API 网关 ( API gateway )

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

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 ）

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 ）

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。

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。

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。

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

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

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

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

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。