引言

API Gateway負責請求轉發、合成和協議轉換。所有來自客戶端的請求都要先經過API Gateway，然后路由這些請求到對應的微服務。API Gateway將經常通過調用多個微服務來處理一個請求以及聚合多個服務的結果。它可以在web協議與內部使用的非Web友好型協議間進行轉換，如HTTP協議、WebSocket協議。

簡述

API Gateway

API Gateway可以提供給客戶端一個定制化的API。它暴露一個粗粒度API給移動客戶端。以產品最終頁這個使用場景為例。API Gateway提供一個端點（/productdetails?productid=xxx）使得移動客戶端可以在一個請求中檢索到產品最終頁的全部數據。API Gateway通過調用多個服務來處理這一個請求并返回結果，涉及產品信息、推薦、評論等。

一個很好的API Gateway例子是 Netfix API Gateway 。Netflix流服務提供數百個不同的微服務，包括電視、機頂盒、智能手機、游戲系統、平板電腦等。起初，Netflix視圖提供一個 適用全場景 的API。但是，他們發現這種形式不好用，因為涉及到各式各樣的設備以及它們獨特的需求。現在，他們采用一個API Gateway來提供容錯性高的API，針對不同類型設備有相應代碼。事實上，一個適配器處理一個請求平均要調用6到8個后端服務。Netflix API Gateway每天處理數十億的請求。

實現一個API Gateway

既然我們已經知道了采用API Gateway的動機和優缺點，下面來看在設計它時需要考慮哪些事情。

性能和可擴展性

只有少數公司需要處理像Netflix那樣的規模，每天需要處理數十億的請求。但是，對于大多數應用，API Gateway的性能和可擴展性也是非常重要的。因此，創建一個支持同步、非阻塞I/O的API Gateway是有意義的。已經有不同的技術可以用來實現一個可擴展的API Gateway。在JVM上，采用基于NIO技術的框架，如Netty，Vertx，Spring Reactor或者JBoss Undertow。Node.js是一個非JVM的流行平臺，它是一個在Chrome的JavaScript引擎基礎上建立的平臺。一個可選的方案是NGINX Plus。NGINX Plus提供一個成熟的、可擴展的、高性能web服務器和反向代理，它們均容易部署、配置和二次開發。NGINX Plus可以管理授權、權限控制、負載均衡、緩存并提供應用健康檢查和監控。

采用反應性編程模型

對于有些請求，API Gateway可以通過直接路由請求到對應的后端服務上的方式來處理。對于另外一些請求，它需要調用多個后端服務并合并結果來處理。對于一些請求，例如產品最終頁面請求，發給后端服務的請求是相互獨立的。為了最小化響應時間，API Gateway應該并發的處理相互獨立的請求。但是，有時候請求之間是有依賴的。API Gateway可能需要先通過授權服務來驗證請求，然后在路由到后端服務。類似的，為了獲得客戶的產品愿望清單，需要先獲取該用戶的資料，然后返回清單上產品的信息。這樣的一個API 組件是Netflix Video Grid。

利用傳統的同步回調方法來實現API合并的代碼會使得你進入回調函數的噩夢中。這種代碼將非常難度且難以維護。一個優雅的解決方案是采用反應性編程模式來實現。類似的反應抽象實現有Scala的Future，Java8的CompletableFuture和JavaScript的Promise。基于微軟.Net平臺的有Reactive Extensions(Rx)。Netflix為JVM環境創建了RxJava來使用他們的API Gateway。同樣地，JavaScript平臺有RxJS，可以在瀏覽器和Node.js平臺上運行。采用反應編程方法可以幫助快速實現一個高效的API Gateway代碼。

服務調用

一個基于微服務的應用是一個分布式系統，并且必須采用線程間通信的機制。有兩種線程間通信的方法。一種是采用同步機制，基于消息的方法。這類的實現方法有JMS和AMQP。另外的，例如Zeromq屬于服務間直接通信。還有一種線程間通信采用異步機制，例如Thrift和HTTP。事實上一個系統會同時采用同步和異步兩種機制。由于它的實現方式有很多種，因此API Gateway就需要支持多種通信方式。

服務發現

API Gateway需要知道每一個微服務的IP和端口。在傳統應用中，你可能會硬編碼這些地址，但是在現在云基礎的微服務應用中，這將是個簡單的問題。基礎服務通常會采用靜態地址，可以采用操作系統環境變量來指定。但是，探測應用服務的地址就沒那么容易了。應用服務通常動態分配地址和端口。同樣的，由于擴展或者升級，服務的實例也會動態的改變。因此，API Gateway需要采用系統的服務發現機制，要么采用服務端發現，要么是客戶端發現。后續的一篇文章將會更詳細的介紹這部分。如果采用客戶端發現服務，API Gateway必須要去查詢服務注冊處，也就是微服務實例地址的數據庫。

處理部分失敗

在實現API Gateway過程中，另外一個需要考慮的問題就是部分失敗。這個問題發生在分布式系統中當一個服務調用另外一個服務超時或者不可用的情況。API Gateway不應該被阻斷并處于無限期等待下游服務的狀態。但是，如何處理這種失敗依賴于特定的場景和具體服務。例如，如果是在產品詳情頁的推薦服務模塊無響應，那么API Gateway應該返回剩下的其他信息給用戶，因為這些信息也是有用的。推薦部分可以返回空，也可以返回固定的頂部10個給用戶。但是，如果是產品信息服務無響應，那么API Gateway就應該給客戶端返回一個錯誤。

在緩存有效的時候，API Gateway應該能夠返回緩存。例如，由于產品價格變化并不頻繁，API Gateway在價格服務不可用時應該返回緩存中的數值。這類數據可以由API Gateway自身來緩存，也可以由Redis或Memcached這類外部緩存實現。通過返回緩存數據或者默認數據，API Gateway來確保系統錯誤不影響到用戶體驗。

Netflix Hystrix對于實現遠程服務調用代碼來說是一個非常好用的庫。Hystrix記錄那些超過預設定的極限值的調用。它實現了circuit break模式，使得可以將客戶端從無響應服務的無盡等待中停止。如果一個服務的錯誤率超過預設值，Hystrix將中斷服務，并且在一段時間內所有請求立刻失效。Hystrix可以為請求失敗定義一個fallback操作，例如讀取緩存或者返回默認值。如果你在用JVM，就應該考慮使用Hystrix。如果你采用的非JVM環境，那么應該考慮采用類似功能的庫。

總結

以 上就是我對Java開發大型互聯網微服務構建-實現一個API Gateway服務器問題及其優化總結，分享給大家，覺得收獲的話可以點個關注收藏轉發一波喔，謝謝大佬們支持！

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