api网关和nginx区别(网关和api的区别)

4747 1287 2022-11-13


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「微服务架构」部署NGINX Plus作为API网关,第1部分 - NGINX

了解着名的Nginx服务器(微服务必不可少的东西)如何用作API网关。

现代应用程序体系结构的核心是HTTP API。 HTTP使应用程序能够快速构建并轻松维护。无论应用程序的规模如何,HTTP API都提供了一个通用接口,从单用途微服务到无所不包的整体。通过使用HTTP,支持超大规模Internet属性的Web应用程序交付的进步也可用于提供可靠和高性能的API交付。

有关API网关对微服务应用程序重要性的精彩介绍,请参阅我们博客上的构建微服务:使用API网关。

作为领先的高性能,轻量级反向代理和负载均衡器,NGINX Plus具有处理API流量所需的高级HTTP处理功能。这使得NGINX Plus成为构建API网关的理想平台。在这篇博文中,我们描述了许多常见的API网关用例,并展示了如何配置NGINX Plus以便以高效,可扩展且易于维护的方式处理它们。我们描述了一个完整的配置,它可以构成生产部署的基础。

注意:除非另有说明,否则本文中的所有信息均适用于NGINX Plus和NGINX开源。

API网关的主要功能是为多个API提供单一,一致的入口点,无论它们在后端如何实现或部署。并非所有API都是微服务应用程序。我们的API网关需要管理现有的API,单块和正在部分过渡到微服务的应用程序。

在这篇博文中,我们引用了一个假设的库存管理API,即“仓库API”。我们使用示例配置代码来说明不同的用例。 Warehouse API是一个RESTful API,它使用JSON请求并生成JSON响应。但是,当部署为API网关时,使用JSON不是NGINX Plus的限制或要求; NGINX Plus与API本身使用的架构风格和数据格式无关。

Warehouse API实现为离散微服务的集合,并作为单个API发布。库存和定价资源作为单独的服务实施,并部署到不同的后端。所以API的路径结构是:

例如,要查询当前仓库库存,客户端应用程序会向/ api / warehouse / inventory发出HTTP GET请求。

使用NGINX Plus作为API网关的一个优点是,它可以执行该角色,同时充当现有HTTP流量的反向代理,负载平衡器和Web服务器。如果NGINX Plus已经是应用程序交付堆栈的一部分,那么通常不需要部署单独的API网关。但是,API网关所期望的某些默认行为与基于浏览器的流量的预期不同。出于这个原因,我们将API网关配置与基于浏览器的流量的任何现有(或未来)配置分开。

为实现这种分离,我们创建了一个支持多用途NGINX Plus实例的配置布局,并为通过CI / CD管道自动配置部署提供了便利的结构。 / etc / nginx下的结果目录结构如下所示。

所有API网关配置的目录和文件名都以api_为前缀。这些文件和目录中的每一个都启用API网关的不同特性和功能,并在下面详细说明。

所有NGINX配置都以主配置文件nginx.conf开头。要读入API网关配置,我们在nginx.conf的http块中添加一个指令,该指令引用包含网关配置的文件api_gateway.conf(下面的第28行)。请注意,默认的nginx.conf文件使用include伪指令从conf.d子目录中引入基于浏览器的HTTP配置(第29行)。本博文广泛使用include指令来提高可读性并实现配置某些部分的自动化。

api_gateway.conf文件定义了将NGINX Plus公开为客户端的API网关的虚拟服务器。此配置公开API网关在单个入口点(第13行)发布的所有API,受第16到21行配置的TLS保护。请注意,此配置纯粹是HTTPS - 没有明文HTTP侦听器。我们希望API客户端知道正确的入口点并默认进行HTTPS连接。

此配置是静态的 - 各个API及其后端服务的详细信息在第24行的include伪指令引用的文件中指定。第27到30行处理日志记录默认值和错误处理,并在响应中讨论错误部分如下。

一些API可以在单个后端实现,但是出于弹性或负载平衡的原因,我们通常期望存在多个API。使用微服务API,我们为每个服务定义单独的后端;它们一起作为完整的API。在这里,我们的Warehouse API被部署为两个独立的服务,每个服务都有多个后端。

API网关发布的所有API的所有后端API服务都在api_backends.conf中定义。这里我们在每个块中使用多个IP地址 - 端口对来指示API代码的部署位置,但也可以使用主机名。 NGINX Plus订户还可以利用动态DNS负载平衡,自动将新后端添加到运行时配置中。

配置的这一部分首先定义Warehouse API的有效URI,然后定义用于处理对Warehouse API的请求的公共策略。

Warehouse API定义了许多块。 NGINX Plus具有高效灵活的系统,可将请求URI与配置的一部分进行匹配。通常,请求由最具体的路径前缀匹配,并且位置指令的顺序并不重要。这里,在第3行和第8行,我们定义了两个路径前缀。在每种情况下,$ upstream变量都设置为上游块的名称,该上游块分别代表库存和定价服务的后端API服务。

此配置的目标是将API定义与管理API交付方式的策略分开。为此,我们最小化了API定义部分中显示的配置。在为每个位置确定适当的上游组之后,我们停止处理并使用指令来查找API的策略(第10行)。

使用重写指令将处理移至API策略部分

重写指令的结果是NGINX Plus搜索匹配以/ _warehouse开头的URI的位置块。第15行的位置块使用=修饰符执行完全匹配,从而加快处理速度。

在这个阶段,我们的政策部分非常简单。位置块本身标记为第16行,这意味着客户端无法直接向它发出请求。重新定义$ api_name变量以匹配API的名称,以便它在日志文件中正确显示。最后,请求被代理到API定义部分中指定的上游组,使用$ request_uri变量 - 其中包含原始请求URI,未经修改。

API定义有两种方法 - 广泛而精确。每种API最合适的方法取决于API的安全要求以及后端服务是否需要处理无效的URI。

在warehouse_api_simple.conf中,我们通过在第3行和第8行定义URI前缀来使用Warehouse API的广泛方法。这意味着以任一前缀开头的任何URI都代理到相应的后端服务。使用基于前缀的位置匹配,对以下URI的API请求都是有效的:

如果唯一的考虑是将每个请求代理到正确的后端服务,则广泛的方法提供最快的处理和最紧凑的配置。另一方面,精确的方法使API网关能够通过显式定义每个可用API资源的URI路径来理解API的完整URI空间。采用精确的方法,Warehouse API的以下配置使用精确匹配(=)和正则表达式(〜)的组合来定义每个URI。

此配置更详细,但更准确地描述了后端服务实现的资源。这具有保护后端服务免于格式错误的客户端请求的优点,代价是正常表达式匹配的一些小额外开销。有了这个配置,NGINX Plus接受一些URI并拒绝其他URI无效:

使用精确的API定义,现有的API文档格式可以驱动API网关的配置。可以从OpenAPI规范(以前称为Swagger)自动化NGINX Plus API定义。此博客文章的Gists中提供了用于此目的的示例脚本。

随着API的发展,有时会发生需要更新客户端的重大更改。一个这样的示例是重命名或移动API资源。与Web浏览器不同,API网关无法向其客户端发送命名新位置的重定向(代码301)。幸运的是,当修改API客户端不切实际时,我们可以动态地重写客户端请求。

在下面的示例中,我们可以在第3行看到定价服务以前是作为库存服务的一部分实现的:rewrite指令将对旧定价资源的请求转换为新的定价服务。

动态重写URI意味着当我们最终在第26行代理请求时,我们不能再使用$ request_uri变量(正如我们在warehouse_api_simple.conf的第21行所做的那样)。这意味着我们需要在API定义部分的第9行和第14行使用稍微不同的重写指令,以便在处理切换到策略部分时保留URI。

HTTP API和基于浏览器的流量之间的主要区别之一是如何将错误传达给客户端。当NGINX Plus作为API网关部署时,我们将其配置为以最适合API客户端的方式返回错误。

顶级API网关配置包括一个定义如何处理错误响应的部分。

第27行的指令指定当请求与任何API定义都不匹配时,NGINX Plus会返回错误而不是默认错误。此(可选)行为要求API客户端仅向API文档中包含的有效URI发出请求,并防止未经授权的客户端发现通过API网关发布的API的URI结构。

第28行指的是后端服务本身产生的错误。未处理的异常可能包含我们不希望发送到客户端的堆栈跟踪或其他敏感数据。此配置通过向客户端发送标准化错误来进一步提供保护。

完整的错误响应列表在第29行的include伪指令引用的单独配置文件中定义,其前几行如下所示。如果首选不同的错误格式,并且通过更改第30行上的default_type值以匹配,则可以修改此文件。您还可以在每个API的策略部分中使用单独的include指令来定义一组覆盖默认值的错误响应。

有了这种配置,客户端对无效URI的请求就会收到以下响应。

在没有某种形式的身份验证的情况下发布API以保护它们是不常见的。 NGINX Plus提供了几种保护API和验证API客户端的方法。有关基于IP地址的访问控制列表(ACL),数字证书身份验证和HTTP基本身份验证的信息,请参阅文档。在这里,我们专注于API特定的身份验证方法。

API密钥身份验证

API密钥是客户端和API网关已知的共享密钥。它们本质上是作为长期凭证发布给API客户端的长而复杂的密码。创建API密钥很简单 - 只需编码一个随机数,如本例所示。

在顶级API网关配置文件api_gateway.conf的第6行,我们包含一个名为api_keys.conf的文件,其中包含每个API客户端的API密钥,由客户端名称或其他描述标识。

API密钥在块中定义。 map指令有两个参数。第一个定义了API密钥的位置,在本例中是在$ http_apikey变量中捕获的客户端请求的apikey HTTP头。第二个参数创建一个新变量($ api_client_name)并将其设置为第一个参数与键匹配的行上的第二个参数的值。

例如,当客户端提供API密钥7B5zIqmRGXmrJTFmKa99vcit时,$ api_client_name变量设置为client_one。此变量可用于检查经过身份验证的客户端,并包含在日志条目中以进行更详细的审核。

地图块的格式很简单,易于集成到自动化工作流程中,从现有的凭证存储生成api_keys.conf文件。 API密钥身份验证由每个API的策略部分强制执行。

客户端应在apikey HTTP头中显示其API密钥。如果此标头丢失或为空(第20行),我们发送401响应以告知客户端需要进行身份验证。第23行处理API键与地图块中的任何键都不匹配的情况 - 在这种情况下,api_keys.conf第2行的默认参数将$ api_client_name设置为空字符串 - 我们发送403响应告诉身份验证失败的客户端。

有了这个配置,Warehouse API现在可以实现API密钥身份验证。

JWT身份验证

JSON Web令牌(JWT)越来越多地用于API身份验证。原生JWT支持是NGINX Plus独有的,可以在我们的博客上验证JWT,如使用JWT和NGINX Plus验证API客户端中所述。

本系列的第一篇博客详细介绍了将NGINX Plus部署为API网关的完整解决方案。可以从我们的GitHub Gist仓库查看和下载此博客中讨论的完整文件集。本系列的下一篇博客将探讨更高级的用例,以保护后端服务免受恶意或行为不端的客户端的攻击。

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昆明java培训学校告诉你API网关设置基础知识?


如果大家了解网络构成的话,对于网关应该就不会陌生了,今天我们就一起来了解一下,API网关的一些基础知识,希望对大家以后的服务器开发工作有所帮助,下面就开始今天的主要内容吧。

一、API网关产生背景

在微服务的架构中,一个大的应用会被拆分成多个小的单一的服务提供出来,这些小的服务有自己的处理,有自己的数据库(也可以共用),也许语言也是不一样的,他们可以部署在一个或多个服务器上,其实也就是对复杂的应用进行了解耦,那为什么微服务需要API网关呢?

我们看看微服务后产生的问题:

客户端需要知道多个服务地址

通用的功能怎么处理?例如鉴权、流量控制、日志等

以前一个功能可能是一次请求就可以完成,现在可能要多个服务一起进行才可以,那如何减少客户端请求的时间呢?

由于以上几点的问题,所以在所有的服务前面还需要定义一个代理,即API网关,所有的客户端请求都必须经过API网关代理到真实的服务地址,这也可以有效的避免真实地址的暴露,同时API网关也可以集成鉴权、流量控制、日志、API聚合、黑白名单等。

二、kong的介绍

Kong是由Mashape开发的并且于2015年开源的一款API网关框架,基于nginx以及OpenResty研发,主要特点是高性能以及其强大的扩展性,由于本身是基于nginx进行开发,因此网上很多关于nginx的调优等资料都可以用到kong的上面,包括负载均衡、或者充当web服务器等

kong的扩展是通过插件机制进行的,并且也提供了插件的定制示例方法,插件定义了一个请求从进入到反馈到客户端的整个生命周期,所以电脑培训认为可以满足大部分的定制需求,本身kong也已经集成了相当多的插件,包括CORS跨域、logging、限流、转发、健康检查、熔断等,API聚合功能从github上看也已经进入开发阶段。

API网关从入门到放弃

假设你正在开发一个电商网站,那么这里会涉及到很多后端的微服务,比如会员、商品、推荐服务等等。

那么这里就会遇到一个问题,APP/Browser怎么去访问这些后端的服务? 如果业务比较简单的话,可以给每个业务都分配一个独立的域名(),但这种方式会有几个问题:

更好的方式是采用API网关,实现一个API网关接管所有的入口流量,类似Nginx的作用,将所有用户的请求转发给后端的服务器,但网关做的不仅仅只是简单的转发,也会针对流量做一些扩展,比如鉴权、限流、权限、熔断、协议转换、错误码统一、缓存、日志、监控、告警等,这样将通用的逻辑抽出来,由网关统一去做,业务方也能够更专注于业务逻辑,提升迭代的效率。

通过引入API网关,客户端只需要与API网关交互,而不用与各个业务方的接口分别通讯,但多引入一个组件就多引入了一个潜在的故障点,因此要实现一个高性能、稳定的网关,也会涉及到很多点。

API 注册

业务方如何接入网关?一般来说有几种方式。

协议转换

内部的API可能是由很多种不同的协议实现的,比如HTTP、Dubbo、GRPC等,但对于用户来说其中很多都不是很友好,或者根本没法对外暴露,比如Dubbo服务,因此需要在网关层做一次协议转换,将用户的HTTP协议请求,在网关层转换成底层对应的协议,比如HTTP - Dubbo, 但这里需要注意很多问题,比如参数类型,如果类型搞错了,导致转换出问题,而日志又不够详细的话,问题会很难定位。

服务发现

网关作为流量的入口,负责请求的转发,但首先需要知道转发给谁,如何寻址,这里有几种方式:

服务调用

网关由于对接很多种不同的协议,因此可能需要实现很多种调用方式,比如HTTP、Dubbo等,基于性能原因,最好都采用异步的方式,而Http、Dubbo都是支持异步的,比如apache就提供了基于NIO实现的异步HTTP客户端。

因为网关会涉及到很多异步调用,比如拦截器、HTTP客户端、dubbo、redis等,因此需要考虑下异步调用的方式,如果基于回调或者future的话,代码嵌套会很深,可读性很差,可以参考zuul和spring cloud gateway的方案,基于响应式进行改造。

优雅下线

性能

网关作为所有流量的入口,性能是重中之重,早期大部分网关都是基于同步阻塞模型构建的,比如Zuul 1.x。但这种同步的模型我们都知道,每个请求/连接都会占用一个线程,而线程在JVM中是一个很重的资源,比如Tomcat默认就是200个线程,如果网关隔离没有做好的话,当发生网络延迟、FullGC、第三方服务慢等情况造成上游服务延迟时,线程池很容易会被打满,造成新的请求被拒绝,但这个时候其实线程都阻塞在IO上,系统的资源被没有得到充分的利用。另外一点,容易受网络、磁盘IO等延迟影响。需要谨慎设置超时时间,如果设置不当,且服务隔离做的不是很完善的话,网关很容易被一个慢接口拖垮。

而异步化的方式则完全不同,通常情况下一个CPU核启动一个线程即可处理所有的请求、响应。一个请求的生命周期不再固定于一个线程,而是会分成不同的阶段交由不同的线程池处理,系统的资源能够得到更充分的利用。而且因为线程不再被某一个连接独占,一个连接所占用的系统资源也会低得多,只是一个文件描述符加上几个监听器等,而在阻塞模型中,每条连接都会独占一个线程,而线程是一个非常重的资源。对于上游服务的延迟情况,也能够得到很大的缓解,因为在阻塞模型中,慢请求会独占一个线程资源,而异步化之后,因为单条连接所占用的资源变的非常低,系统可以同时处理大量的请求。

如果是JVM平台,Zuul 2、Spring Cloud gateway等都是不错的异步网关选型,另外也可以基于Netty、Spring Boot2.x的webflux、vert.x或者servlet3.1的异步支持进行自研。

缓存

对于一些幂等的get请求,可以在网关层面根据业务方指定的缓存头做一层缓存,存储到Redis等二级缓存中,这样一些重复的请求,可以在网关层直接处理,而不用打到业务线,降低业务方的压力,另外如果业务方节点挂掉,网关也能够返回自身的缓存。

限流

限流对于每个业务组件来说,可以说都是一个必须的组件,如果限流做不好的话,当请求量突增时,很容易导致业务方的服务挂掉,比如双11、双12等大促时,接口的请求量是平时的数倍,如果没有评估好容量,又没有做限流的话,很容易服务整个不可用,因此需要根据业务方接口的处理能力,做好限流策略,相信大家都见过淘宝、百度抢红包时的降级页面。

因此一定要在接入层做好限流策略,对于非核心接口可以直接将降级掉,保障核心服务的可用性,对于核心接口,需要根据压测时得到的接口容量,制定对应的限流策略。限流又分为几种:

稳定性

稳定性是网关非常重要的一环,监控、告警需要做的很完善才可以,比如接口调用量、响应时间、异常、错误码、成功率等相关的监控告警,还有线程池相关的一些,比如活跃线程数、队列积压等,还有些系统层面的,比如CPU、内存、FullGC这些基本的。

网关是所有服务的入口,对于网关的稳定性的要求相对于其他服务会更高,最好能够一直稳定的运行,尽量少重启,但当新增功能、或者加日志排查问题时,不可避免的需要重新发布,因此可以参考zuul的方式,将所有的核心功能都基于不同的拦截器实现,拦截器的代码采用Groovy编写,存储到数据库中,支持动态加载、编译、运行,这样在出了问题的时候能够第一时间定位并解决,并且如果网关需要开发新功能,只需要增加新的拦截器,并动态添加到网关即可,不需要重新发布。

熔断降级

熔断机制也是非常重要的一项。若某一个服务挂掉、接口响应严重超时等发生,则可能整个网关都被一个接口拖垮,因此需要增加熔断降级,当发生特定异常的时候,对接口降级由网关直接返回,可以基于Hystrix或者Resilience4j实现。

日志

由于所有的请求都是由网关处理的,因此日志也需要相对比较完善,比如接口的耗时、请求方式、请求IP、请求参数、响应参数(注意脱敏)等,另外由于可能涉及到很多微服务,因此需要提供一个统一的traceId方便关联所有的日志,可以将这个traceId置于响应头中,方便排查问题。

隔离

比如线程池、http连接池、redis等应用层面的隔离,另外也可以根据业务场景,将核心业务部署带单独的网关集群,与其他非核心业务隔离开。

网关管控平台

这块也是非常重要的一环,需要考虑好整个流程的用户体验,比如接入到网关的这个流程,能不能尽量简化、智能,比如如果是dubbo接口,我们可以通过到git仓库中获取源码、解析对应的类、方法,从而实现自动填充,尽量帮用户减少操作;另外接口一般是从测试-预发-线上,如果每次都要填写一遍表单会非常麻烦,我们能不能自动把这个事情做掉,另外如果网关部署到了多个可用区、甚至不同的国家,那这个时候,我们还需要接口数据同步功能,不然用户需要到每个后台都操作一遍,非常麻烦。

这块个人的建议是直接参考阿里云、aws等提供的网关服务即可,功能非常全面。

其他

其他还有些需要考虑到的点,比如接口mock,文档生成、sdk代码生成、错误码统一、服务治理相关的等,这里就不累述了。

目前的网关还是中心化的架构,所有的请求都需要走一次网关,因此当大促或者流量突增时,网关可能会成为性能的瓶颈,而且当网关接入的大量接口的时候,做好流量评估也不是一项容易的工作,每次大促前都需要跟业务方一起针对接口做压测,评估出大致的容量,并对网关进行扩容,而且网关是所有流量的入口,所有的请求都是由网关处理,要想准确的评估出容量很复杂。可以参考目前比较流行的ServiceMesh,采用去中心化的方案,将网关的逻辑下沉到sidecar中,

sidecar和应用部署到同一个节点,并接管应用流入、流出的流量,这样大促时,只需要对相关的业务压测,并针对性扩容即可,另外升级也会更平滑,中心化的网关,即使灰度发布,但是理论上所有业务方的流量都会流入到新版本的网关,如果出了问题,会影响到所有的业务,但这种去中心化的方式,可以先针对非核心业务升级,观察一段时间没问题后,再全量推上线。另外ServiceMesh的方案,对于多语言支持也更友好。

网关和nginx区别

网关是连接2个网络的门,要从一个网络去另外一个网络必须通过网关

NGINX是软件,可做服务器软件也可以做反向代理软件。



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