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  API網(wǎng)關的功能用途及實現(xiàn)方式

發(fā)布日期：2023/1/17 15:30:38      瀏覽量：

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1. API 網(wǎng)關誕生背景

前言

API 經(jīng)濟生態(tài)鏈已經(jīng)在全球范圍覆蓋， 絕大多數(shù)企業(yè)都已經(jīng)走在數(shù)字化轉(zhuǎn)型的道路上，API 成為企業(yè)連接業(yè)務的核心載體， 并產(chǎn)生巨大的盈利空間。快速增長的 API 規(guī)模以及調(diào)用量，使得企業(yè) IT 在架構(gòu)上、模式上面臨著更多的挑戰(zhàn)。

API 是什么

API 網(wǎng)關是一個服務器，是系統(tǒng)的唯一入口。從面向?qū)ο笤O計的角度看，它與外觀模式類似。API 網(wǎng)關封裝了系統(tǒng)內(nèi)部架構(gòu)，為每個客戶端提供一個定制的 API。它可能還具有其它職責，如身份驗證、監(jiān)控、負載均衡、緩存、請求分片與管理、靜態(tài)響應處理。API 網(wǎng)關方式的核心要點是，所有的客戶端和消費端都通過統(tǒng)一的網(wǎng)關接入微服務，在網(wǎng)關層處理所有的非業(yè)務功能。通常，網(wǎng)關也是提供 REST/HTTP 的訪問 API。服務端通過 API-GW 注冊和管理服務。

1. API 開放數(shù)量不斷增加

毋庸置疑，隨著企業(yè)的數(shù)據(jù)化進展，微服務改造，不同領域的 API 層出不窮，早在 2014 年 ProgrammableWeb 便預測 API 矢量可達到 100,000 到 200,000，并會不斷增長。API 開發(fā)數(shù)量的增加給邊緣系統(tǒng)帶來機會，也隨即演變了 API 網(wǎng)關的出現(xiàn)。大規(guī)模的 API 管理系統(tǒng)成為核心的發(fā)展趨勢。

2. API 服務平臺多樣化

最初的 API 主要針對不同單體應用的網(wǎng)絡單元之間信息交互，現(xiàn)已演變到服務間快速通訊。隨著人工智能 EI，IOT 的不斷演進，依賴 API 的平臺不斷更新，如 Web，Mobile，終端等，未來將會出現(xiàn)更多的服務體系。包括不限于：

• 瀏覽器
• IOS
• Android
• macOS
• Windows
• Linux
• IOT
• 其他移動端
• 小程序
• 終端設備（如智慧零售、工業(yè)的終端等）
• ......

3. 逐步替換原有企業(yè)的服務模式，API 即商品

賣計算，賣軟件，賣能力，最終的企業(yè)的銷售模式會逐步轉(zhuǎn)變，能力變現(xiàn)，釋放數(shù)據(jù)價值，依托不同的 API 管理平臺創(chuàng)造新的盈利。

API 網(wǎng)關誕生背景

隨著 API 的整體趨勢發(fā)展，每個時期都面臨著不同的挑戰(zhàn)，架構(gòu)也隨之變化，具體如下圖：

1. 1960-1980：阿帕網(wǎng)、ATTP、TCP
2. 1980-1990：點對點
3. 1990-2000：消息中間件、ESB（企業(yè)服務總線，Enterprise service bus），SOA（面向服務的架構(gòu)）
4. 2000 至今：Integration as a service，RESTful services，API 管理，云上編排

從最原始的“傳輸協(xié)議通訊” -> “簡單的接口集成” -> “消息中間件” -> “標準 REST”， 可以看到 API 的發(fā)展更趨向于簡潔， 集成，規(guī)范化， 這也促使更多的系統(tǒng)邊界組件不斷涌現(xiàn)，在承載了萬億級的 API 經(jīng)濟的背景下， API 網(wǎng)關應運而生。

如果沒有合適的 API 管理工具， API 經(jīng)濟不可能順利開展。 同時提出了對于 API 管理系統(tǒng)的生命周期定義： planning（規(guī)劃）, design（設計）， implementation（實施）， publication（發(fā)布），operation（運維）, consumption（消費）, maintenance（維護） and retirement of APIs（下架）

如果沒有合適的 API 管理工具， API 經(jīng)濟不可能順利開展。 同時提出了對于 API 管理系統(tǒng)的生命周期定義： planning（規(guī)劃）, design（設計）， implementation（實施）， publication（發(fā)布），operation（運維）, consumption（消費）, maintenance（維護） and retirement of APIs（下架）

-- Magic Quadrant for Full Life Cycle API Management，Gartner, 2016-10-27

2. API 網(wǎng)關核心功能

• API 生命周期管理
  • planning（規(guī)劃）
  • design（設計）
  • implementation（實施）
  • publication（發(fā)布）
  • operation（運維）
  • consumption（消費）
  • maintenance（維護）
  • retirement（下架）
• API 網(wǎng)關基礎功能
  • 認證
  • 鑒權(quán)
  • 服務發(fā)現(xiàn)和集成
  • 負載均衡
  • 日志
  • 鏈路追蹤
  • 監(jiān)控
  • 重試
  • 限流
  • QoS
  • 熔斷器
  • 映射
  • 緩存
  • Header、query 字符串 等 轉(zhuǎn)義
  • API 文檔
  • API 測試
  • SDK 生成
• API 多版本、多環(huán)境管理
• 插件
• API 集中式 metrics、logging、tracing 管理
• 安全
  • HTTPS
  • IP 黑白名單
• 高可用
  • 可熱重啟
• 高性能
• 可擴展性
  • 無狀態(tài)橫向擴展

3. API 網(wǎng)關的用途

OpenAPI

企業(yè)需要將自身數(shù)據(jù)、能力等作為開發(fā)平臺向外開放，通常會以 rest 的方式向外提供。最好的例子就是淘寶開放平臺、騰訊公司的 QQ 開發(fā)平臺、微信開放平臺。

Open API 開放平臺必然涉及到客戶應用的接入、API 權(quán)限的管理、調(diào)用次數(shù)管理等，必然會有一個統(tǒng)一的入口進行管理，這正是 API 網(wǎng)關可以發(fā)揮作用的時候。

微服務網(wǎng)關

在微服務架構(gòu)中，有一個組件可以說是必不可少的，那就是微服務網(wǎng)關，微服務網(wǎng)關處理了負載均衡，緩存，路由，訪問控制，服務代理，監(jiān)控，日志等。

API 網(wǎng)關在微服務架構(gòu)中正是以微服務網(wǎng)關的身份存在。

API 中臺

上述的微服務架構(gòu)對企業(yè)來說有可能實施上是困難的，企業(yè)有很多遺留系統(tǒng)，要全部抽取為微服務改動太大，對企業(yè)來說成本太高。

但是由于不同系統(tǒng)間存在大量的 API 服務互相調(diào)用，因此需要對系統(tǒng)間服務調(diào)用進行管理，清晰地看到各系統(tǒng)調(diào)用關系，對系統(tǒng)間調(diào)用進行監(jiān)控等。

API 網(wǎng)關可以解決這些問題，我們可以認為如果沒有大規(guī)模的實施微服務架構(gòu)，那么對企業(yè)來說微服務網(wǎng)關就是企業(yè)的 API 中臺。

4. API 網(wǎng)關的價值

通過 API 網(wǎng)關，可以封裝后端各種服務，以 API 的形式，提供給各方使用。API 網(wǎng)關產(chǎn)品的優(yōu)勢總結(jié)如下：

• API 全生命周期管理：協(xié)助開發(fā)者輕松完成 API 的創(chuàng)建、維護、發(fā)布、監(jiān)控等整個生命周期的管理。
• 豐富的服務治理能力：支持 API 限流，參數(shù)校驗，元數(shù)據(jù)維護，SDK 生成，批量操作等能力，協(xié)助開發(fā)者高效管理服務。
• 可觀察性：通過 API 網(wǎng)關，支持對調(diào)用次數(shù)，前后端錯誤次數(shù)等豐富監(jiān)控指標的可視和告警能力；通過全面的監(jiān)控告警，保證用戶服務的可用性。
• 可運營性：支持 企業(yè) OpenAPI 定價，賬單等運營功能
• 服務安全：通過接入多種認證方式，確保用戶 API 的訪問安全性；通過嚴格的流量控制，避免用戶服務的過載。
• 前后端業(yè)務解耦
• 多類型后端打通

5. API 網(wǎng)關的實現(xiàn)方式

主流 API 網(wǎng)關

• Istio（以及最新出的 Envoy Gateway)
• Linkerd
• NGINX 及其商業(yè)版
• KONG
• Traefik
• APISIX
• RedHat 3scale
• Netflix Zuul
• Spring Cloud Gateway
• Amazon API Gateway
• 阿里云 API 網(wǎng)關（其最新開源的 Higress 是基于 Envoy Gateway 的）
• 騰訊云 API 網(wǎng)關
• MuleSoft

OpenAPI

對于定位 OpenAPI 平臺的 API 網(wǎng)關，目前只能選擇專業(yè)的 API 網(wǎng)關作為解決方案。

微服務網(wǎng)關

對于定位為「微服務網(wǎng)關」的 API 網(wǎng)關，業(yè)務有多種實現(xiàn)方式：

Service Mesh

典型的如 Istio，架構(gòu)如下：

通用反向代理

基于 NGINX 或 NGINX + LUA + OpenResty 的實現(xiàn)。典型如：

• Nginx 及其 商業(yè)版
  • NGINX Controller（API 管理、App 交付）
  • NGINX Plus（API Gateway，負載均衡，儀表板）
  • NGINX Ingress Controller
  • NGINX Service Mesh
• KONG
• Traefik
• 3scale

API 網(wǎng)關框架

• Netflix Zuul，zuul 是 spring cloud 的一個推薦組件
• Spring Cloud Gateway

公有云解決方案

其實公有云的解決方案也是基于以上方案的定制化開發(fā)并產(chǎn)品化后發(fā)布到公有云上，主流的也是基于：NGINX + LUA + OpenResty, 或者最新的可能是基于 Istio Gateway 的實現(xiàn)

• Amazon API Gateway
• 阿里云 API 網(wǎng)關
• 騰訊云 API 網(wǎng)關

其他方案

• 基于 Netty、非阻塞 IO 模型。
• 基于 Node.js 的方案。這種方案是應用了 Node.js 的非阻塞的特性。
• 基于 Java，如 MuleSoft