接口调度者——API 网关

背景

我们知道在微服务架构风格中，一个大应用被拆分成为了多个小的服务系统提供出来，这些小的服务他们自成体系，也就是说这些小系统可以拥有自己的数据库，框架甚至语言等，这些小系统通常以提供 Rest Api 风格的接口来被 H5, Android, IOS 以及第三方应用程序调用。

在《浅入浅出消息队列》这一篇文章中，我提到了消息队列是方便服务与服务之间的通信解耦，如下图所示：

那么这时候问题来了，如果一个外部的应用（浏览器、App）要去访问这个大应用怎么办？

很简单啊，直接通过 HTTP 请求不就完了？

问题

真的这么简单吗？我们以淘宝的商品详情页为例：

如上图所示，这个页面包含了视频、库存、商品价格、商品评价等内容，这些数据都来自不同的微服务中，所以没办法像传统单体应用一样依靠数据库的 join 查询来得到最终结果，因此就需要多次调用以检索数据，如下图所示：

这就会引发几个严重的问题：

•不同的客户端设备可能需要不同的数据。Web,H5,APP，需要单独写一套 API•多次客户端请求导致用户体验不佳。移动网络相较于服务于服务间的局域网，有更低的带宽和更高的延时，如果可以同时执行请求倒也还好，但如果客户端要按照顺序执行请求，就会让用户体验变得异常糟糕。•缺乏封装导致前后端不协调。过分的拆分 API，会导致客户端和服务端过度耦合，再加上移动端 APP 的新版本迭代到每个手机用户时需要很久，这样会使后端很难更改服务的 API。

这样显然是不好的设计，因此，本期的“天降猛男”就出现了——API 网关。

API 网关

在介绍 API 网关前，我们先来介绍一个设计模式——外观模式。

外观模式（Facade Pattern）它向现有的系统添加一个接口，来隐藏系统的复杂性。类图如下所示：

之所以要在说 API 网关前说一下外观模式，是因为二者的设计理念是类似的。

和外观模式类似，API 网关封装了应用程序的内部架构，并为其客户端提供 API，他还可能具有其他职责，如身份验证、监控、负载均衡、缓存、请求分片与管理、静态响应处理。下图展示了客户端、API 网关和服务之间的关系。

所有的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。其出现也是侧面贯彻了软件工程中"高内聚，低耦合"的思想。

核心作用

API 网关负责请求路由、API 组合和协议转换。来自外部客户端的所有 API 请求首先会先转到 API 网关，后者再将请求路由到相应的服务。API 网关使用 API 组合模式处理其他请求，调用多个服务并聚合结果。同时他还可以在客户端友好的协议（例如 HTTP）与客户端不友好的协议之间进行转换。

请求路由

当 API 网关收到请求时，随机会查询路由映射，该映射将指定请求路由到哪个服务。例如，路由映射可以将 HTTP 方法和路径映射到服务的 HTTP URL，这一点和 Nginx 提供的反向代理的功能是一样的，后面我们也会对其进行一个比较。

既然有路由映射，那存放在哪就是一个问题了，我们需要为 API 网关设置一个路由映射的存储位置，通过可能会用 zookeeper 等作为注册中心来使用，文末我们也会提一下弊端。

API 组合

除去反向代理这个功能外，API 网关还提供了 API 组合的操作。以上面的淘宝详情页为例，如果我们单独获取视频、商品价格、商品评论等信息，需要发多个请求（getVideo,getPrice,getComments）。

有了 API 网关后我们就可以将 API 接口组合起来，通过一次请求（getItemDetail）来获取需要的信息，如下图所示，这样可以极大的改善由于网络延时导致的差用户体验。

协议转换

API 网关可以为外部客户端提供 RESTful API，即使内部的服务使用混合的通信协议，例如 REST、gRPC 等。这样做的好处是，对于外部客户端而言，服务端更像是一个不可见的黑盒。

API 网关和 Nginx

本质上看 API 网关也是做了请求的转发，那既然 Nginx 也可以做请求转发，这两者有什么区别？

一张图就可以很好的理解了。

Nginx 做负载均衡时，考虑到 API 网关在系统中不止一个（以集群的方式做高可用），我们可以将 Nginx 至于 API 网关前，负责对 API 网关的负载均衡，然后再由网关决定进入到哪个真实的 web 服务器。

这样就可以让两者的分工更加明确：API 网关聚合服务，Nginx 请求转发

API 网关的优缺点

API 网关封装了应用程序的内部结构，使得客户端只需要同网关交互，而不必调用特定的服务。同时 API 网关为每一类客户端提供了特定的 API ，从而减少客户端与应用程序间的交互次数，简化客户端代码的处理。

但就和所有中间件一样，他们都存在一个共同的问题，API 网关的存在使系统增加了一个必须开发、部署和维护的高可用组件。如果这个组件没有处理好，那么 API 网关就会变成了应用的性能瓶颈。

而且为了暴露每个微服务，开发人员必须更新 API 网关，所以就有可能会搭配其他服务发现类的中间件使用，例如 zookeeper，这样就又引入了新的中间件。所以我们需要保证 API 网关的更新过程要尽可能地简单，否则为了更新网关，开发人员将不得不排队等待。

由此可见，API 网关也并不是一颗"银弹"，我们在中间件的选择上还是需要结合项目的实际情况，万不可追求新颖就滥用中间件，适合自己的才是最好的。不过，API 网关虽然仍有不足，但对于大多数现实世界的应用程序而言使用 API 网关是合理的。