Puerta de enlace API frontend: Malla de servicio y enrutamiento para aplicaciones web modernas

En el panorama actual de las aplicaciones web complejas, una arquitectura bien definida es crucial para la escalabilidad, el mantenimiento y la seguridad. Uno de los componentes clave de esta arquitectura es la puerta de enlace API frontend (a veces denominada Backend para Frontend o BFF). Esta publicación de blog profundiza en el concepto de puertas de enlace API frontend, explorando su papel en una malla de servicio y varias estrategias de enrutamiento.

¿Qué es una puerta de enlace API frontend?

Una puerta de enlace API frontend actúa como un proxy inverso y un único punto de entrada para que las aplicaciones cliente (por ejemplo, navegadores web, aplicaciones móviles) interactúen con múltiples servicios de backend. Desacopla el frontend de las complejidades de la arquitectura del backend, simplificando el desarrollo y mejorando la experiencia del usuario.

En lugar de que la aplicación frontend llame directamente a múltiples servicios de backend, realiza una única solicitud a la puerta de enlace API. La puerta de enlace luego enruta la solicitud a los servicios de backend apropiados, agrega las respuestas si es necesario y devuelve una respuesta unificada al cliente.

Responsabilidades clave de una puerta de enlace API frontend:

• Enrutamiento de solicitudes: Dirigir las solicitudes entrantes a los servicios de backend apropiados en función de reglas predefinidas.
• Transformación de solicitudes: Modificar el formato de la solicitud para que sea compatible con el servicio de backend.
• Agregación de respuestas: Combinar respuestas de múltiples servicios de backend en una sola respuesta para el cliente.
• Autenticación y autorización: Verificar la identidad del usuario y asegurar que tenga los permisos necesarios para acceder a los recursos solicitados.
• Limitación de velocidad y estrangulamiento: Proteger los servicios de backend de la sobrecarga al limitar la cantidad de solicitudes de un solo cliente o dirección IP.
• Caché: Almacenar datos a los que se accede con frecuencia para reducir la latencia y mejorar el rendimiento.
• Observabilidad: Proporcionar métricas, registros y rastreos para monitorear la salud y el rendimiento del sistema.
• Traducción de protocolo: Traducir entre diferentes protocolos (por ejemplo, HTTP/1.1 a HTTP/2, REST a gRPC).
• Seguridad: Implementar políticas de seguridad como CORS, terminación SSL y validación de entrada.

El papel de una malla de servicio

Una malla de servicio es una capa de infraestructura que gestiona la comunicación de servicio a servicio dentro de una arquitectura de microservicios. Proporciona funciones como la gestión del tráfico, la observabilidad y la seguridad sin requerir cambios en el código de la aplicación.

Si bien una puerta de enlace API frontend maneja la comunicación entre la aplicación cliente y el backend, una malla de servicio se centra en la comunicación interna *entre* microservicios. Trabajan juntos para proporcionar una solución integral para gestionar el tráfico y garantizar la fiabilidad de todo el sistema.

Cómo la malla de servicio complementa una puerta de enlace API frontend:

• Observabilidad mejorada: La malla de servicio proporciona métricas detalladas y datos de seguimiento para toda la comunicación de servicio a servicio, lo que le permite identificar cuellos de botella de rendimiento y solucionar problemas más fácilmente. La puerta de enlace API frontend ofrece información sobre el rendimiento del lado del cliente y los patrones de solicitud.
• Seguridad mejorada: La malla de servicio puede aplicar políticas de seguridad como TLS mutuo y control de acceso a nivel de servicio, lo que mejora aún más la seguridad general del sistema. La puerta de enlace API frontend maneja la autenticación y autorización en el borde.
• Gestión de tráfico avanzada: La malla de servicio le permite implementar técnicas avanzadas de gestión de tráfico, como implementaciones de canarios, implementaciones azul-verde y pruebas A/B. La puerta de enlace API frontend puede enrutar el tráfico a diferentes versiones de la aplicación en función de los atributos del usuario o la ubicación geográfica.
• Resiliencia: La malla de servicio proporciona funciones como reintentos, interruptores de circuito y equilibrio de carga para mejorar la resiliencia del sistema. La puerta de enlace API frontend puede implementar mecanismos de respaldo para manejar fallas en los servicios de backend.

Las tecnologías de malla de servicio populares incluyen Istio, Linkerd y Consul Connect.

Estrategias de enrutamiento para puertas de enlace API frontend

Elegir la estrategia de enrutamiento correcta es crucial para optimizar el rendimiento, la seguridad y el mantenimiento. Estas son algunas estrategias de enrutamiento comunes utilizadas en las puertas de enlace API frontend:

1. Enrutamiento basado en ruta

Esta es la estrategia de enrutamiento más simple, donde las solicitudes se enrutan en función de la ruta de la URL. Por ejemplo:

• /usuarios -> Servicio de usuario
• /productos -> Servicio de producto
• /pedidos -> Servicio de pedidos

El enrutamiento basado en ruta es fácil de implementar y entender, pero puede volverse complejo si la estructura de la URL no está bien definida o si hay rutas superpuestas.

2. Enrutamiento basado en encabezado

Esta estrategia enruta las solicitudes en función de los valores de los encabezados HTTP. Esto puede ser útil para enrutar solicitudes en función del tipo de dispositivo del usuario, el idioma o el estado de autenticación. Por ejemplo, podría usar el encabezado `Accept-Language` para enrutar las solicitudes a una versión localizada de la aplicación.

Ejemplo:

Si el encabezado de la solicitud `X-Región: UE` está presente, la solicitud se enruta al centro de datos europeo. Si `X-Región: EE. UU.` está presente, se enruta al centro de datos de EE. UU. Esto permite el cumplimiento de la soberanía de los datos.

3. Enrutamiento basado en parámetros de consulta

Esta estrategia enruta las solicitudes en función de los valores de los parámetros de consulta en la URL. Esto puede ser útil para enrutar solicitudes en función de funciones específicas o versiones experimentales de la aplicación.

Ejemplo:

Una plataforma de juegos podría usar esto. La URL `https://ejemplo.com/juego?versión=beta` podría dirigir al usuario a un servidor de prueba beta para el juego, mientras que `https://ejemplo.com/juego?versión=estable` conduciría al entorno de producción.

4. Enrutamiento basado en método

Esta estrategia enruta las solicitudes en función del método HTTP (por ejemplo, GET, POST, PUT, DELETE). Esto se usa comúnmente en las API RESTful para mapear diferentes métodos a diferentes servicios o operaciones de backend.

5. Enrutamiento basado en contenido

Esta estrategia enruta las solicitudes en función del contenido del cuerpo de la solicitud. Esto puede ser útil para enrutar solicitudes en función del formato de datos (por ejemplo, JSON, XML) o el tipo de solicitud (por ejemplo, crear un usuario, actualizar un producto). Esto generalmente implica un análisis más complejo y puede introducir latencia.

Ejemplo:

Una plataforma de comercio electrónico puede enrutar las solicitudes que contienen una carga útil del carrito de compras a un servicio de 'Pago', mientras que enruta las solicitudes que contienen detalles del producto a un servicio de 'Información del producto'.

6. Enrutamiento ponderado

El enrutamiento ponderado se utiliza para distribuir el tráfico entre múltiples servicios de backend en función de los pesos predefinidos. Esto se usa comúnmente para implementaciones de canarios o pruebas A/B, donde desea implementar gradualmente una nueva versión de la aplicación a un pequeño porcentaje de usuarios.

Ejemplo:

Podría enrutar el 90% del tráfico a la versión existente de una aplicación y el 10% a la nueva versión. A medida que monitorea el rendimiento de la nueva versión, puede aumentar gradualmente el peso hasta que maneje todo el tráfico.

7. Enrutamiento geográfico (Geo-Routing)

Este enfoque utiliza la ubicación geográfica del cliente (derivada de la dirección IP u otros medios) para enrutar las solicitudes a la instancia del servicio de backend más cercana o más adecuada. Esto minimiza la latencia y mejora el rendimiento para los usuarios en diferentes regiones. Esto es vital para las aplicaciones distribuidas globalmente.

Ejemplo:

Un servicio de transmisión podría enrutar a los usuarios en Europa a servidores ubicados en Europa y a los usuarios en América del Norte a servidores en América del Norte.

8. Enrutamiento basado en usuario

Las decisiones de enrutamiento se basan en el usuario autenticado. Diferentes grupos de usuarios pueden tener acceso a diferentes funciones o versiones de la aplicación. Esto permite experiencias personalizadas y lanzamientos de funciones controladas.

Ejemplo:

Los suscriptores premium que pagan podrían ser enrutados a servidores con menor latencia, mientras que los usuarios gratuitos se dirigen a la infraestructura estándar.

Beneficios de usar una puerta de enlace API frontend

La implementación de una puerta de enlace API frontend ofrece varias ventajas significativas:

• Rendimiento mejorado: Al agregar solicitudes y almacenar datos en caché, la puerta de enlace API puede reducir la cantidad de solicitudes a los servicios de backend, mejorando el rendimiento general y reduciendo la latencia.
• Desarrollo frontend simplificado: La puerta de enlace API desacopla el frontend del backend, lo que permite a los desarrolladores frontend centrarse en la creación de la interfaz de usuario sin preocuparse por las complejidades de la arquitectura del backend.
• Seguridad mejorada: La puerta de enlace API puede hacer cumplir políticas de seguridad como autenticación, autorización y limitación de velocidad, protegiendo los servicios de backend de ataques maliciosos.
• Escalabilidad incrementada: La puerta de enlace API puede distribuir el tráfico entre múltiples servicios de backend, lo que permite que el sistema se escale más fácilmente para manejar el aumento de la carga.
• Gestión centralizada de API: La puerta de enlace API proporciona un punto central para administrar y monitorear las API, lo que facilita el seguimiento del uso, la identificación de problemas y la aplicación de políticas.
• Frontend tecnológicamente agnóstico: El equipo de frontend se vuelve mucho más flexible a la hora de elegir nuevas tecnologías para construir las interfaces de usuario, porque no tienen que preocuparse por el backend.

Elegir la tecnología adecuada

Se pueden usar varias tecnologías para implementar una puerta de enlace API frontend, cada una con sus propias fortalezas y debilidades. Algunas opciones populares incluyen:

• NGINX: Un servidor web y proxy inverso de alto rendimiento que se puede configurar como una puerta de enlace API.
• HAProxy: Otro equilibrador de carga y proxy inverso de código abierto popular.
• Kong: Una puerta de enlace API de código abierto construida sobre NGINX.
• Tyk: Una puerta de enlace API de código abierto con funciones integradas de gestión de API.
• Plataformas de gestión de API (por ejemplo, Apigee, Mulesoft): Plataformas comerciales que proporcionan un conjunto completo de funciones para gestionar y proteger las API. Estas suelen incluir análisis de API, portales para desarrolladores y capacidades de monetización.
• Soluciones del proveedor de la nube (por ejemplo, AWS API Gateway, Azure API Management, Google Cloud API Gateway): Servicios de puerta de enlace API basados ​​en la nube ofrecidos por los principales proveedores de la nube. Estos servicios están estrechamente integrados con el ecosistema del proveedor de la nube y ofrecen escalabilidad, seguridad y facilidad de uso.
• Puertas de enlace GraphQL (por ejemplo, Apollo Gateway, StepZen): Puertas de enlace especializadas diseñadas para API GraphQL, que ofrecen funciones como la composición y federación de esquemas.

Al elegir una tecnología, considere factores como el rendimiento, la escalabilidad, la seguridad, la facilidad de uso y el costo. También debe considerar su infraestructura y experiencia existentes. Si ya está utilizando NGINX para otros propósitos, podría ser una buena opción usarlo también como su puerta de enlace API. Si necesita funciones de gestión de API más avanzadas, una plataforma comercial de gestión de API podría ser una mejor opción.

Consideraciones de implementación

La implementación de una puerta de enlace API frontend requiere una cuidadosa planificación y ejecución. Aquí hay algunas consideraciones importantes:

• Diseño de API: Diseñe sus API teniendo en cuenta el frontend. Considere las necesidades de las aplicaciones cliente y diseñe API que sean fáciles de usar y eficientes.
• Autenticación y autorización: Implemente mecanismos sólidos de autenticación y autorización para proteger sus servicios de backend del acceso no autorizado. Considere el uso de protocolos estándar de la industria como OAuth 2.0 y OpenID Connect.
• Manejo de errores: Implemente el manejo de errores adecuado para proporcionar mensajes de error informativos a las aplicaciones cliente. Use códigos y mensajes de error consistentes para que sea más fácil para los desarrolladores depurar problemas.
• Monitoreo y registro: Implemente un monitoreo y registro completos para rastrear el estado y el rendimiento de la puerta de enlace API y los servicios de backend. Use herramientas como Prometheus, Grafana y ELK stack para recopilar y analizar métricas y registros.
• Limitación de velocidad y estrangulamiento: Implemente la limitación de velocidad y el estrangulamiento para proteger sus servicios de backend de la sobrecarga. Defina límites apropiados en función de la capacidad de sus servicios de backend y los patrones de tráfico esperados.
• Caché: Implemente el almacenamiento en caché para reducir la latencia y mejorar el rendimiento. Use una estrategia de almacenamiento en caché que sea apropiada para su aplicación, como el almacenamiento en caché basado en contenido o el almacenamiento en caché basado en el tiempo.
• Pruebas: Pruebe a fondo la puerta de enlace API y los servicios de backend para asegurarse de que funcionen correctamente. Use herramientas de prueba automatizadas para ejecutar pruebas unitarias, pruebas de integración y pruebas de extremo a extremo.
• Documentación: Cree documentación clara y completa para sus API. Use herramientas como Swagger/OpenAPI para generar documentación de API automáticamente. La documentación debe explicar claramente los puntos finales de la API, los parámetros de solicitud, los formatos de respuesta y los códigos de error.
• Endurecimiento de la seguridad: Revise y actualice periódicamente la configuración de seguridad de la puerta de enlace API y los servicios de backend. Aplique parches de seguridad de inmediato y siga las mejores prácticas de seguridad.

Ejemplos del mundo real

• Plataforma de comercio electrónico: Una gran plataforma de comercio electrónico utiliza una puerta de enlace API frontend para agregar datos de varios servicios de backend, como el catálogo de productos, la gestión de pedidos y el procesamiento de pagos. La puerta de enlace también maneja la autenticación y autorización, lo que garantiza el acceso seguro a los datos del cliente.
• Servicio de transmisión de medios: Un servicio de transmisión de medios utiliza una puerta de enlace API frontend para enrutar las solicitudes a diferentes redes de entrega de contenido (CDN) en función de la ubicación del usuario. La puerta de enlace también maneja la transcodificación y la optimización de contenido, lo que garantiza una experiencia de transmisión fluida para los usuarios en diferentes dispositivos.
• Institución financiera: Una institución financiera utiliza una puerta de enlace API frontend para exponer las API a las aplicaciones de banca móvil. La puerta de enlace maneja la autenticación, autorización y encriptación de datos, lo que garantiza la seguridad de los datos financieros confidenciales.
• Red social global: Una red social global utiliza el enrutamiento geográfico con su puerta de enlace API frontend para dirigir a los usuarios al centro de datos más cercano a ellos, lo que reduce la latencia y mejora la experiencia del usuario, especialmente para las cargas de imágenes y video.

Tendencias futuras

• Puertas de enlace API sin servidor: El auge de la informática sin servidor está llevando al desarrollo de puertas de enlace API sin servidor que pueden escalar y gestionar automáticamente el tráfico de API sin requerir ninguna gestión de infraestructura. Los ejemplos incluyen las funciones de AWS Lambda integradas con API Gateway.
• Federación GraphQL: La federación GraphQL le permite combinar múltiples API GraphQL en una única API unificada. Esto puede simplificar el desarrollo frontend y mejorar el rendimiento al reducir la cantidad de solicitudes a los servicios de backend. Las soluciones como Apollo Federation son cada vez más populares.
• Puertas de enlace API con tecnología de IA: La inteligencia artificial (IA) se utiliza para mejorar la funcionalidad de la puerta de enlace API, como la detección de anomalías, la detección de amenazas y la optimización del rendimiento. Las puertas de enlace API con tecnología de IA pueden identificar y mitigar automáticamente las amenazas de seguridad y optimizar el rendimiento de la API en función de los patrones de tráfico en tiempo real.
• WebAssembly (Wasm) en puertas de enlace: WebAssembly le permite ejecutar código de alto rendimiento en el borde, lo que permite implementar funciones avanzadas como la transformación de solicitudes personalizadas y las políticas de seguridad directamente en la puerta de enlace API sin una sobrecarga de rendimiento significativa.

Conclusión

Una puerta de enlace API frontend es un componente crucial de la arquitectura de aplicaciones web moderna, que proporciona un único punto de entrada para que las aplicaciones cliente interactúen con los servicios de backend. Al implementar estrategias de enrutamiento apropiadas, políticas de seguridad y mecanismos de almacenamiento en caché, puede mejorar significativamente el rendimiento, la escalabilidad y la seguridad de sus aplicaciones. La integración de una puerta de enlace API frontend con una malla de servicio mejora aún más la observabilidad y la resiliencia.

Al considerar cuidadosamente sus necesidades específicas y elegir la tecnología adecuada, puede crear una puerta de enlace API frontend robusta y escalable que simplifique el desarrollo, mejore la experiencia del usuario y proteja sus servicios de backend.