راهنمای جامع مسیریابی درخواست در API Gateway، شامل استراتژی‌ها، الگوها، پیکربندی و بهترین شیوه‌ها برای استقرار کارآمد و مقیاس‌پذیر میکروسرویس‌ها در سطح جهانی.
API Gateway: تسلط بر مسیریابی درخواست‌ها برای معماری‌های میکروسرویس
در دنیای میکروسرویس‌ها، یک API Gateway به عنوان تنها نقطه ورود برای تمام درخواست‌های کلاینت عمل می‌کند. مسئولیت اصلی آن مسیریابی کارآمد و امن این درخواست‌ها به سرویس‌های بک‌اند مناسب است. مسیریابی موثر درخواست برای دستیابی به عملکرد بهینه، مقیاس‌پذیری و قابلیت نگهداری در معماری میکروسرویس حیاتی است. این راهنمای جامع به پیچیدگی‌های مسیریابی درخواست در API Gateway می‌پردازد و استراتژی‌ها، الگوها، گزینه‌های پیکربندی و بهترین شیوه‌های مختلف را پوشش می‌دهد.
درک مسیریابی درخواست در API Gateway
مسیریابی درخواست، فرآیند هدایت درخواست‌های ورودی به سرویس بک‌اند صحیح بر اساس معیارهای مشخص است. این فرآیند شامل تحلیل درخواست (مانند متد HTTP، مسیر، هدرها، پارامترهای کوئری) و اعمال قوانین از پیش تعریف‌شده برای تعیین سرویس هدف است. API Gateway اغلب به عنوان یک پراکسی معکوس (reverse proxy) عمل می‌کند و معماری داخلی میکروسرویس را از دنیای خارج محافظت می‌کند.
مفاهیم کلیدی
- قوانین مسیریابی: نگاشت بین درخواست‌های ورودی و سرویس‌های بک‌اند را تعریف می‌کنند. این قوانین معمولاً بر اساس ویژگی‌های درخواست مانند مسیر URL، متد HTTP یا هدرها هستند.
- کشف سرویس (Service Discovery): مکانیزمی که از طریق آن API Gateway نمونه‌های موجود یک سرویس بک‌اند را پیدا می‌کند. کشف سرویس در محیط‌های پویا که نمونه‌های سرویس می‌توانند به طور مکرر اضافه یا حذف شوند، ضروری است.
- توزیع بار (Load Balancing): توزیع درخواست‌های ورودی بین چندین نمونه از یک سرویس بک‌اند برای جلوگیری از بار اضافی و اطمینان از دسترسی‌پذیری بالا.
- مدیریت ترافیک: کنترل جریان ترافیک به نسخه‌ها یا نمونه‌های مختلف یک سرویس، که امکان استقرارهای قناری (canary deployments) و تست A/B را فراهم می‌کند.
- امنیت: مکانیزم‌های احراز هویت و مجوزدهی برای اطمینان از اینکه فقط کلاینت‌های مجاز می‌توانند به سرویس‌های محافظت‌شده دسترسی داشته باشند.
استراتژی‌های مسیریابی درخواست
چندین استراتژی برای مسیریابی درخواست در یک API Gateway وجود دارد که هر کدام مزایا و معایب خود را دارند. انتخاب استراتژی مناسب به نیازمندی‌های خاص برنامه و پیچیدگی معماری میکروسرویس‌ها بستگی دارد.
۱. مسیریابی مبتنی بر مسیر (Path-Based Routing)
این رایج‌ترین و ساده‌ترین استراتژی مسیریابی است. درخواست‌ها بر اساس مسیر URL مسیریابی می‌شوند. به عنوان مثال، درخواست‌ها به /users ممکن است به سرویس `users` مسیریابی شوند، در حالی که درخواست‌ها به /products به سرویس `products` هدایت می‌شوند.
مثال:
یک پلتفرم تجارت الکترونیک را در نظر بگیرید. درخواست‌ها به /api/v1/products ممکن است به یک میکروسرویس کاتالوگ محصولات مسیریابی شوند، در حالی که درخواست‌ها به /api/v1/orders به یک میکروسرویس مدیریت سفارشات هدایت می‌شوند. این امر امکان تفکیک واضح مسئولیت‌ها و مدیریت آسان‌تر سرویس‌های فردی را فراهم می‌کند.
پیکربندی:
بسیاری از پلتفرم‌های API Gateway به شما امکان می‌دهند مسیریابی مبتنی بر مسیر را با استفاده از تطبیق الگوی ساده پیکربندی کنید. به عنوان مثال، در Kong، می‌توانید یک route تعریف کنید که درخواست‌های با یک مسیر خاص را مطابقت داده و آنها را به یک سرویس خاص ارسال کند.
مزایا:
- پیاده‌سازی و درک آن ساده است.
- پیکربندی و نگهداری آن آسان است.
- برای سناریوهای مسیریابی اولیه مناسب است.
معایب:
- ممکن است با تعداد زیاد سرویس‌ها پیچیده شود.
- انعطاف‌پذیری محدودی در مسیریابی بر اساس معیارهای پیچیده‌تر دارد.
۲. مسیریابی مبتنی بر هدر (Header-Based Routing)
درخواست‌ها بر اساس مقدار هدرهای HTTP خاص مسیریابی می‌شوند. این برای پیاده‌سازی ویژگی‌هایی مانند مذاکره محتوا (مثلاً مسیریابی بر اساس هدر `Accept`) یا نسخه‌بندی (مثلاً مسیریابی بر اساس هدر سفارشی `API-Version`) مفید است.
مثال:
تصور کنید دو نسخه از سرویس `products` خود (v1 و v2) دارید. می‌توانید از یک هدر سفارشی، مانند `X-API-Version`، برای مسیریابی درخواست‌ها به نسخه مناسب استفاده کنید. درخواستی با `X-API-Version: v1` به سرویس v1 مسیریابی می‌شود، در حالی که درخواستی با `X-API-Version: v2` به سرویس v2 هدایت می‌شود. این برای عرضه‌های تدریجی و تست A/B بسیار ارزشمند است.
پیکربندی:
اکثر API Gatewayها به شما اجازه می‌دهند قوانین مسیریابی را بر اساس مقادیر هدر تعریف کنید. شما می‌توانید نام هدر و مقدار مورد انتظار برای تطبیق را مشخص کنید. به عنوان مثال، در Azure API Management، می‌توانید از پالیسی‌ها برای بازرسی مقادیر هدر و مسیریابی درخواست بر اساس آن استفاده کنید.
مزایا:
- انعطاف‌پذیری بیشتری نسبت به مسیریابی مبتنی بر مسیر فراهم می‌کند.
- مذاکره محتوا و نسخه‌بندی را امکان‌پذیر می‌سازد.
معایب:
- پیکربندی آن می‌تواند پیچیده‌تر از مسیریابی مبتنی بر مسیر باشد.
- کلاینت‌ها باید هدرهای خاصی را در درخواست‌های خود لحاظ کنند.
۳. مسیریابی مبتنی بر پارامتر کوئری (Query Parameter-Based Routing)
درخواست‌ها بر اساس مقدار پارامترهای کوئری در URL مسیریابی می‌شوند. این برای مسیریابی بر اساس معیارهای خاصی که به عنوان بخشی از درخواست ارسال می‌شوند، مانند شناسه مشتری یا دسته‌بندی محصول، مفید است.
مثال:
سناریویی را در نظر بگیرید که می‌خواهید درخواست‌ها را بر اساس موقعیت جغرافیایی مشتری به سرویس‌های بک‌اند مختلف مسیریابی کنید. می‌توانید از یک پارامتر کوئری، مانند `region`، برای مشخص کردن منطقه استفاده کنید. درخواست‌های با /products?region=eu ممکن است به یک سرویس کاتالوگ محصولات در اروپا مسیریابی شوند، در حالی که درخواست‌های با /products?region=us به یک سرویس در ایالات متحده هدایت می‌شوند. این به بهینه‌سازی عملکرد و انطباق برای کاربران جهانی کمک می‌کند.
پیکربندی:
API Gatewayها معمولاً مکانیزم‌هایی برای استخراج پارامترهای کوئری از URL و استفاده از آنها در قوانین مسیریابی فراهم می‌کنند. در Google Cloud API Gateway، می‌توانید قوانین مسیریابی را بر اساس مقادیر پارامتر کوئری با استفاده از پیکربندی سرویس تعریف کنید.
مزایا:
- امکان مسیریابی بر اساس معیارهای پویا را فراهم می‌کند.
- برای پیاده‌سازی ویژگی‌هایی مانند مسیریابی منطقه‌ای مفید است.
معایب:
- می‌تواند URLها را پیچیده‌تر و خواندن آنها را دشوارتر کند.
- کلاینت‌ها باید پارامترهای کوئری خاصی را در درخواست‌های خود لحاظ کنند.
۴. مسیریابی مبتنی بر متد (Method-Based Routing)
درخواست‌ها بر اساس متد HTTP (مانند GET، POST، PUT، DELETE) مسیریابی می‌شوند. این اغلب همراه با مسیریابی مبتنی بر مسیر برای ارائه یک API مبتنی بر RESTful استفاده می‌شود.
مثال:
شما ممکن است GET /users را به سرویسی که اطلاعات کاربر را بازیابی می‌کند، POST /users را به سرویسی که یک کاربر جدید ایجاد می‌کند، PUT /users/{id} را به سرویسی که یک کاربر را به‌روزرسانی می‌کند، و DELETE /users/{id} را به سرویسی که یک کاربر را حذف می‌کند، مسیریابی کنید. این از افعال استاندارد HTTP برای طراحی API واضح و سازگار بهره می‌برد.
پیکربندی:
API Gatewayها عموماً از مسیریابی بر اساس متدهای HTTP پشتیبانی می‌کنند. می‌توانید برای هر متد در یک مسیر مشخص، routeهای جداگانه‌ای تعریف کنید. AWS API Gateway به شما امکان می‌دهد برای هر متد HTTP روی یک منبع، یکپارچه‌سازی‌های متفاوتی را پیکربندی کنید.
مزایا:
- طراحی API مبتنی بر RESTful را امکان‌پذیر می‌سازد.
- تفکیک واضح مسئولیت‌ها بر اساس متدهای HTTP.
معایب:
- نیاز به درک خوب از متدهای HTTP دارد.
۵. مسیریابی مبتنی بر محتوا (Content-Based Routing)
درخواست‌ها بر اساس محتوای بدنه درخواست مسیریابی می‌شوند. این برای مسیریابی بر اساس معیارهای پیچیده یا زمانی که تصمیم مسیریابی به داده‌های ارسال شده در درخواست بستگی دارد، مفید است. این می‌تواند به ویژه با پیاده‌سازی‌های GraphQL که در آن خود کوئری مسیریابی را هدایت می‌کند، مفید باشد.
مثال:
سناریویی را در نظر بگیرید که در آن چندین سرویس بک‌اند دارید که انواع مختلف اسناد را مدیریت می‌کنند. می‌توانید بدنه درخواست را بازرسی کنید تا نوع سند را تعیین کرده و درخواست را به سرویس مناسب مسیریابی کنید. به عنوان مثال، اگر بدنه درخواست حاوی یک محموله JSON با فیلد `documentType: 'invoice'` باشد، می‌توانید درخواست را به سرویس پردازش فاکتور مسیریابی کنید. برای کسب‌وکارهای جهانی، فاکتورها ممکن است تفاوت‌های منطقه‌ای داشته باشند (مانند قوانین مالیات بر ارزش افزوده)، بنابراین محتوا می‌تواند کشور را نیز برای مسیریابی متناسب مشخص کند.
پیکربندی:
مسیریابی مبتنی بر محتوا معمولاً به پیکربندی پیچیده‌تری نسبت به سایر استراتژی‌های مسیریابی نیاز دارد. ممکن است نیاز به استفاده از اسکریپت‌نویسی یا کد سفارشی برای بازرسی بدنه درخواست و تصمیم‌گیری در مورد مسیریابی داشته باشید. Tyk API Gateway ویژگی‌هایی برای تبدیل درخواست و اسکریپت‌نویسی فراهم می‌کند که می‌توان از آنها برای مسیریابی مبتنی بر محتوا استفاده کرد.
مزایا:
- بیشترین انعطاف‌پذیری را در تصمیم‌گیری‌های مسیریابی فراهم می‌کند.
- امکان مسیریابی بر اساس معیارهای پیچیده را می‌دهد.
معایب:
- می‌تواند پیچیده‌ترین روش برای پیاده‌سازی و پیکربندی باشد.
- ممکن است به کد سفارشی یا اسکریپت‌نویسی نیاز داشته باشد.
- به دلیل نیاز به بازرسی بدنه درخواست، می‌تواند بر عملکرد تأثیر بگذارد.
الگوهای مسیریابی درخواست
چندین الگوی تثبیت‌شده وجود دارد که می‌توان برای بهبود مسیریابی درخواست و بهبود معماری کلی یک سیستم میکروسرویس از آنها استفاده کرد.
۱. تجمیع (Aggregation)
API Gateway پاسخ‌ها را از چندین سرویس بک‌اند در یک پاسخ واحد برای کلاینت تجمیع می‌کند. این کار تعداد رفت و برگشت‌های مورد نیاز را کاهش داده و تجربه کلاینت را ساده‌تر می‌کند.
مثال:
هنگامی که یک کلاینت پروفایل کاربری را درخواست می‌کند، API Gateway ممکن است نیاز به بازیابی داده‌ها از سرویس `users`، سرویس `profiles` و سرویس `addresses` داشته باشد. API Gateway پاسخ‌های این سرویس‌ها را در یک پاسخ پروفایل کاربری واحد تجمیع کرده و سپس آن را به کلاینت بازمی‌گرداند. این الگو عملکرد را بهبود بخشیده و پیچیدگی برنامه کلاینت را کاهش می‌دهد.
۲. تبدیل (Transformation)
API Gateway درخواست‌ها و پاسخ‌ها را بین کلاینت و سرویس‌های بک‌اند تبدیل می‌کند. این به کلاینت اجازه می‌دهد از یک API متفاوت با آنچه توسط سرویس‌های بک‌اند ارائه شده است استفاده کند و کلاینت را از معماری داخلی جدا می‌کند.
مثال:
کلاینت ممکن است درخواستی با فرمت داده یا قرارداد نام‌گذاری خاصی ارسال کند. API Gateway درخواست را به فرمتی که سرویس بک‌اند می‌فهمد تبدیل می‌کند. به طور مشابه، API Gateway پاسخ را از سرویس بک‌اند به فرمتی که کلاینت انتظار دارد تبدیل می‌کند. این الگو امکان انعطاف‌پذیری و سازگاری بیشتر در معماری میکروسرویس را فراهم می‌کند.
۳. زنجیره‌سازی (Chaining)
API Gateway یک درخواست را به چندین سرویس بک‌اند به صورت متوالی مسیریابی می‌کند. هر سرویس وظیفه خاصی را انجام می‌دهد و نتیجه را به سرویس بعدی در زنجیره منتقل می‌کند.
مثال:
هنگام پردازش یک سفارش، API Gateway ممکن است ابتدا درخواست را به سرویس `اعتبارسنجی سفارش`، سپس به سرویس `پردازش پرداخت` و در نهایت به سرویس `تکمیل سفارش` مسیریابی کند. هر سرویس وظیفه خاصی را انجام می‌دهد و سفارش را به سرویس بعدی در زنجیره منتقل می‌کند. این الگو امکان پیاده‌سازی فرآیندهای تجاری پیچیده را به روشی ماژولار و مقیاس‌پذیر فراهم می‌کند.
۴. انشعاب (Branching)
API Gateway یک درخواست را بر اساس شرایط خاصی به سرویس‌های بک‌اند مختلف مسیریابی می‌کند. این امکان پیاده‌سازی منطق تجاری متفاوت بر اساس زمینه درخواست را فراهم می‌کند.
مثال:
بر اساس موقعیت مکانی کاربر، API Gateway ممکن است درخواست را به یک سرویس قیمت‌گذاری متفاوت مسیریابی کند. کاربران در اروپا ممکن است به سرویسی که مالیات بر ارزش افزوده را اعمال می‌کند مسیریابی شوند، در حالی که کاربران در ایالات متحده به سرویسی که این کار را نمی‌کند هدایت می‌شوند. این امکان سفارشی‌سازی منطق تجاری برای مناطق یا بخش‌های مشتری خاص را فراهم می‌کند.
گزینه‌های پیکربندی
پیکربندی مسیریابی درخواست در یک API Gateway معمولاً شامل تعریف routeها، سرویس‌ها و پالیسی‌ها است. گزینه‌های پیکربندی خاص بسته به پلتفرم API Gateway مورد استفاده متفاوت است.
۱. تعریف Route
یک route نگاشت بین درخواست‌های ورودی و سرویس‌های بک‌اند را تعریف می‌کند. این معمولاً شامل اطلاعات زیر است:
- مسیر (Path): مسیر URL برای مطابقت.
- متدها (Methods): متدهای HTTP برای مطابقت (مانند GET، POST، PUT، DELETE).
- هدرها (Headers): هدرها برای مطابقت.
- پارامترهای کوئری (Query Parameters): پارامترهای کوئری برای مطابقت.
- سرویس (Service): سرویس بک‌اندی که درخواست باید به آن مسیریابی شود.
۲. تعریف سرویس
یک سرویس، یک سرویس بک‌اند را نشان می‌دهد که API Gateway می‌تواند درخواست‌ها را به آن مسیریابی کند. این معمولاً شامل اطلاعات زیر است:
- URL: آدرس URL سرویس بک‌اند.
- بررسی سلامت (Health Check): نقطه‌ای برای بررسی سلامت سرویس بک‌اند.
- توزیع بار (Load Balancing): الگوریتم توزیع بار مورد استفاده.
۳. پالیسی‌ها (Policies)
پالیسی‌ها برای اعمال منطق خاصی به درخواست‌ها و پاسخ‌ها استفاده می‌شوند. آنها می‌توانند برای احراز هویت، مجوزدهی، محدودسازی نرخ، تبدیل درخواست و تبدیل پاسخ استفاده شوند.
انتخاب یک API Gateway
چندین راه حل API Gateway موجود است که هر کدام نقاط قوت و ضعف خود را دارند. انتخاب API Gateway به نیازمندی‌های خاص برنامه و محیط زیرساخت بستگی دارد.
راه حل‌های محبوب API Gateway
- Kong: یک API Gateway متن‌باز که بر روی Nginx ساخته شده است. بسیار قابل توسعه است و از طیف گسترده‌ای از پلاگین‌ها پشتیبانی می‌کند.
- Tyk: یک API Gateway متن‌باز با تمرکز بر مدیریت API و تحلیل داده‌ها.
- Apigee: یک پلتفرم تجاری مدیریت API که طیف گسترده‌ای از ویژگی‌ها از جمله API Gateway، تحلیل داده‌ها و پورتال توسعه‌دهندگان را ارائه می‌دهد.
- AWS API Gateway: یک سرویس API Gateway کاملاً مدیریت‌شده که توسط Amazon Web Services ارائه می‌شود.
- Azure API Management: یک سرویس API Gateway کاملاً مدیریت‌شده که توسط Microsoft Azure ارائه می‌شود.
- Google Cloud API Gateway: یک سرویس API Gateway کاملاً مدیریت‌شده که توسط Google Cloud Platform ارائه می‌شود.
بهترین شیوه‌ها برای مسیریابی درخواست
پیروی از بهترین شیوه‌ها برای مسیریابی درخواست می‌تواند به طور قابل توجهی عملکرد، مقیاس‌پذیری و قابلیت نگهداری معماری میکروسرویس را بهبود بخشد.
۱. قوانین مسیریابی را ساده نگه دارید
از قوانین مسیریابی بیش از حد پیچیده که درک و نگهداری آنها دشوار است، خودداری کنید. قوانین ساده‌تر برای عیب‌یابی آسان‌تر هستند و کمتر مستعد خطا هستند.
۲. از کشف سرویس استفاده کنید
از کشف سرویس برای مکان‌یابی پویا سرویس‌های بک‌اند استفاده کنید. این تضمین می‌کند که API Gateway همیشه می‌تواند درخواست‌ها را به نمونه‌های موجود هدایت کند، حتی زمانی که سرویس‌ها مقیاس‌بندی یا دوباره مستقر می‌شوند.
۳. توزیع بار را پیاده‌سازی کنید
درخواست‌های ورودی را بین چندین نمونه از سرویس‌های بک‌اند توزیع کنید تا از بار اضافی جلوگیری کرده و از دسترسی‌پذیری بالا اطمینان حاصل کنید. از الگوریتم توزیع باری استفاده کنید که برای نیازهای برنامه مناسب است (مثلاً round robin، least connections).
۴. API Gateway خود را ایمن کنید
مکانیزم‌های احراز هویت و مجوزدهی را برای محافظت از سرویس‌های بک‌اند در برابر دسترسی غیرمجاز پیاده‌سازی کنید. از پروتکل‌های امنیتی استاندارد صنعتی مانند OAuth 2.0 و JWT استفاده کنید.
۵. عملکرد مسیریابی را نظارت و تحلیل کنید
عملکرد API Gateway و سرویس‌های بک‌اند را برای شناسایی گلوگاه‌ها و بهینه‌سازی قوانین مسیریابی نظارت کنید. از ابزارهای تحلیلی برای ردیابی تأخیر درخواست، نرخ خطا و الگوهای ترافیک استفاده کنید.
۶. مدیریت پیکربندی متمرکز
از یک سیستم مدیریت پیکربندی متمرکز برای مدیریت قوانین مسیریابی و سایر پیکربندی‌های API Gateway استفاده کنید. این کار مدیریت و استقرار تغییرات را در چندین نمونه API Gateway ساده می‌کند.
۷. استراتژی نسخه‌بندی
یک استراتژی نسخه‌بندی واضح برای APIهای خود پیاده‌سازی کنید. این به شما امکان می‌دهد تغییراتی را در APIهای خود ایجاد کنید بدون اینکه کلاینت‌های موجود را دچار مشکل کنید. از مسیریابی مبتنی بر هدر یا مسیر برای هدایت درخواست‌ها به نسخه‌های مختلف APIهای خود استفاده کنید.
۸. تنزل تدریجی (Graceful Degradation)
مکانیزم‌های تنزل تدریجی را برای مدیریت خرابی در سرویس‌های بک‌اند پیاده‌سازی کنید. اگر یک سرویس بک‌اند در دسترس نباشد، API Gateway باید به جای از کار افتادن، یک پیام خطای معنادار به کلاینت بازگرداند.
۹. محدودسازی نرخ و کنترل ترافیک (Rate Limiting and Throttling)
محدودسازی نرخ و کنترل ترافیک را برای محافظت از سرویس‌های بک‌اند در برابر ترافیک بیش از حد پیاده‌سازی کنید. این می‌تواند به جلوگیری از حملات انکار سرویس کمک کند و اطمینان حاصل کند که API Gateway پاسخگو باقی می‌ماند.
نتیجه‌گیری
تسلط بر مسیریابی درخواست در API Gateway برای ساخت معماری‌های میکروسرویس کارآمد، مقیاس‌پذیر و قابل نگهداری حیاتی است. با درک استراتژی‌های مختلف مسیریابی، الگوها، گزینه‌های پیکربندی و بهترین شیوه‌ها، می‌توانید به طور موثر ترافیک را به سرویس‌های بک‌اند خود مدیریت کرده و تجربه‌ای یکپارچه را به کلاینت‌های خود ارائه دهید. با ادامه تکامل میکروسرویس‌ها، نقش API Gateway در مسیریابی و مدیریت درخواست‌ها حیاتی‌تر خواهد شد. انتخاب API Gateway مناسب برای نیازمندی‌های خاص و زیرساخت نیز برای موفقیت بسیار مهم است. به یاد داشته باشید که امنیت را در خط مقدم تمام تصمیمات مسیریابی قرار دهید.