微服务外部API集成模式

在当今多样化的客户端环境中，设计应用程序的外部API变得愈发复杂。这些客户端通常对数据有着不同的需求，因此设计适配所有客户端的API成为一项挑战。

直接调用服务的缺点

虽然可以设计API让客户端直接调用服务，但这种方式在微服务架构中很少被采用，主要原因包括以下几点：

多次请求导致低效：客户端需要多次请求才能通过细粒度服务API获取所需数据，这不仅效率低下，还可能导致用户体验不佳。
封装不足：客户端需要了解每个服务及其API，这使得架构和API的更改变得困难。
通信机制复杂：客户端可能无法方便或实际地使用服务所采用的IPC（进程间通信）机制。

因此，长期的向后兼容性不应由后端服务开发人员单独承担。更好的方法是开发一个独立的公共API，而不是直接向第三方公开服务。

API网关的作用

为了解决直接访问服务的缺点，API网关被引入作为一种架构组件。API网关是一个从外部充当应用程序入口点的服务，它负责以下功能：

请求路由：将请求路由到适当的服务。
API组合：通过调用多个服务并聚合结果来满足客户端需求。
协议转换：在客户端友好协议（如HTTP、WebSockets）和服务内部协议（如REST、gRPC）之间进行转换。
跨领域问题处理：如身份验证、监控和速率限制。

API网关类似于面向对象编程中的门面设计模式，它封装了应用程序的内部架构，并为客户端提供统一的API。

API网关的核心功能

请求路由

API网关的主要功能之一是请求路由。它通过参考路由映射，将请求路由到适当的服务。例如，路由映射可以将HTTP方法和路径映射到服务的HTTP URL。像NGINX这样的Web服务器提供了反向代理功能，可用于实现这一功能。

API组合

API网关不仅仅是一个反向代理，它还可以通过API组合来执行API操作。API组合为客户端提供了一个粗粒度的API，使其能够通过单次请求获取所需数据。

API组合模式主要包括以下两种子模式：

链式模式：在这种模式中，服务以链式结构链接，前一个服务的输出作为下一个服务的输入。
分支模式：这是链式模式的扩展版本，服务可以同时与多个服务通信。

协议转换

API网关还可以在不同协议之间进行转换。例如，尽管服务内部可能使用gRPC协议，但API网关可以向外部客户端提供REST API，并在两者之间进行转换。

客户端特定API的设计

API网关可以提供单一的全尺寸API，但这种方法可能无法满足不同客户端的需求。为了解决这一问题，可以采用以下两种方法：

字段选择：允许客户端在请求中指定服务器返回的字段和相关对象（如GraphQL）。
客户端特定API：为每个客户端提供定制化的API，以满足其特定需求。

相比之下，第二种方法更灵活，能够更好地满足客户端的控制需求。

API网关的跨领域问题处理

API网关不仅负责路由和组合，还可以处理以下跨领域问题：

身份验证：验证请求客户端的身份。
授权：检查客户端是否有权限执行特定操作。
速率限制：限制每秒来自特定客户端或所有客户端的请求数量。
缓存：缓存响应以减少对服务的请求数量。
指标收集：收集API使用情况的指标，用于分析和计费。
请求日志记录：记录所有请求以便审计和调试。

API网关的架构

API网关通常采用分层、模块化的架构，主要包括以下两层：

API层：由一个或多个API模块组成，基于客户端需求实现API。
公共层：为外部客户端提供统一的访问入口。

这种架构的主要优点包括：

封装了应用程序的内部结构。
为客户端提供特定的API，减少客户端与应用程序之间的往返请求次数。
简化了客户端代码。

然而，它也存在一些缺点，例如：

需要额外的开发、部署和管理。
可能成为开发瓶颈，因为开发人员需要更新API网关以公开新的服务API。

API网关的实现

目前，有多种现成的服务和产品可以实现API网关功能。此外，也可以使用Web框架自行构建API网关，将请求代理到其他服务。

Spring Cloud Gateway

Spring Cloud Gateway是一个基于Spring Framework、Spring Boot和响应式Web框架Spring WebFlux的API网关框架。它提供了一种简单而全面的方法来完成以下任务：

将请求路由到后端服务。
实现API组合的请求处理。
处理跨领域问题，如身份验证。

总结

API网关作为微服务架构中的关键组件，通过封装内部架构、提供统一接口和处理跨领域问题，显著提升了系统的灵活性和可维护性。尽管它增加了系统的复杂性，但其带来的优势远远超过了缺点。在实际应用中，可以根据需求选择现成的解决方案或自行开发API网关，以满足特定的业务需求。

原文链接: https://learncsdesigns.medium.com/microservices-external-api-integration-patterns-22d1bc866f42

微服务外部API集成模式 | 作者：Neeraj Kushwaha