摘要：对于如何承载现有疾速倒退的API生态链，本文接下来介绍API网关在其中表演的角色。

序言

API经济生态链曾经在寰球范畴笼罩， 绝大多数企业都曾经走在数字化转型的路线上，API成为企业连贯业务的外围载体， 并产生微小的盈利空间。快速增长的API规模以及调用量，使得企业IT在架构上、模式上面临着更多的挑战。对于如何承载现有疾速倒退的API生态链，本文接下来介绍API网关在其中表演的角色。

API是什么

利用编程接口（Application Programming Interface，简称：API），就是软件系统不同组成部分连接的约定【维基百科】。简略的例子：您每次登陆微信，须要提供账号信息能力拜访， 微信提供的这个认证载体就是一个API。API曾经无处不在，金融、IT、物联网等，发展趋势相当迅速， 无形之中贯通着咱们的生存。

纵观这几年的倒退，API在一直的技术迭代中造成了几股独特的趋势：

1.API凋谢数量一直减少

毋庸置疑，随着企业的数据化停顿，微服务革新，不同畛域的API层出不穷，早在2014年ProgrammableWeb便预测API矢量可达到100,000到200,000，并会一直增长。API开发数量的减少给边缘系统带来机会，也随即演变了API网关的呈现。大规模的API管理系统成为外围的发展趋势。

图片起源：The API Economy Disruption and the Business of APIs，Nordic APIs

2.API服务平台多样化

最后的API次要针对不同单体利用的网络单元之间信息交互，现已演变到服务间疾速通信。随着人工智能EI，IOT的一直演进，依赖API的平台不断更新，如Web，Mobile，终端等，将来将会呈现更多的服务体系。

3.逐渐替换原有企业的服务模式，API即商品

卖计算，卖软件，卖能力，最终的企业的销售模式会逐渐转变，能力变现，开释数据价值，依靠不同的API治理平台发明新的盈利。

API网关为何诞生

随着API的整体趋势倒退，每个历史时代都面临着不同的挑战，架构也随之变动，能够参考一下：

图片起源：API economy From systems to business services

从最原始的“传输协定通信” -> “简略的接口集成” -> “消息中间件” -> “规范REST”， 能够看到API的倒退更趋向于简洁， 集成，规范化， 这也促使更多的零碎边界组件不断涌现，在承载了万亿级的API经济的背景下， API网关应运而生。

Gartner 报告中提到： 如果没有适合的API管理工具， API经济不可能顺利开展。 同时提出了对于API管理系统的生命周期定义： planning（布局）, design（设计）， implementation（施行）， publication（公布），operation（运维）, consumption（生产）, maintenance（保护） and retirement of APIs（下架）【起源：Magic Quadrant for Full Life Cycle API Management，Gartner发表于2016-10-27】。

API网关贯通整个流程，并提供丰盛的治理个性。

  • 高性能，可横向扩大
  • 高牢靠，业务不中断
  • 插件化的API安全控制
  • 灵便的数据编排
  • 精细化流控
  • API版本治理
  • API数据分析
  • 高效插件化路由算法
  • 平安认证，防攻打
  • API访问控制
  • Swagger导入导出

API网关的设计外围实际

提供一个可参考的高性能API网关架构，在设计API网关的时候把整体分为两个立体，API Consumer应用的称之为数据立体，API Provider应用的称之为治理立体，可在肯定水平上对业务申请跟治理申请进行无效隔离。

先谈一下数据立体

API网关最外围设计理念：保证数据面的业务不中断。因为对接API网关的服务是多样的，客户API跟利用的设计不可控，你很难能要求每个接入的服务以及客户端都具备容错能力，特地是一些比拟传统的业务。这就要求网关尽量保障能失常解决每个申请，且满足较高的SLA（Service-Level Agreement），当初业界的API网关分为几种：间接应用云服务，Nginx系列，Golang系列，Java系列等，抉择比拟多，如果想要自构建， 举荐应用Nginx系，次要思考如下：

1.反对热重启

数据面的组件降级是一个高风险动作， 一旦出现异常就可能导致连贯中断，零碎异样， 除非你的前端LB（负载平衡）能具备疾速排水的能力，当然即使如此，还是可能导致正在解决的申请被强制中断。所以数据面的热重启十分要害。

2.反对订阅式动静路由

API路由变动绝对频繁，及时性也要求比拟高，如果采纳定期同步计划，一次性同步几万条的数据会拖慢你的零碎，因而减少一个订阅式的路由服务中心十分要害，咱们能够疾速订阅ETCD中的路由数据并实时失效。而且只拿增量数据性能压力不会太大。

3.反对插件化治理

Nginx在插件方面提供了丰盛的生态。不同的API，不同的用户所须要的解决流程不完全一致，如果每个申请过去都依照雷同流程解决，必然带来相干的冗余操作。插件化治理能够在肯定水平上晋升性能，还能保障在降级过程中能疾速增加解决链。

4.高性能的转发能力

API网关个别工作在多后端API反向代理模式，很多自研的API网关在性能上容易呈现瓶颈，因而nginx优异的性能和高效的流量吞吐是其外围竞争力。

5.无状态可横向扩大

API网关承载的是整个零碎所有申请的汇合，须要依据业务规模进行弹性伸缩，采纳服务中心配合Nginx配置管理能够疾速增删已有的集群，并同步到LVS，实现疾速的横向扩大能力。

再说一下治理面

绝对于数据面，治理面的束缚就没有那么显著了，治理面思考更多应该在于数据的存储跟展现能力。一开始就定义好API的标准至关重要，Swagger作为当初最为支流的API形容模式，领有十分残缺的生态，AWS的整个API网关模型就是参考Swagger来构建的。

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外围架构实际

API网关的相干实现，咱们明天就流控和路由遍历进行阐明，其余相干的外围设计后续的文章中会陆续提供。

精细化秒级流控

分钟级以上的流控，相对来说都比拟好解决，然而晋升到秒级流控，对于零碎的性能跟解决能力就是一个很大的挑战。网上的流控计划很多，同步的，异步的各有劣势， 然而都会遇到独特的问题：性能与准确度。

以下是一种最为常见的流控计划（集群流控），应用Redis共享存储记录所有的流控申请并实时拜访，该架构存在一个很显著的问题：当集群数量跟申请量很大的时候，Redis的集群性能会成为很大的瓶颈。

咱们从新设计了一套API流控架构，混合应用多种流控计划，依照业务需要主动调整。这里咱们拆分为本地流控和集群流控。对于流量敏感的利用，会要求流控精度越准确，计算及时性高，工夫维度低（秒级），采纳本地流控。对于工夫周期长，拜访频率较低的API咱们采纳集群流控，升高对共享存储的操作频率。

注：上图展现具体流控架构，与API网关的集成请参考本章节结尾的API网关架构全景。

本地流控

即单机流控，实用流量敏感型业务。API依照API-Core集群节点计算Hash值，确保每个API都能负载到其中一个集群节点上。假如有A， B，C三台API-Core， 如果某个API计算的一致性hash值为A节点， 当申请发送到A节点时间接从这台节点转发，并记录一个流控值，当申请发送到B/C节点的时候都会转发到A节点计算一个流控值再往后转发。 这样同一个API的流控申请就会全副记录到一台API-Core上。能够借助API-Core的单机流控能力。单机流控的算法也是插件化的，能够采纳计数，漏桶等。

当然本地流控也会带来肯定问题，当所有的API都负载到一个节点上，如果一个API的访问量特地大，那就可能导致负载不太平均。还有就是如果流控工夫记录很长，比方12次/天，计数工夫周期太长了也不太适宜本地流控。

集群流控

集群流控实用计数周期长，流控精度要求不高的业务。跟本地流控相辅相成， 依照不同的业务抉择不同的流控，相干的流控解决流程跟上述的本地流控基本相同，然而会在本地会先缓存一段时间的流控数据再对立上报流控核心。

基于树形构造的路由遍历算法

API网关数据面的次要流程蕴含路由匹配算法， 路由的所有数据都会缓存在ETCD中，为晋升数据面性能， 存储的构造至关重要。在存储过程中咱们分为两局部： 域名树， URI树

从第一个树形构造中咱们能够遍历到有以下几个域名：www.apig.com, test.com, .apig.com, .com。 域名存储从最初一个“.”开始遍历。举例：

匹配：www.test.com，先匹配com，匹配胜利持续遍历test，匹配胜利遍历www，无www匹配失败。匹配：test.apig.com, 先匹配com，匹配胜利持续遍历apig，匹配胜利遍历test，无test，遍历号，匹配指标：.apig.com，URL的匹配为前序匹配跟域名的匹配模式相同，然而遍历算法统一。

总结

业界支流的开源API网关架构很多，然而开源软件都有一个独特的特点：量级，平安，运维剖析绝对匮乏， 真正要满足生产环境需要，还须要投入较高的研发老本。术业有专攻，找一个欠缺的API治理解决方案对于企业能力变现十分重要。

华为云API网关服务提供残缺的API生命周期治理解决方案，反对多种应用场景，提供便捷的治理服务。让API的上线，公布，治理到最初售卖的流程不再简单，疾速实现企业能力变现。 欢送返回体验： 华为云-API 网关

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