API Gateway: Ovladavanje usmjeravanjem zahtjeva u mikroservisnim arhitekturama

U svijetu mikroservisa, API Gateway djeluje kao jedinstvena ulazna točka za sve klijentske zahtjeve. Njegova temeljna odgovornost je učinkovito i sigurno usmjeravanje tih zahtjeva prema odgovarajućim pozadinskim servisima. Učinkovito usmjeravanje zahtjeva ključno je za postizanje optimalnih performansi, skalabilnosti i održivosti u mikroservisnoj arhitekturi. Ovaj sveobuhvatni vodič zaranja u složenost usmjeravanja zahtjeva putem API Gatewaya, pokrivajući različite strategije, obrasce, opcije konfiguracije i najbolje prakse.

Razumijevanje usmjeravanja zahtjeva putem API Gatewaya

Usmjeravanje zahtjeva je proces usmjeravanja dolaznih zahtjeva prema ispravnom pozadinskom servisu na temelju određenih kriterija. Ovaj proces uključuje analizu zahtjeva (npr. HTTP metoda, putanja, zaglavlja, parametri upita) i primjenu unaprijed definiranih pravila kako bi se odredio ciljni servis. API Gateway često djeluje kao reverzni proxy, štiteći unutarnju mikroservisnu arhitekturu od vanjskog svijeta.

Ključni koncepti

• Pravila usmjeravanja: Definiraju mapiranje između dolaznih zahtjeva i pozadinskih servisa. Ta se pravila obično temelje na atributima zahtjeva kao što su URL putanja, HTTP metoda ili zaglavlja.
• Otkrivanje servisa: Mehanizam kojim API Gateway locira dostupne instance pozadinskog servisa. Otkrivanje servisa ključno je u dinamičnim okruženjima gdje se instance servisa mogu često dodavati ili uklanjati.
• Raspodjela opterećenja: Distribucija dolaznih zahtjeva na više instanci pozadinskog servisa kako bi se spriječilo preopterećenje i osigurala visoka dostupnost.
• Upravljanje prometom: Kontrola protoka prometa prema različitim verzijama ili instancama servisa, omogućavajući kanarinska postavljanja (canary deployments) i A/B testiranje.
• Sigurnost: Mehanizmi provjere autentičnosti i autorizacije kako bi se osiguralo da samo ovlašteni klijenti mogu pristupiti zaštićenim servisima.

Strategije usmjeravanja zahtjeva

Za usmjeravanje zahtjeva u API Gatewayu može se koristiti nekoliko strategija, od kojih svaka ima svoje prednosti i nedostatke. Odabir prave strategije ovisi o specifičnim zahtjevima aplikacije i složenosti mikroservisne arhitekture.

1. Usmjeravanje temeljeno na putanji

Ovo je najčešća i najjednostavnija strategija usmjeravanja. Zahtjevi se usmjeravaju na temelju URL putanje. Na primjer, zahtjevi prema /users mogu biti usmjereni na servis `users`, dok se zahtjevi prema /products usmjeravaju na servis `products`.

Primjer:

Uzmimo u obzir platformu za e-trgovinu. Zahtjevi prema /api/v1/products mogu se usmjeriti na mikroservis za katalog proizvoda, dok se zahtjevi prema /api/v1/orders usmjeravaju na mikroservis za upravljanje narudžbama. To omogućuje jasno razdvajanje odgovornosti i lakše upravljanje pojedinačnim servisima.

Konfiguracija:

Mnoge platforme za API Gateway omogućuju vam konfiguriranje usmjeravanja temeljenog na putanji pomoću jednostavnog podudaranja uzoraka. Na primjer, u Kongu možete definirati rutu koja odgovara zahtjevima s određenom putanjom i prosljeđuje ih određenom servisu.

Prednosti:

• Jednostavno za implementaciju i razumijevanje.
• Lako se konfigurira i održava.
• Prikladno za osnovne scenarije usmjeravanja.

Nedostaci:

• Može postati složeno s velikim brojem servisa.
• Ograničena fleksibilnost pri usmjeravanju na temelju složenijih kriterija.

2. Usmjeravanje temeljeno na zaglavlju (Header)

Zahtjevi se usmjeravaju na temelju vrijednosti određenih HTTP zaglavlja. To je korisno za implementaciju značajki kao što su pregovaranje o sadržaju (npr. usmjeravanje na temelju zaglavlja Accept) ili verzioniranje (npr. usmjeravanje na temelju prilagođenog zaglavlja API-Version).

Primjer:

Zamislite da imate dvije verzije vašeg servisa `products` (v1 i v2). Možete koristiti prilagođeno zaglavlje, kao što je X-API-Version, za usmjeravanje zahtjeva na odgovarajuću verziju. Zahtjev s X-API-Version: v1 bio bi usmjeren na servis v1, dok bi zahtjev s X-API-Version: v2 bio usmjeren na servis v2. Ovo je vrijedno za postupna uvođenja i A/B testiranje.

Konfiguracija:

Većina API Gatewaya omogućuje definiranje pravila usmjeravanja na temelju vrijednosti zaglavlja. Možete odrediti naziv zaglavlja i očekivanu vrijednost za podudaranje. Na primjer, u Azure API Managementu možete koristiti politike za pregled vrijednosti zaglavlja i odgovarajuće usmjeravanje zahtjeva.

Prednosti:

• Pruža veću fleksibilnost od usmjeravanja temeljenog na putanji.
• Omogućuje pregovaranje o sadržaju i verzioniranje.

Nedostaci:

• Može biti složenije za konfiguriranje od usmjeravanja temeljenog na putanji.
• Zahtijeva da klijenti uključuju specifična zaglavlja u svoje zahtjeve.

3. Usmjeravanje temeljeno na parametrima upita

Zahtjevi se usmjeravaju na temelju vrijednosti parametara upita u URL-u. Ovo je korisno za usmjeravanje na temelju specifičnih kriterija koji se prosljeđuju kao dio zahtjeva, kao što su ID korisnika ili kategorija proizvoda.

Primjer:

Razmotrite scenarij u kojem želite usmjeravati zahtjeve na različite pozadinske servise na temelju geografske lokacije korisnika. Možete koristiti parametar upita, kao što je `region`, za specificiranje regije. Zahtjevi s /products?region=eu mogli bi biti usmjereni na servis za katalog proizvoda u Europi, dok se zahtjevi s /products?region=us usmjeravaju na servis u Sjedinjenim Državama. To pomaže optimizirati performanse i usklađenost za globalne korisnike.

Konfiguracija:

API Gatewayi obično pružaju mehanizme za izdvajanje parametara upita iz URL-a i njihovu upotrebu u pravilima usmjeravanja. U Google Cloud API Gatewayu možete definirati pravila usmjeravanja na temelju vrijednosti parametara upita pomoću konfiguracije servisa.

Prednosti:

• Omogućuje usmjeravanje na temelju dinamičkih kriterija.
• Korisno za implementaciju značajki kao što je regionalno usmjeravanje.

Nedostaci:

• Može učiniti URL-ove složenijima i težima za čitanje.
• Zahtijeva da klijenti uključuju specifične parametre upita u svoje zahtjeve.

4. Usmjeravanje temeljeno na metodi

Zahtjevi se usmjeravaju na temelju HTTP metode (npr. GET, POST, PUT, DELETE). Ovo se često koristi u kombinaciji s usmjeravanjem temeljenim na putanji kako bi se osigurao RESTful API.

Primjer:

Mogli biste usmjeriti GET /users na servis koji dohvaća informacije o korisnicima, POST /users na servis koji stvara novog korisnika, PUT /users/{id} na servis koji ažurira korisnika i DELETE /users/{id} na servis koji briše korisnika. Ovo koristi standardne HTTP glagole za jasan i dosljedan dizajn API-ja.

Konfiguracija:

API Gatewayi općenito podržavaju usmjeravanje na temelju HTTP metoda. Možete definirati zasebne rute za svaku metodu za danu putanju. AWS API Gateway omogućuje vam konfiguriranje različitih integracija za svaku HTTP metodu na resursu.

Prednosti:

• Omogućuje RESTful dizajn API-ja.
• Jasno razdvajanje odgovornosti na temelju HTTP metoda.

Nedostaci:

• Zahtijeva dobro razumijevanje HTTP metoda.

5. Usmjeravanje temeljeno na sadržaju

Zahtjevi se usmjeravaju na temelju sadržaja tijela zahtjeva. Ovo je korisno za usmjeravanje na temelju složenih kriterija ili kada odluka o usmjeravanju ovisi o podacima koji se šalju u zahtjevu. Ovo može biti posebno korisno s GraphQL implementacijama gdje sam upit pokreće usmjeravanje.

Primjer:

Razmotrite scenarij u kojem imate više pozadinskih servisa koji obrađuju različite vrste dokumenata. Možete pregledati tijelo zahtjeva kako biste odredili vrstu dokumenta i usmjerili zahtjev na odgovarajući servis. Na primjer, ako tijelo zahtjeva sadrži JSON payload s poljem documentType: 'invoice', možete usmjeriti zahtjev na servis za obradu faktura. Za globalno poslovanje, fakture mogu imati regionalne razlike (npr. pravila o PDV-u), pa bi sadržaj također mogao identificirati zemlju za odgovarajuće usmjeravanje.

Konfiguracija:

Usmjeravanje temeljeno na sadržaju obično zahtijeva sofisticiraniju konfiguraciju od drugih strategija usmjeravanja. Možda ćete morati koristiti skriptiranje ili prilagođeni kod za pregled tijela zahtjeva i donošenje odluka o usmjeravanju. Tyk API Gateway pruža značajke za transformaciju zahtjeva i skriptiranje, koje se mogu koristiti za usmjeravanje temeljeno na sadržaju.

Prednosti:

• Pruža najveću fleksibilnost u odlukama o usmjeravanju.
• Omogućuje usmjeravanje na temelju složenih kriterija.

Nedostaci:

• Može biti najsloženije za implementaciju i konfiguriranje.
• Može zahtijevati prilagođeni kod ili skriptiranje.
• Može utjecati na performanse zbog potrebe za pregledom tijela zahtjeva.

Obrasci usmjeravanja zahtjeva

Nekoliko uspostavljenih obrazaca može se primijeniti za poboljšanje usmjeravanja zahtjeva i cjelokupne arhitekture mikroservisnog sustava.

1. Agregacija

API Gateway agregira odgovore s više pozadinskih servisa u jedan odgovor za klijenta. To smanjuje broj potrebnih povratnih putovanja i pojednostavljuje iskustvo klijenta.

Primjer:

Kada klijent zatraži korisnički profil, API Gateway možda će morati dohvatiti podatke iz servisa users, servisa profiles i servisa addresses. API Gateway agregira odgovore iz tih servisa u jedan odgovor s korisničkim profilom, koji se zatim vraća klijentu. Ovaj obrazac poboljšava performanse i smanjuje složenost klijentske aplikacije.

2. Transformacija

API Gateway transformira zahtjeve i odgovore između klijenta i pozadinskih servisa. To omogućuje klijentu da koristi drugačiji API od onog koji izlažu pozadinski servisi, odvajajući klijenta od unutarnje arhitekture.

Primjer:

Klijent može poslati zahtjev s određenim formatom podataka ili konvencijom imenovanja. API Gateway transformira zahtjev u format koji pozadinski servis razumije. Slično, API Gateway transformira odgovor s pozadinskog servisa u format koji klijent očekuje. Ovaj obrazac omogućuje veću fleksibilnost i prilagodljivost u mikroservisnoj arhitekturi.

3. Ulančavanje

API Gateway usmjerava zahtjev na više pozadinskih servisa na sekvencijalan način. Svaki servis obavlja određeni zadatak i prosljeđuje rezultat sljedećem servisu u lancu.

Primjer:

Prilikom obrade narudžbe, API Gateway može prvo usmjeriti zahtjev na servis za validaciju narudžbe, zatim na servis za obradu plaćanja i na kraju na servis za ispunjenje narudžbe. Svaki servis obavlja određeni zadatak i prosljeđuje narudžbu sljedećem servisu u lancu. Ovaj obrazac omogućuje implementaciju složenih poslovnih procesa na modularan i skalabilan način.

4. Grananje

API Gateway usmjerava zahtjev na različite pozadinske servise na temelju određenih uvjeta. To omogućuje implementaciju različite poslovne logike na temelju konteksta zahtjeva.

Primjer:

Na temelju lokacije korisnika, API Gateway može usmjeriti zahtjev na različit servis za cijene. Korisnici u Europi mogu biti usmjereni na servis koji primjenjuje PDV, dok se korisnici u Sjedinjenim Državama usmjeravaju na servis koji to ne čini. To omogućuje prilagodbu poslovne logike određenim regijama ili segmentima kupaca.

Opcije konfiguracije

Konfiguriranje usmjeravanja zahtjeva u API Gatewayu obično uključuje definiranje ruta, servisa i politika. Specifične opcije konfiguracije razlikuju se ovisno o platformi API Gatewaya koja se koristi.

1. Definicija rute

Ruta definira mapiranje između dolaznih zahtjeva i pozadinskih servisa. Obično uključuje sljedeće informacije:

• Putanja: URL putanja za podudaranje.
• Metode: HTTP metode za podudaranje (npr. GET, POST, PUT, DELETE).
• Zaglavlja: Zaglavlja za podudaranje.
• Parametri upita: Parametri upita za podudaranje.
• Servis: Pozadinski servis na koji se usmjerava zahtjev.

2. Definicija servisa

Servis predstavlja pozadinski servis na koji API Gateway može usmjeravati zahtjeve. Obično uključuje sljedeće informacije:

• URL: URL pozadinskog servisa.
• Provjera zdravlja: Endpoint za provjeru zdravlja pozadinskog servisa.
• Raspodjela opterećenja: Algoritam za raspodjelu opterećenja koji se koristi.

3. Politike

Politike se koriste za primjenu specifične logike na zahtjeve i odgovore. Mogu se koristiti za provjeru autentičnosti, autorizaciju, ograničavanje stope zahtjeva, transformaciju zahtjeva i transformaciju odgovora.

Odabir API Gatewaya

Dostupno je nekoliko rješenja za API Gateway, svako sa svojim prednostima i slabostima. Izbor API Gatewaya ovisi o specifičnim zahtjevima aplikacije i infrastrukturnom okruženju.

Popularna rješenja za API Gateway

• Kong: API Gateway otvorenog koda izgrađen na Nginxu. Vrlo je proširiv i podržava širok raspon dodataka.
• Tyk: API Gateway otvorenog koda s naglaskom na upravljanje API-jima i analitiku.
• Apigee: Komercijalna platforma za upravljanje API-jima koja pruža širok raspon značajki, uključujući API Gateway, analitiku i portal za programere.
• AWS API Gateway: Potpuno upravljani servis za API Gateway koji pruža Amazon Web Services.
• Azure API Management: Potpuno upravljani servis za API Gateway koji pruža Microsoft Azure.
• Google Cloud API Gateway: Potpuno upravljani servis za API Gateway koji pruža Google Cloud Platform.

Najbolje prakse za usmjeravanje zahtjeva

Slijeđenje najboljih praksi za usmjeravanje zahtjeva može značajno poboljšati performanse, skalabilnost i održivost mikroservisne arhitekture.

1. Održavajte pravila usmjeravanja jednostavnima

Izbjegavajte previše složena pravila usmjeravanja koja je teško razumjeti i održavati. Jednostavnija pravila lakše je otklanjati i manje su sklona pogreškama.

2. Koristite otkrivanje servisa

Iskoristite otkrivanje servisa za dinamičko lociranje pozadinskih servisa. To osigurava da API Gateway uvijek može usmjeravati zahtjeve na dostupne instance, čak i kada se servisi skaliraju ili ponovno postavljaju.

3. Implementirajte raspodjelu opterećenja

Distribuirajte dolazne zahtjeve na više instanci pozadinskih servisa kako biste spriječili preopterećenje i osigurali visoku dostupnost. Koristite algoritam za raspodjelu opterećenja koji odgovara potrebama aplikacije (npr. round robin, najmanje veza).

4. Osigurajte svoj API Gateway

Implementirajte mehanizme provjere autentičnosti i autorizacije kako biste zaštitili pozadinske servise od neovlaštenog pristupa. Koristite standardne sigurnosne protokole kao što su OAuth 2.0 i JWT.

5. Pratite i analizirajte performanse usmjeravanja

Pratite performanse API Gatewaya i pozadinskih servisa kako biste identificirali uska grla i optimizirali pravila usmjeravanja. Koristite analitičke alate za praćenje latencije zahtjeva, stopa pogrešaka i obrazaca prometa.

6. Centralizirano upravljanje konfiguracijom

Koristite centralizirani sustav za upravljanje konfiguracijom za upravljanje pravilima usmjeravanja i drugim konfiguracijama API Gatewaya. To pojednostavljuje upravljanje i postavljanje promjena na više instanci API Gatewaya.

7. Strategija verzioniranja

Implementirajte jasnu strategiju verzioniranja za svoje API-je. To vam omogućuje uvođenje promjena u vaše API-je bez narušavanja postojećih klijenata. Koristite usmjeravanje temeljeno na zaglavlju ili putanji za usmjeravanje zahtjeva na različite verzije vaših API-ja.

8. Postupna degradacija

Implementirajte mehanizme postupne degradacije za rukovanje kvarovima u pozadinskim servisima. Ako je pozadinski servis nedostupan, API Gateway bi trebao vratiti smislenu poruku o pogrešci klijentu umjesto da se sruši.

9. Ograničavanje stope zahtjeva i prigušivanje (throttling)

Implementirajte ograničavanje stope zahtjeva i prigušivanje kako biste zaštitili pozadinske servise od preopterećenja prekomjernim prometom. To može pomoći u sprječavanju napada uskraćivanjem usluge (denial-of-service) i osigurati da API Gateway ostane responzivan.

Zaključak

Ovladavanje usmjeravanjem zahtjeva putem API Gatewaya ključno je za izgradnju učinkovitih, skalabilnih i održivih mikroservisnih arhitektura. Razumijevanjem različitih strategija usmjeravanja, obrazaca, opcija konfiguracije i najboljih praksi, možete učinkovito upravljati prometom prema svojim pozadinskim servisima i pružiti besprijekorno iskustvo svojim klijentima. Kako se mikroservisi nastavljaju razvijati, uloga API Gatewaya u usmjeravanju i upravljanju zahtjevima postat će samo još kritičnija. Odabir odgovarajućeg API Gatewaya za specifične zahtjeve i infrastrukturu također je ključan za uspjeh. Ne zaboravite držati sigurnost na čelu svih odluka o usmjeravanju.