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API网关在微服务中的应用

作者:老顾

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前言

现在的互联网产品技术架构,如果没有上微服务架构,都感觉被同行鄙视,太low了。在微服务架构中,不同的微服务有不同的请求地址,各个微服务之间通过互相调用完成用户请求。客户端要完成用户请求,需要调用很多微服务接口。

比如:

用户查看一个商品详情页,详情页包含了商品基本信息,商品价格,库存信息,评论信息,促销活动信息等,而这些信息是不同的微服务提供的;如:库存服务,促销服务,评论系统等。

用户要查看商品详情页,需要让客户端调用多个微服务,且客户端直接与各个微服务通信,会有以下的问题:

1、客户端多次请求不同的微服务,增加了客户端的复杂度。

2、多次网络请求,耗时增加。

3、微服务的请求地址不同,很容易引起跨域问题。

4、客户端请求微服务需要保证安全认证,但每个服务都要进行认证。

5、将来的项目重构,微服务的变化,如:把多个服务合并一个服务,或一个服务拆分多个服务;这样会导致客户端请求需要重构

6、限流、降级、监控等需求,会导致实现复杂,每个服务都要实现,重复代码。

遇到这些问题,我们怎么去解决呢?我们只要增加一个API网关。

什么是API网关?

API网关是一个服务器,是系统的唯一入口。从面向对象设计的角度看,它与外观模式类似。API网关封装了系统内部架构,为每个客户端提供一个API入口

API拥有一些职责,如身份验证、监控、负载均衡、缓存、流控。API网关方式的核心要点是,所有客户端和消费端都通过统一的网关接入微服务,在网关层处理所有的非业务功能。

简洁图:

生产图:

网关优点

通过上图中API网关做为系统统一入口,实现了对各个微服务间的整合,同时又做到了对客户端友好,屏蔽系统的复杂性和差异性。对比之前无API网关模式,API网关具有几个比较重要的优点:

1、网关可以和微服务注册中心连接,动态增加微服务应用,进行服务扩容

2、网关对于无法访问的服务,做到自动熔断

3、网关可以方便实现蓝绿部署、金丝雀发布

4、网关可处理微服务公共需求,简化微服务职责

5、网关可帮助客户端实现负载均衡

下面老顾就用图解的方式进行说明

接口优化

我们发现各个微服务的接口返回体是不一样的,在之前没有网关的时候,客户端获取商品id为1的商品信息时,需要分别请求商品信息服务、价格服务、库存服务等,才能获得完整的商品信息。客户端自行进行数据组装处理。有了网关这个多次接口请求就完全的交给网关进行处理,客户端只要请求/good/1一个接口就行了,网关会请求多个微服务,把多个微服务返回的值进行合并,一次性返回完整的信息。简化了客户端请求接口的复杂性。

注意:有些业务数据,不一定要同步返回给客户端,也许异步会更好,根据用户体验,业务需求而定。如:促销价格的话,也许就需要客户端单独去请求了,而不是跟商品基础信息一起同步返回。具体要看业务哦!

中心化

1、在实际业务中,很多提供的微服务接口,是需要身份认证的;

2、还有就是对外部的流量控制,防止流量过大,把整体系统搞崩溃;需要预估系统能够支撑的流量。

3、访问日志,监控分析

以上的需求,每个微服务都需要,且跟具体业务无关;这种类似的需求,交给网关处理,再适合不过了。由网关统一处理,因为网关是入口,统一处理更加可控,简洁。让微服务接口做业务相关的事情上面。这就是中心化的思想,集中处理

负载均衡

在实际的部署应用中,当应用系统面临大量访问,负载过高时,通常我们会增加服务数量来进行横向扩展,使用集群来提高系统的处理能力。此时多个服务通过某种负载算法分摊了系统的压力,我们将这种多节点分摊压力的行为称为负载均衡

网关为入口,由网关与微服务进行交互,所以网关必须要实现负载均衡的功能;网关会获取微服务注册中心里面的服务连接地址,再配合一些算法选择其中一个服务地址,进行处理业务。这个属于客户端侧的负载均衡,由调用方去实现负载均衡逻辑。

主流注册中心Eureka、Zookeeper等; 负载均衡的算法一般有随机,轮询,权重,负载等。

服务熔断

在现实生产环境中,会经常遇到某个服务突然停止了工作,然后返回了大量的错误。这个时间API网关可以实现断路器(circuit breakers)的能力,也就是说超过了指定的阈值,API网关就会停止发送请求到那些失败的服务。

这样就给了我们时间来分析日志,实现修复以及发包更新。通常当你发现一个模块下的某个实例失败后,这时候这个模块依然还会接收流量,然后这个有问题的模块还调用了其他的模块,这样就会发生级联故障,或者叫雪崩

断路器通过简单的断开流量的方式,这样就不会有新的请求到达那些有问题的实例,这时候我们就有相对充分的时间来修复和解决问题

灰度发布

又称金丝雀发布,起源是,矿井工人发现,金丝雀对瓦斯气体很敏感,矿工会在下井之前,先放一只金丝雀到井中,如果金丝雀不叫了,就代表瓦斯浓度高。

看看灰度发布逻辑

在灰度发布开始后,先启动一个新版本应用,但是并不直接将流量切过来,而是测试人员对新版本进行线上测试,启动的这个新版本应用,就是我们的金丝雀。如果没有问题,那么可以将少量的用户流量导入到新版本上,然后再对新版本做运行状态观察,收集各种运行时数据,如果此时对新旧版本做各种数据对比,就是所谓的 A/B测试。

新版本没什么问题,那么逐步扩大范围、流量,把所有用户都迁移到新版本上面来

这种发布,通过网关就可以很好的实现,网关通过流控模块,进行控制分流。

现有网关框架

1、Tyk:Tyk是一个开放源码的API网关,它是快速、可扩展和现代的。Tyk提供了一个API管理平台,其中包括API网关、API分析、开发人员门户和API管理面板。Trk 是一个基于Go实现的网关服务。

2、Kong:Kong是一个可扩展的开放源码API Layer(也称为API网关或API中间件)。Kong 在任何RESTful API的前面运行,通过插件扩展,它提供了超越核心平台的额外功能和服务。

3、Orange:和Kong类似也是基于OpenResty的一个API网关程序,是由国人开发的。

4、Netflix zuul:Zuul是一种提供动态路由、监视、弹性、安全性等功能的边缘服务。Zuul是Netflix出品的一个基于JVM路由和服务端的负载均衡器。

5、Spring Cloud Gateway:Spring Cloud Gateway是基于Spring 框架5.0版本和Spring Boot 2.0的版本构建,提供路由等功能。

6、apiaxle:Nodejs 实现的一个 API 网关。

7、api-umbrella:Ruby 实现的一个 API 网关。

总结

今天老顾有关网关的功能,就介绍到这里;网关是个非常核心组件,小伙伴们要多多了解,实战哦。

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