API 网关 ( API gateway )

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前言

在 IOT （ 物联网 ）中，当我们的一些设备。例如（ 监控、传感器等 ）需要将收集到的数据和信息进行汇总时，我们就需要一个 API 网关来接收从千百个终端发出的请求，它实现对外统一接口，对内进行负载均衡的功能。极大的方便了 API系统 的开发与维护。如果有需要，API 网关也可以根据各终端使用的不同通信协议来进行协议适配，从而方便应用层进行数据采集和分析。

什么是 API 网关？

在想了解什么是API 网关 ( API Gateway )，首先我们需要了解什么是微服务。

微服务

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微服务是一种用于构建应用的架构方案。微服务架构有别于更为传统的单体式方案，可将应用拆分成多个核心功能。每个功能都被称为一项服务，可以单独构建和部署，这意味着各项服务在工作（和出现故障）时不会相互影响。

我们依靠下面几个阶段来简单的了解一下，什么是微服务。

一、单机阶段 （ 所有服务一把梭 ）

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在一个项目的起步阶段，我们可能会把所有的功能放在一个项目内（ 例如商城系统 ）这样方便快速开发与迭代。

二、拓展阶段 （ 水平、垂直拓展 ）

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随着你公司的业务越来越大，服务越来越广,你将开始考虑进行水平或垂直拓展了。

• 水平拓展：简单说就是将服务放到多台机器上进行负载均衡。
• 垂直拓展：简单说就是提升单台服务器的性能（ 俗称氪金 ）

三、微服务阶段 （ 对服务进行拆分 ）

当你的公司变得更大，开发人员也变得多而杂。项目也随着时间变得特别臃肿的时候。你就需要将服务进行拆分，人员按照服务类型进行分组。

例如商城系统，可以分为 用户系统、交易系统、商品系统等等。

为什么要有API 网关？

我们已经了解了什么是微服务。那么为什么微服务要有API 网关呢？

疯狂的客户端 （ Mad client ）

哈哈，开个玩笑的标题。

如果不使用 API 网关，那么你将会立马面临一个棘手的问题。

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如图所示，当你有三个服务（ 服务1、服务2、服务3 ）时，如果没有API 网关，你的客户端就需要记住每个微服务的地址。例如：服务1 ( http://xxx.com )、服务2 ( http://yyy.com )、服务3 ( http://zzz.com )。

当你有几十个微服务时，相信我，你的前端一定会把你杀了的。

当然，Api 网关可不仅仅有路由的功能。

API 网关可以干什么？

下面我们来简单捋一捋 API 网关都可以做啥吧。

• 统一入口 ： 也就是刚才说的路由功能，API 网关可以通过内部维护路由表来进行反向代理。

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什么是反向代理，什么是正向代理。

• 场景1 ( 正向代理 ) ：你们公司有内部网络限制，但是你想登陆公司内部网站处理一些业务。由于你无法直接登陆，所以你需要一个中继代理，通过一个中继的代理服务器来转发你的请求到内部服务器。进行信息交流。
• 场景2 （ 反向代理 ）：你想访问一个网站，例如 “www.moudu.com”，当你输入这个网址时，某度的网关会将你的请求进行路由到别的服务器上处理。

由此可见一个简单的规则就是：当你知道中继服务器和最终目的的地址时为正向代理，当你知道中继服务地址而不知道目的服务的地址时为反向代理。

• 安全 ： 由于统一个入口，你可以将所有服务的权限、黑名单等涉及身份验证的部分放在网关统一处理。
• 限流 ： 可以基于流量计算分析和限流规则对访问微服务的请求进行限流。
• 缓存 ： 对一些静态数据等进行缓存。
• 日志 ： 可以通过日志系统对所有的请求和响应进行记录，便于日后分析。
• 监控 ： 基于日志系统获取的请求响应数据、时间等进行实时性能监控。
• 重试 ： 对于异常请求进行重试。
• 熔断 ： 对一些故障服务进行服务降级。

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什么是服务降级？ 当服务器接受到剧烈的压力或者服务出现故障时，根据实时的流量对一些服务和页面进行不处理或简单处理的方式 ( 如上图 )。用以保证核心服务的正常运行。

一些常见的解决方案

我们大致了解了 API 网关的功能，接下来我们来讨论一下一些常见的解决方案

• Nginx

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由 C 编写的异步的网页服务器可用作反向代理、负载均衡等。C 语言 与 "epoll and queue"模式 为 Nginx 带来超高的性能与低内存开销的优势。使得接下来的很多 API 网关都基于 Nginx 进行实现。

• Kong

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基于 Nginx 与 OpenResty 的API 网关，其插件体系结构使得 Kong 获得了强大的扩展能力。它的总体分为三部分：

• Nginx 提供进程管理和请求的处理。
• OpenResty 提供 Lua 脚本 ( 一个高性能的脚本 ) 的集成与 nginx 的扩展。
• kong 集成上述两部分并提供一些持久化配置。

• Apache APISIX

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基于云原生设计的 API 网关，使用 etcd （ 一个分布式的强一致性 K-V 数据库 ）与 高性能的 lua 脚本 和 Nginx 为 Apache APISIX 提供了强大的容器化能力。

• Spring Cloud Zuul

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Spring Cloud Netflix 子项目的核心组件之一，基于Java语言开发、过滤器模式设计。并需要集成其他子项目实现 API 网关功能：

• Hystix： 用于流量控制，实现流量限制。
• Ribbon：提供负载均衡能力，并可以提供网络性能和错误的信息。
• Turbine： 实时收集一些指标，用于监控服务与网络流量。
• Archaius：提供动态配置的能力。

总结

本编文章讲解了一下什么是 API 网关、API 网关 可以解决什么问题。并对一些常见的解决方案进行了简单分析。下面将对如何选型进行一些简单建议：

• Nginx：如果公司业务小、所需要的功能较少可以使用 Nginx 来快速搭建。
• Kong：社区活跃度较高，基于它的插件体系结构，如果对功能和扩展性要求较高可以选择。
• Apache APISIX ：云原声和多协议支持（ MQTT、Dubbo等）对 IOT （ 物联网 ）的服务比较友好。
• Spring Cloud Zuul： 基于Spring cloud 的实现方案，对于 Java 微服务较为友好。