為什么我們需要網(wǎng)關(guān)?
在單體應(yīng)用程序架構(gòu)中,客戶端(無(wú)論是Web應(yīng)用還是移動(dòng)端應(yīng)用)通過(guò)向后端應(yīng)用程序發(fā)起REST調(diào)用來(lái)獲取數(shù)據(jù)。負(fù)載均衡器負(fù)責(zé)將請(qǐng)求路由到多個(gè)相同的應(yīng)用程序?qū)嵗唬@些實(shí)例隨后查詢數(shù)據(jù)庫(kù)并返回響應(yīng)。然而,隨著業(yè)務(wù)規(guī)模的擴(kuò)大,單體應(yīng)用逐漸變得難以維護(hù),于是微服務(wù)架構(gòu)應(yīng)運(yùn)而生。微服務(wù)架構(gòu)將大型應(yīng)用拆分成一系列小型、自治的服務(wù),每個(gè)服務(wù)都專注于特定的業(yè)務(wù)功能。
然而,如果直接將所有的微服務(wù)對(duì)外暴露,將引發(fā)一系列問(wèn)題:
客戶端與微服務(wù)API的不匹配:客戶端的需求可能與微服務(wù)暴露的細(xì)粒度API不匹配,導(dǎo)致不必要的復(fù)雜性。
協(xié)議不一致:不同微服務(wù)可能使用不同的通信協(xié)議(如Thrift、AMQP等),這些協(xié)議可能不是Web友好的,增加了客戶端的集成難度。
難以重構(gòu):微服務(wù)之間的直接通信使得服務(wù)的合并、拆分等重構(gòu)操作變得復(fù)雜。
安全性和可擴(kuò)展性問(wèn)題:每個(gè)服務(wù)直接暴露給客戶端不僅增加了安全風(fēng)險(xiǎn),也限制了服務(wù)的可擴(kuò)展性和伸縮性。
網(wǎng)關(guān)介紹
為了解決上述問(wèn)題,API網(wǎng)關(guān)作為微服務(wù)架構(gòu)中的基礎(chǔ)組件,被設(shè)計(jì)用來(lái)位于接入層之下和業(yè)務(wù)服務(wù)層之上。網(wǎng)關(guān)的主要作用包括:
請(qǐng)求路由:網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)接收來(lái)自客戶端的請(qǐng)求,并根據(jù)路由規(guī)則將其轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)的微服務(wù)實(shí)例。這使得客戶端無(wú)需知道后端服務(wù)的具體地址和細(xì)節(jié),簡(jiǎn)化了調(diào)用過(guò)程。
服務(wù)注冊(cè)與發(fā)現(xiàn):網(wǎng)關(guān)通過(guò)服務(wù)注冊(cè)中心(如Eureka、Consul等)動(dòng)態(tài)獲取后端服務(wù)的地址信息,實(shí)現(xiàn)服務(wù)的自動(dòng)注冊(cè)和發(fā)現(xiàn)。這確保了服務(wù)的靈活性和可擴(kuò)展性。
負(fù)載均衡:網(wǎng)關(guān)可以在多個(gè)服務(wù)實(shí)例之間進(jìn)行負(fù)載均衡,以提高系統(tǒng)的整體性能和可靠性。通過(guò)智能的負(fù)載均衡策略(如輪詢、權(quán)重分配、會(huì)話粘連等),網(wǎng)關(guān)可以確保請(qǐng)求被均勻地分發(fā)到各個(gè)服務(wù)實(shí)例上。
彈力設(shè)計(jì):網(wǎng)關(guān)還具備彈力設(shè)計(jì)的特性,包括異步處理、重試機(jī)制、冪等性保證、流量控制、熔斷降級(jí)等。這些功能可以幫助系統(tǒng)在高負(fù)載或故障情況下保持穩(wěn)定運(yùn)行。
安全防護(hù):網(wǎng)關(guān)作為系統(tǒng)的入口點(diǎn),負(fù)責(zé)處理SSL加密、Session驗(yàn)證、授權(quán)、數(shù)據(jù)校驗(yàn)等安全任務(wù)。通過(guò)網(wǎng)關(guān),可以對(duì)惡意請(qǐng)求進(jìn)行攔截和防范,保護(hù)后端服務(wù)的安全。
網(wǎng)關(guān)的功能
除了上述基礎(chǔ)功能外,優(yōu)秀的網(wǎng)關(guān)還具備一些進(jìn)階功能,如灰度發(fā)布、API聚合和編排:
灰度發(fā)布:網(wǎng)關(guān)可以根據(jù)預(yù)設(shè)的規(guī)則將請(qǐng)求導(dǎo)向不同版本的服務(wù)實(shí)例,從而實(shí)現(xiàn)新功能的逐步上線和測(cè)試。這有助于降低發(fā)布風(fēng)險(xiǎn)并提高軟件質(zhì)量。
API聚合:在微服務(wù)架構(gòu)中,客戶端可能需要調(diào)用多個(gè)服務(wù)才能獲取完整的數(shù)據(jù)。網(wǎng)關(guān)可以將這些分散的請(qǐng)求聚合成一個(gè)請(qǐng)求,然后并行調(diào)用后端服務(wù),最后將結(jié)果組裝后返回給客戶端。這減少了客戶端與后端之間的通信次數(shù),提高了系統(tǒng)的整體性能。
API編排:網(wǎng)關(guān)可以定義和編排一系列API的調(diào)用順序和邏輯,以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的業(yè)務(wù)流程。通過(guò)DSL或類似AWS Lambda的服務(wù),網(wǎng)關(guān)可以像工作流一樣串聯(lián)不同的API調(diào)用。
網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)
在設(shè)計(jì)網(wǎng)關(guān)時(shí),需要重點(diǎn)考慮以下幾個(gè)方面:
高性能:網(wǎng)關(guān)應(yīng)使用高性能的編程語(yǔ)言(如C、C++、Go、Java)和異步非阻塞的I/O模型來(lái)確保高效的請(qǐng)求處理能力。
高可用:網(wǎng)關(guān)需要實(shí)現(xiàn)集群化、服務(wù)化和持續(xù)化等策略以確保高可用性。通過(guò)多實(shí)例部署、自動(dòng)同步配置和優(yōu)雅重啟等功能,網(wǎng)關(guān)可以在不影響服務(wù)的情況下進(jìn)行升級(jí)和維護(hù)。
高擴(kuò)展:網(wǎng)關(guān)應(yīng)具備可擴(kuò)展性和可定制性以支持不斷變化和增長(zhǎng)的業(yè)務(wù)需求。通過(guò)插件化設(shè)計(jì)或模塊化架構(gòu)等方式,網(wǎng)關(guān)可以輕松地添加新的功能和業(yè)務(wù)邏輯。
運(yùn)維與安全性考慮
在運(yùn)維方面,網(wǎng)關(guān)需要實(shí)現(xiàn)應(yīng)用監(jiān)視、性能統(tǒng)計(jì)和分布式鏈路跟蹤等功能以提供全面的運(yùn)維支持。同時(shí),網(wǎng)關(guān)還需要考慮安全性問(wèn)題如數(shù)據(jù)加密、用戶驗(yàn)證和異常訪問(wèn)檢測(cè)等。通過(guò)這些措施可以確保系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。