API šliuzas: centralizuotas mikropaslaugų ryšys siekiant pasaulinio mastelio

Šiuolaikinėje sudėtingoje programinės įrangos aplinkoje mikropaslaugų architektūra tapo populiariu metodu kuriant keičiamo mastelio, atsparias ir lengvai prižiūrimas programas. Tačiau paskirstytas mikropaslaugų pobūdis kelia unikalių iššūkių, ypač valdant ryšį tarp jų. Būtent čia į pagalbą ateina API šliuzas (API Gateway), veikiantis kaip centrinis prieigos taškas ir valdantis visas gaunamas užklausas į pagrindines mikropaslaugas. Šiame straipsnyje bus nagrinėjamas API šliuzo vaidmuo mikropaslaugų architektūroje, jo privalumai, diegimo strategijos ir geriausios praktikos siekiant pasaulinio mastelio.

Mikropaslaugų architektūros supratimas

Prieš gilinantis į API šliuzą, svarbu suprasti pagrindinius mikropaslaugų architektūros principus. Mikropaslaugos yra projektavimo metodas, kai programa struktūrizuojama kaip mažų, nepriklausomų ir laisvai susietų paslaugų rinkinys. Kiekviena paslauga yra atsakinga už konkrečią verslo funkciją ir gali būti kuriama, diegiama bei keičiama masteliu nepriklausomai. Šis metodas suteikia keletą privalumų:

• Geresnis mastelio keitimas: Atskiros paslaugos gali būti keičiamos masteliu nepriklausomai, atsižvelgiant į jų specifinius poreikius.
• Padidintas atsparumas: Vienos paslaugos gedimas neturi įtakos kitų paslaugų prieinamumui.
• Greitesni kūrimo ciklai: Mažesnės kodo bazės ir nepriklausomi diegimai leidžia greičiau kurti ir išleisti naujas versijas.
• Technologijų įvairovė: Skirtingos paslaugos gali būti kuriamos naudojant skirtingas technologijas, leidžiant komandoms pasirinkti geriausius įrankius konkrečiam darbui.
• Lengvesnė priežiūra: Mažesnes, sufokusuotas paslaugas lengviau suprasti, derinti ir prižiūrėti.

Tačiau mikropaslaugos taip pat sukelia sudėtingumų. Užuot vienai programai bendravus su kita, dabar daugybė mikropaslaugų turi bendrauti tarpusavyje (tarpusavio paslaugų ryšys), o išoriniai klientai taip pat turi bendrauti su šiomis paslaugomis. Tiesioginis visų mikropaslaugų atvėrimas išoriniams klientams gali sukelti problemų, įskaitant:

• Padidėjęs sudėtingumas: Klientai turi žinoti kiekvienos mikropaslaugos vietą ir tvarkyti paslaugų atradimą, apkrovos balansavimą bei gedimų atkūrimą.
• Saugumo rizikos: Visų mikropaslaugų atvėrimas padidina atakos plotą ir apsunkina saugumo politikų įgyvendinimą.
• Glaudus susiejimas: Klientai tampa glaudžiai susieti su pagrindinėmis mikropaslaugomis, todėl sunku tobulinti sistemą.

Būtent čia pasireiškia API šliuzas, veikiantis kaip tarpininkas tarp klientų ir mikropaslaugų.

API šliuzo vaidmuo

API šliuzas veikia kaip vienas prieigos taškas visoms klientų užklausoms, suteikdamas vieningą sąsają su pagrindinėmis mikropaslaugomis. Jis atlieka įvairias užduotis, įskaitant:

• Užklausų maršrutizavimas: Nukreipia gaunamas užklausas į atitinkamą mikropaslaugą pagal užklausos kelią, antraštes ar kitus kriterijus.
• Autentifikavimas ir autorizavimas: Autentifikuoja klientus ir suteikia prieigą prie konkrečių išteklių.
• Užklausų skaičiaus ribojimas (Rate Limiting): Apsaugo nuo piktnaudžiavimo, ribodamas kliento užklausų skaičių per tam tikrą laikotarpį.
• Užklausų transformavimas: Transformuoja gaunamas užklausas į formatą, kurį gali suprasti mikropaslaugos.
• Atsakymų agregavimas: Sujungia atsakymus iš kelių mikropaslaugų į vieną atsakymą klientui.
• Stebėsena ir registravimas: Renka metrikas ir žurnalus sistemos našumui ir būklei stebėti.
• Talpyklos naudojimas (Caching): Laiko atsakymus talpykloje, siekiant pagerinti našumą ir sumažinti mikropaslaugų apkrovą.

Centralizuodamas šias funkcijas, API šliuzas supaprastina klientų sąveikas ir leidžia mikropaslaugoms sutelkti dėmesį į savo pagrindinę verslo logiką.

API šliuzo naudojimo privalumai

API šliuzo įdiegimas mikropaslaugų architektūroje suteikia daugybę privalumų:

• Supaprastintos klientų sąveikos: Klientai sąveikauja su vienu prieigos tašku, supaprastinant integracijos procesą ir mažinant sudėtingumą.
• Pagerintas saugumas: Centralizuotos autentifikavimo ir autorizavimo politikos padidina saugumą ir sumažina atakos plotą.
• Padidintas našumas: Talpyklos naudojimas, apkrovos balansavimas ir užklausų transformavimas optimizuoja našumą ir sumažina delsą.
• Padidintas mastelio keitimas: API šliuzas gali būti keičiamas masteliu nepriklausomai, kad atlaikytų didėjantį srautą.
• Laisvas susiejimas: Klientai yra atskirti nuo pagrindinių mikropaslaugų, leidžiant nepriklausomą tobulinimą ir diegimą.
• Centralizuota stebėsena ir registravimas: Suteikia vieną tašką visam API srautui stebėti ir registruoti, supaprastinant trikčių šalinimą ir našumo analizę.
• API versijavimas: Palaiko kelias API versijas, leidžiant sklandžius perėjimus ir atgalinį suderinamumą.

API šliuzo diegimo strategijos

API šliuzui įdiegti galima naudoti kelis metodus:

1. Individualiai sukurtas API šliuzas

Individualaus API šliuzo kūrimas suteikia maksimalų lankstumą ir jo funkcionalumo kontrolę. Šis metodas tinka organizacijoms, turinčioms specifinių reikalavimų ar sudėtingų naudojimo atvejų. Tačiau tam reikia didelių kūrimo pastangų ir nuolatinės priežiūros.

Pavyzdys: Didelė el. prekybos įmonė, turinti unikalių saugumo ir našumo reikalavimų, gali pasirinkti kurti individualų API šliuzą, naudodama karkasą, pvz., „Spring Cloud Gateway“ arba „Netflix Zuul“.

2. Atvirojo kodo API šliuzas

Atvirojo kodo API šliuzai siūlo pusiausvyrą tarp lankstumo ir naudojimo paprastumo. Šie šliuzai suteikia įvairių funkcijų ir gali būti pritaikyti specifiniams poreikiams. Populiarūs atvirojo kodo API šliuzai:

• Kong: Labai keičiamo mastelio ir išplečiamas API šliuzas, sukurtas ant Nginx pagrindo.
• Tyk: Atvirojo kodo API šliuzas, orientuotas į našumą ir saugumą.
• Ocelot (.NET): Lengvas API šliuzas .NET programoms.
• Traefik: Modernus HTTP atvirkštinis tarpinis serveris ir apkrovos balansavimo įrankis, skirtas mikropaslaugoms.

Pavyzdys: Startuolis, kuriantis naują mikropaslaugų programą, gali pasirinkti Kong arba Tyk dėl jų naudojimo paprastumo ir gausaus funkcijų rinkinio.

3. Debesijos pagrindu veikiantis API šliuzas

Debesijos paslaugų teikėjai siūlo valdomas API šliuzo paslaugas, kurios supaprastina diegimą ir valdymą. Šios paslaugos suteikia tokias funkcijas kaip automatinis mastelio keitimas, saugumas ir stebėsena. Populiarūs debesijos pagrindu veikiantys API šliuzai:

• Amazon API Gateway: Visiškai valdoma paslauga, leidžianti lengvai kurti, skelbti, prižiūrėti, stebėti ir apsaugoti API bet kokiu masteliu.
• Azure API Management: Hibridinė, daugiadebesinė API valdymo platforma.
• Google Cloud Apigee: Išsami platforma API kūrimui ir valdymui.

Pavyzdys: Didelė įmonė, perkelianti savo programas į debesiją, gali pasirinkti Amazon API Gateway arba Azure API Management dėl sklandžios integracijos su kitomis debesijos paslaugomis ir supaprastinto valdymo.

Pagrindiniai aspektai renkantis API šliuzą

Renkantis API šliuzą, atsižvelkite į šiuos veiksnius:

• Mastelio keitimas: Šliuzas turi gebėti atlaikyti didėjantį srautą be našumo sumažėjimo.
• Našumas: Šliuzas turėtų įvesti minimalią delsą ir optimizuoti našumą.
• Saugumas: Šliuzas turėtų teikti patikimas saugumo funkcijas, įskaitant autentifikavimą, autorizavimą ir užklausų skaičiaus ribojimą.
• Lankstumas: Šliuzas turėtų būti pritaikomas specifiniams reikalavimams.
• Naudojimo paprastumas: Šliuzas turėtų būti lengvai diegiamas, konfigūruojamas ir valdomas.
• Stebėsena ir registravimas: Šliuzas turėtų teikti išsamias stebėsenos ir registravimo galimybes.
• Integracija: Šliuzas turėtų sklandžiai integruotis su kitomis sistemomis ir paslaugomis.
• Kaina: Reikėtų atsižvelgti į bendrąsias nuosavybės išlaidas, įskaitant kūrimą, diegimą ir priežiūrą.

API šliuzo modeliai

Priklausomai nuo konkrečių programos poreikių, galima taikyti kelis API šliuzo modelius:

1. Backendas vartotojo sąsajai (BFF)

BFF modelis apima atskiro API šliuzo sukūrimą kiekvienai kliento programai (pvz., žiniatinklio, mobiliajai, planšetinei). Kiekvienas BFF yra pritaikytas specifiniams kliento poreikiams, optimizuojant našumą ir vartotojo patirtį. Tai ypač naudinga, kai skirtingų tipų klientams reikia labai skirtingų duomenų ar agregavimo. Pavyzdžiui, mobiliajai programai gali būti naudingas BFF, kuris agreguoja duomenis taip, kad sumažintų tinklo užklausų skaičių ir optimizuotų baterijos veikimo laiką.

2. Agregavimas

API šliuzas sujungia atsakymus iš kelių mikropaslaugų į vieną atsakymą klientui. Tai sumažina užklausų, kurias klientas turi atlikti, skaičių ir supaprastina integracijos procesą. Apsvarstykite produkto informacijos puslapį el. prekybos programoje. Produkto informacija, apžvalgos, atsargos ir susiję produktai gali būti valdomi atskirų mikropaslaugų. API šliuzas gali sujungti atsakymus iš šių paslaugų į vieną atsakymą produkto informacijos puslapiui.

3. Kompozicija

API šliuzas organizuoja sąveikas tarp kelių mikropaslaugų, kad įvykdytų vieną užklausą. Tai leidžia įgyvendinti sudėtingą verslo logiką, nereikalaujant, kad klientai tiesiogiai sąveikautų su keliomis paslaugomis. Įsivaizduokite mokėjimo apdorojimo eigą. API šliuzas gali organizuoti sąveikas tarp mokėjimo paslaugos, užsakymų paslaugos ir pranešimų paslaugos, kad užbaigtų mokėjimo procesą.

4. Tarpinis serveris (Proxy)

API šliuzas veikia kaip paprastas atvirkštinis tarpinis serveris, persiųsdamas užklausas į atitinkamą mikropaslaugą neatlikdamas jokios reikšmingos transformacijos ar agregavimo. Šis modelis tinka paprastiems naudojimo atvejams, kai reikalingas minimalus apdorojimas. Tai dažnai naudojama pradedant migruoti monolitinę programą į mikropaslaugas; API šliuzas veikia kaip vienas prieigos taškas, kol monolitas lėtai skaidomas.

Geriausios API šliuzo diegimo praktikos

Siekdami sėkmingo API šliuzo diegimo, laikykitės šių geriausių praktikų:

• Pasirinkite tinkamą įrankį: Pasirinkite API šliuzą, kuris atitinka jūsų specifinius reikalavimus ir biudžetą.
• Projektuokite atsižvelgdami į mastelio keitimą: Suprojektuokite API šliuzą taip, kad jis atlaikytų didėjantį srautą ir būsimą augimą.
• Įgyvendinkite patikimą saugumą: Įgyvendinkite stiprias autentifikavimo, autorizavimo ir užklausų skaičiaus ribojimo politikas.
• Stebėkite našumą: Nuolat stebėkite API šliuzo našumą ir nustatykite optimizavimo sritis.
• Automatizuokite diegimą: Automatizuokite API šliuzo diegimą ir konfigūravimą.
• Naudokite API versijavimą: Įgyvendinkite API versijavimą, kad būtų galima sklandžiai pereiti ir užtikrinti atgalinį suderinamumą.
• Centralizuokite konfigūraciją: Centralizuokite API šliuzo konfigūraciją, kad supaprastintumėte valdymą ir užtikrintumėte nuoseklumą.
• Apibrėžkite aiškias API sutartis: Nustatykite aiškias API sutartis, kad užtikrintumėte sąveiką tarp klientų ir mikropaslaugų.
• Įgyvendinkite grandinės pertraukiklius: Naudokite grandinės pertraukiklius (circuit breakers), kad išvengtumėte kaskadinių gedimų ir pagerintumėte atsparumą.
• Naudokite paskirstytąjį sekimą: Įgyvendinkite paskirstytąjį sekimą (distributed tracing), kad galėtumėte sekti užklausas per kelias mikropaslaugas ir nustatyti našumo kliūtis. Čia naudingi įrankiai, tokie kaip Jaeger ar Zipkin.

API šliuzo apsauga

API šliuzo apsauga yra svarbiausias prioritetas. Štai keletas esminių saugumo aspektų:

• Autentifikavimas: Patikrinkite klientų tapatybę naudodami mechanizmus, tokius kaip API raktai, JWT (JSON Web Tokens) arba OAuth 2.0.
• Autorizavimas: Kontroliuokite prieigą prie konkrečių išteklių pagal vartotojo vaidmenis ar leidimus.
• Užklausų skaičiaus ribojimas: Apsaugokite nuo piktnaudžiavimo, ribodami kliento užklausų skaičių per tam tikrą laikotarpį.
• Įvesties patvirtinimas: Patvirtinkite visas gaunamas užklausas, kad išvengtumėte įterpimo atakų (injection attacks).
• Šifravimas: Naudokite HTTPS, kad užšifruotumėte visą ryšį tarp klientų ir API šliuzo.
• Žiniatinklio programų užkarda (WAF): Įdiekite WAF, kad apsisaugotumėte nuo įprastų žiniatinklio atakų.
• Reguliarūs saugumo auditai: Atlikite reguliarius saugumo auditus, kad nustatytumėte ir pašalintumėte pažeidžiamumus.

Pasauliniai aspektai API šliuzams

Projektuojant API šliuzus pasaulinėms programoms, keli veiksniai tampa kritiniais:

• Geografinis paskirstymas: Įdiekite API šliuzus keliuose regionuose, kad sumažintumėte delsą vartotojams visame pasaulyje. Naudokite turinio pristatymo tinklus (CDN), kad talpintumėte atsakymus ir dar labiau sumažintumėte delsą. Atsižvelkite į regioninius duomenų saugojimo reikalavimus.
• Lokalizavimas: Palaikykite kelias kalbas ir simbolių rinkinius. Užtikrinkite, kad klaidų pranešimai ir kiti atsakymai būtų lokalizuoti.
• Laiko juostos: Teisingai tvarkykite laiko juostų konvertavimą. Visas datas ir laikus saugokite UTC formatu ir prireikus konvertuokite į vartotojo vietinę laiko juostą.
• Valiuta: Palaikykite kelias valiutas. Teikite valiutos konvertavimo paslaugas.
• Atitiktis: Laikykitės atitinkamų duomenų privatumo reglamentų, tokių kaip GDPR, CCPA ir kt. Renkantis diegimo regionus, atsižvelkite į duomenų suverenumo reikalavimus.
• Stebėsena: Įgyvendinkite pasaulinę stebėseną, kad sektumėte API šliuzo našumą ir prieinamumą skirtinguose regionuose. Nustatykite įspėjimus, kad praneštų apie bet kokias problemas.

Stebėsena ir registravimas

Efektyvi stebėsena ir registravimas yra labai svarbūs norint suprasti API šliuzo ir pagrindinių mikropaslaugų našumą bei būklę. Pagrindinės stebėtinos metrikos:

• Užklausos delsa: Laikas, per kurį apdorojama užklausa.
• Klaidų dažnis: Užklausų, kurios baigiasi klaidomis, procentas.
• Pralaidumas: Per sekundę apdorotų užklausų skaičius.
• Išteklių naudojimas: API šliuzo procesoriaus, atminties ir tinklo naudojimas.
• API rakto naudojimas: Stebėkite kiekvieno API rakto naudojimo modelius, kad nustatytumėte galimą piktnaudžiavimą ar netinkamas konfigūracijas.

Žurnaluose turėtų būti informacija apie užklausas, atsakymus, klaidas ir saugumo įvykius. Apsvarstykite galimybę naudoti centralizuotą registravimo sistemą, kad surinktumėte ir analizuotumėte žurnalus iš visų sistemos komponentų. Vizualizuoti ir analizuoti stebėsenos duomenis galima naudojant įrankius, tokius kaip Elasticsearch, Kibana ir Grafana.

API šliuzas ir serverless architektūros

API šliuzai taip pat labai naudingi su serverless (be serverio) architektūromis. Daugelis debesijos paslaugų teikėjų siūlo serverless skaičiavimo galimybes, tokias kaip AWS Lambda, Azure Functions ir Google Cloud Functions. Šios funkcijos dažnai yra pasiekiamos per API šliuzą, siūlant ekonomišką ir keičiamo mastelio būdą kurti API. Šiame scenarijuje API šliuzas tvarko autentifikavimą, autorizavimą, užklausų maršrutizavimą ir kitas įprastas užduotis, o serverless funkcijos įgyvendina verslo logiką.

Įprasti API šliuzo iššūkiai

Nepaisant privalumų, API šliuzai taip pat gali kelti iššūkių:

• Sudėtingumas: API šliuzo diegimas ir valdymas gali būti sudėtingas, ypač didelėms ir sudėtingoms mikropaslaugų architektūroms.
• Našumo kliūtis: API šliuzas gali tapti našumo kliūtimi, jei nėra tinkamai suprojektuotas ir keičiamas masteliu.
• Vienintelis gedimo taškas: API šliuzas gali tapti vieninteliu gedimo tašku, jei nėra įdiegtas atsižvelgiant į aukštą prieinamumą.
• Konfigūracijos valdymas: API šliuzo konfigūracijos valdymas gali būti sudėtingas, ypač dinamiškose aplinkose.
• Saugumo rizikos: Prastai apsaugotas API šliuzas gali atverti visą sistemą saugumo rizikoms.

Kruopštus planavimas, projektavimas ir diegimas yra būtini norint sušvelninti šiuos iššūkius.

Ateities tendencijos API šliuzų technologijoje

API šliuzų aplinka nuolat kinta. Kai kurios besiformuojančios tendencijos:

• Integracija su paslaugų tinklais (Service Mesh): Glaudesnė integracija su paslaugų tinklais, tokiais kaip Istio ir Linkerd. Paslaugų tinklai suteikia infrastruktūros lygmenį mikropaslaugų ryšiui valdyti, o API šliuzai gali pasinaudoti šiomis funkcijomis.
• GraphQL palaikymas: Didesnis GraphQL palaikymas – tai užklausų kalba API, leidžianti klientams prašyti tik tų duomenų, kurių jiems reikia.
• Dirbtiniu intelektu paremtas API valdymas: Dirbtinio intelekto ir mašininio mokymosi naudojimas automatizuoti tokias užduotis kaip API atradimas, saugumo analizė ir našumo optimizavimas.
• Krašto kompiuterija (Edge Computing): API šliuzų diegimas arčiau tinklo krašto, siekiant sumažinti delsą ir pagerinti našumą krašto įrenginiams.

Išvada

API šliuzas yra esminis komponentas šiuolaikinėse mikropaslaugų architektūrose, suteikiantis centralizuotą prieigos tašką ir valdantis ryšį tarp klientų ir mikropaslaugų. Įdiegusios API šliuzą, organizacijos gali supaprastinti klientų sąveikas, pagerinti saugumą, padidinti našumą ir mastelio keitimą. Tinkamo API šliuzo sprendimo pasirinkimas, geriausių praktikų įgyvendinimas ir nuolatinis našumo stebėjimas yra būtini sėkmingam API šliuzo diegimui. Kadangi API šliuzų aplinka ir toliau vystosi, svarbu būti informuotam apie naujas tendencijas ir technologijas, kad būtų galima kurti patikimas ir keičiamo mastelio mikropaslaugų programas, galinčias aptarnauti pasaulinę auditoriją.

Suprasdami šiame vadove aprašytas koncepcijas ir geriausias praktikas, galite efektyviai panaudoti API šliuzus kurdami ir valdydami pasauliniu mastu keičiamas mikropaslaugų architektūras.