分，API 必然不会稳固，API 的变动，天然会引发调用 API 客户端代码的变动。

有了网关之后，状况就好了很多了。当风控服务自身频繁变动的时候，咱们只须要改变网关的代码就好。而服务器代码的降级可是远远要比客户端代码的降级容易太多了。

参考链接：https://juejin.cn/post/691821…

为什么微服务肯定要有 API 网关？

jianshu.com/p/9fab0982c6bb

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