是滴,小傅哥又要准备搞事情了!这次准备下手API网关项目,因为这是所有互联网大厂都有的一个核心服务,承接着来自用户的滴滴打车、美团外卖、京东购物、微信支付,更是大促期间千万级访问量的核心系统。

🤔 那么它是一个什么样的项目呢?为什么会有它的存在?它是怎么设计实现的呢?都用到了哪些技术栈呢?

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在计算机网络中,网关(Gateway)是转发其他服务器通信数据的服务器,接收从客户端发送来的请求时,它就像自己拥有资源的源服务器一样对请求进行处理。

而API网关也是随着对传统庞大的单体应用(All in one)拆分为众多的微服务(Microservice)以后,所引入的统一通信管理系统。用于运行在外部http请求与内部rpc服务之间的一个流量入口,实现对外部请求的协议转换、参数校验、鉴权、切量、熔断、限流、监控、风控等各类共性的通用服务。

各大厂做网关,其实做的就是一套统一方案。将分布式微服务下的RPC到HTTP通信的同类共性的需求,凝练成通用的组件服务,减少在业务需求场景开发下,非业务需求的同类技术诉求的开发成本。

那么以往没有网关的时候怎么做,基本的做法就是再 RPC 服务之上再开发一个对应的 WEB 服务,这些 WEB 服务可以是 Spring MVC 工程,在 Spring MVC 工程中调用 RPC 服务,最终提供 HTTP 接口给到 H5、Web、小程序、APP 等应用中进行使用。如图 1-1 所示

图 1-1 从传统方式到网关设计

传统开发 WEB 服务的几个问题:

• 问题1:每一个 WEB 应用,都需要与之匹配申请一套工程、域名、机器等资源,一直到部署,研发效率降低,维护成本增加。
• 问题2:每一个 WEB 应用,都会有所涉及共性需求,限流、熔断、降级、切量等诉求,维护代码成本增加。
• 问题3:每一个 WEB 应用,在整个使用生命周期内,都会涉及到文档的维护、工程的调试、联调的诉求,类似刀耕火种一样的开发势必降低研发效率。

所以:综上在微服务下的传统开发所遇到的这些问题,让各个大厂都有了自己自研网关的诉求,包括;阿里、腾讯、百度、美团、京东、网易、亚马逊等,都有自己成熟的 API 网关解决方案。毕竟这可以降低沟通成本、提升研发效率、提升资源利用率。

如果希望实现一个能支撑百亿级吞吐量的网关,那么它就应该是按照分布式架构思维做去中心化设计,支持横向扩展。让每一台网关服务都成为一个算力,把不同的微服务RPC接口,按照权重策略计算动态分配到各个算力组中,做到分布式运算的能力。

此外从设计实现上,要把网关的通信模块、管理服务、SDK、注册中心、运营平台等依次分开单独开发实现,这样才能进行独立的组合包装使用。

这就像为什么 ORM 框架在开发的时候不是与 Spring 强绑定在一起,而是开发一个独立的组件,当需要有 Spring 融合使用的时候,再单独开发一个 Mybatis-Spring 来整合服务。

所以在这里设计网关的时候也是同样的思路,就像官网的通信不应该一开始就把 Netty 相关的服务全部绑定到 Spring 容器,这样即增加了维护成本,也降低了系统的扩展性。

诸如此类的软件架构设计,都会在这套网关微服务架构中体现,整体架构如图 1-2 所示

图 1-2 网关架构设计

整个API网关设计核心内容分为这么五块;

• 第一块:是关于通信的协议处理,也是网关最本质的处理内容。这里需要借助 NIO 框架 Netty 处理 HTTP 请求,并进行协议转换泛化调用到 RPC 服务返回数据信息。
• 第二块:是关于注册中心,这里需要把网关通信系统当做一个算力,每部署一个网关服务,都需要向注册中心注册一个算力。而注册中心还需要接收 RPC 接口的注册,这部分可以是基于 SDK 自动扫描注册也可以是人工介入管理。当 RPC 注册完成后,会被注册中心经过AHP权重计算分配到一组网关算力上进行使用。
• 第三块:是关于路由服务,每一个注册上来的Netty通信服务,都会与他对应提供的分组网关相关联,例如:wg/(a/b/c)/user/... a/b/c 需要匹配到 Nginx 路由配置上,以确保不同的接口调用请求到对应的 Netty 服务上。PS:如果对应错误或者为启动,可能会发生类似B站事故。
• 第四块:责任链下插件模块的调用,鉴权、授信、熔断、降级、限流、切量等,这些服务虽然不算是网关的定义下的内容,但作为共性通用的服务,它们通常也是被放到网关层统一设计实现和使用的。
• 第五块:管理后台,作为一个网关项目少不了一个与之对应的管理后台,用户接口的注册维护、mock测试、日志查询、流量整形、网关管理等服务。

综上系统微服务模块结构如下: