API vārteja: Prasmīga pieprasījumu maršrutēšana mikropakalpojumu arhitektūrās

Mikropakalpojumu pasaulē API vārteja darbojas kā vienots ieejas punkts visiem klientu pieprasījumiem. Tās galvenā atbildība ir efektīvi un droši novirzīt šos pieprasījumus uz atbilstošajiem aizmugursistēmas (backend) pakalpojumiem. Efektīva pieprasījumu maršrutēšana ir izšķiroša, lai sasniegtu optimālu veiktspēju, mērogojamību un uzturējamību mikropakalpojumu arhitektūrā. Šis visaptverošais ceļvedis iedziļinās API vārtejas pieprasījumu maršrutēšanas smalkumos, aptverot dažādas stratēģijas, modeļus, konfigurācijas iespējas un labāko praksi.

Izpratne par API vārtejas pieprasījumu maršrutēšanu

Pieprasījumu maršrutēšana ir process, kurā ienākošie pieprasījumi tiek novirzīti uz pareizo aizmugursistēmas pakalpojumu, pamatojoties uz noteiktiem kritērijiem. Šis process ietver pieprasījuma analīzi (piemēram, HTTP metode, ceļš, galvenes, vaicājuma parametri) un iepriekš definētu noteikumu piemērošanu, lai noteiktu mērķa pakalpojumu. API vārteja bieži darbojas kā reversais starpniekserveris (reverse proxy), aizsargājot iekšējo mikropakalpojumu arhitektūru no ārpasaules.

Galvenie jēdzieni

• Maršrutēšanas noteikumi: Definē sasaisti starp ienākošajiem pieprasījumiem un aizmugursistēmas pakalpojumiem. Šie noteikumi parasti balstās uz pieprasījuma atribūtiem, piemēram, URL ceļu, HTTP metodi vai galvenēm.
• Pakalpojumu atklāšana: Mehānisms, ar kura palīdzību API vārteja atrod pieejamās aizmugursistēmas pakalpojuma instances. Pakalpojumu atklāšana ir būtiska dinamiskās vidēs, kur pakalpojumu instances var tikt bieži pievienotas vai noņemtas.
• Slodzes līdzsvarošana: Ienākošo pieprasījumu sadalīšana starp vairākām aizmugursistēmas pakalpojuma instancēm, lai novērstu pārslodzi un nodrošinātu augstu pieejamību.
• Trafika pārvaldība: Trafika plūsmas kontrolēšana uz dažādām pakalpojuma versijām vai instancēm, ļaujot veikt kanārijputniņa izvietošanu (canary deployments) un A/B testēšanu.
• Drošība: Autentifikācijas un autorizācijas mehānismi, lai nodrošinātu, ka tikai autorizēti klienti var piekļūt aizsargātiem pakalpojumiem.

Pieprasījumu maršrutēšanas stratēģijas

API vārtejā var izmantot vairākas pieprasījumu maršrutēšanas stratēģijas, katrai no tām ir savas priekšrocības un trūkumi. Pareizās stratēģijas izvēle ir atkarīga no lietojumprogrammas specifiskajām prasībām un mikropakalpojumu arhitektūras sarežģītības.

1. Maršrutēšana pēc ceļa (Path-Based Routing)

Šī ir visizplatītākā un vienkāršākā maršrutēšanas stratēģija. Pieprasījumi tiek maršrutēti, pamatojoties uz URL ceļu. Piemēram, pieprasījumi uz /users var tikt novirzīti uz `users` pakalpojumu, savukārt pieprasījumi uz /products tiek novirzīti uz `products` pakalpojumu.

Piemērs:

Apsveriet e-komercijas platformu. Pieprasījumi uz /api/v1/products varētu tikt novirzīti uz produktu kataloga mikropakalpojumu, savukārt pieprasījumi uz /api/v1/orders tiek novirzīti uz pasūtījumu pārvaldības mikropakalpojumu. Tas nodrošina skaidru atbildības sadalījumu un vieglāku atsevišķu pakalpojumu pārvaldību.

Konfigurācija:

Daudzas API vārteju platformas ļauj konfigurēt maršrutēšanu pēc ceļa, izmantojot vienkāršu modeļu saskaņošanu. Piemēram, Kong platformā jūs varat definēt maršrutu, kas atbilst pieprasījumiem ar konkrētu ceļu un pārsūta tos uz noteiktu pakalpojumu.

Priekšrocības:

• Vienkārši ieviest un saprast.
• Viegli konfigurēt un uzturēt.
• Piemērots pamata maršrutēšanas scenārijiem.

Trūkumi:

• Var kļūt sarežģīti ar lielu pakalpojumu skaitu.
• Ierobežota elastība maršrutēšanā, kas balstīta uz sarežģītākiem kritērijiem.

2. Maršrutēšana pēc galvenēm (Header-Based Routing)

Pieprasījumi tiek maršrutēti, pamatojoties uz konkrētu HTTP galveņu vērtību. Tas ir noderīgi, lai ieviestu tādas funkcijas kā satura saskaņošana (piemēram, maršrutēšana, pamatojoties uz `Accept` galveni) vai versiju kontrole (piemēram, maršrutēšana, pamatojoties uz pielāgotu `API-Version` galveni).

Piemērs:

Iedomājieties, ka jums ir divas jūsu `products` pakalpojuma versijas (v1 un v2). Jūs varat izmantot pielāgotu galveni, piemēram, `X-API-Version`, lai novirzītu pieprasījumus uz atbilstošo versiju. Pieprasījums ar `X-API-Version: v1` tiktu novirzīts uz v1 pakalpojumu, savukārt pieprasījums ar `X-API-Version: v2` tiktu novirzīts uz v2 pakalpojumu. Tas ir vērtīgi pakāpeniskai ieviešanai un A/B testēšanai.

Konfigurācija:

Lielākā daļa API vārteju ļauj definēt maršrutēšanas noteikumus, pamatojoties uz galveņu vērtībām. Jūs varat norādīt galvenes nosaukumu un sagaidāmo vērtību saskaņošanai. Piemēram, Azure API Management platformā varat izmantot politikas, lai pārbaudītu galveņu vērtības un attiecīgi maršrutētu pieprasījumu.

Priekšrocības:

• Nodrošina lielāku elastību nekā maršrutēšana pēc ceļa.
• Ļauj veikt satura saskaņošanu un versiju kontroli.

Trūkumi:

• Var būt sarežģītāk konfigurēt nekā maršrutēšanu pēc ceļa.
• Klientiem ir jāiekļauj savos pieprasījumos noteiktas galvenes.

3. Maršrutēšana pēc vaicājuma parametriem (Query Parameter-Based Routing)

Pieprasījumi tiek maršrutēti, pamatojoties uz vaicājuma parametru vērtību URL. Tas ir noderīgi maršrutēšanai, pamatojoties uz konkrētiem kritērijiem, kas tiek nodoti kā daļa no pieprasījuma, piemēram, klienta ID vai produkta kategorija.

Piemērs:

Apsveriet scenāriju, kurā vēlaties novirzīt pieprasījumus uz dažādiem aizmugursistēmas pakalpojumiem, pamatojoties uz klienta ģeogrāfisko atrašanās vietu. Jūs varat izmantot vaicājuma parametru, piemēram, `region`, lai norādītu reģionu. Pieprasījumi ar /products?region=eu varētu tikt novirzīti uz produktu kataloga pakalpojumu Eiropā, savukārt pieprasījumi ar /products?region=us tiek novirzīti uz pakalpojumu Amerikas Savienotajās Valstīs. Tas palīdz optimizēt veiktspēju un atbilstību globāliem lietotājiem.

Konfigurācija:

API vārtejas parasti nodrošina mehānismus, lai iegūtu vaicājuma parametrus no URL un izmantotu tos maršrutēšanas noteikumos. Google Cloud API Gateway platformā jūs varat definēt maršrutēšanas noteikumus, pamatojoties uz vaicājuma parametru vērtībām, izmantojot pakalpojuma konfigurāciju.

Priekšrocības:

• Ļauj veikt maršrutēšanu, pamatojoties uz dinamiskiem kritērijiem.
• Noderīgi tādu funkciju ieviešanai kā reģionālā maršrutēšana.

Trūkumi:

• Var padarīt URL sarežģītākus un grūtāk lasāmus.
• Klientiem ir jāiekļauj savos pieprasījumos noteikti vaicājuma parametri.

4. Maršrutēšana pēc metodes (Method-Based Routing)

Pieprasījumi tiek maršrutēti, pamatojoties uz HTTP metodi (piemēram, GET, POST, PUT, DELETE). To bieži izmanto kopā ar maršrutēšanu pēc ceļa, lai nodrošinātu RESTful API.

Piemērs:

Jūs varētu novirzīt GET /users uz pakalpojumu, kas iegūst lietotāja informāciju, POST /users uz pakalpojumu, kas izveido jaunu lietotāju, PUT /users/{id} uz pakalpojumu, kas atjaunina lietotāju, un DELETE /users/{id} uz pakalpojumu, kas dzēš lietotāju. Tas izmanto standarta HTTP darbības vārdus skaidram un konsekventam API dizainam.

Konfigurācija:

API vārtejas parasti atbalsta maršrutēšanu, pamatojoties uz HTTP metodēm. Jūs varat definēt atsevišķus maršrutus katrai metodei noteiktam ceļam. AWS API Gateway ļauj konfigurēt dažādas integrācijas katrai HTTP metodei resursā.

Priekšrocības:

• Nodrošina RESTful API dizainu.
• Skaidra atbildības sadale, pamatojoties uz HTTP metodēm.

Trūkumi:

• Nepieciešama laba izpratne par HTTP metodēm.

5. Maršrutēšana pēc satura (Content-Based Routing)

Pieprasījumi tiek maršrutēti, pamatojoties uz pieprasījuma ķermeņa (body) saturu. Tas ir noderīgi maršrutēšanai, pamatojoties uz sarežģītiem kritērijiem, vai kad maršrutēšanas lēmums ir atkarīgs no datiem, kas tiek nosūtīti pieprasījumā. Tas var būt īpaši noderīgi GraphQL implementācijās, kur pats vaicājums nosaka maršrutēšanu.

Piemērs:

Apsveriet scenāriju, kurā jums ir vairāki aizmugursistēmas pakalpojumi, kas apstrādā dažādus dokumentu veidus. Jūs varat pārbaudīt pieprasījuma ķermeni, lai noteiktu dokumenta veidu un novirzītu pieprasījumu uz atbilstošo pakalpojumu. Piemēram, ja pieprasījuma ķermenī ir JSON saturs ar lauku `documentType: 'invoice'`, jūs varat novirzīt pieprasījumu uz rēķinu apstrādes pakalpojumu. Globālā biznesā rēķiniem var būt reģionālas atšķirības (piemēram, PVN noteikumi), tāpēc saturs varētu arī identificēt valsti, lai atbilstoši maršrutētu.

Konfigurācija:

Maršrutēšana pēc satura parasti prasa sarežģītāku konfigurāciju nekā citas maršrutēšanas stratēģijas. Jums var nākties izmantot skriptus vai pielāgotu kodu, lai pārbaudītu pieprasījuma ķermeni un pieņemtu maršrutēšanas lēmumus. Tyk API Gateway nodrošina funkcijas pieprasījumu transformācijai un skriptēšanai, ko var izmantot maršrutēšanai pēc satura.

Priekšrocības:

• Nodrošina vislielāko elastību maršrutēšanas lēmumos.
• Ļauj veikt maršrutēšanu, pamatojoties uz sarežģītiem kritērijiem.

Trūkumi:

• Var būt vissarežģītāk ieviest un konfigurēt.
• Var būt nepieciešams pielāgots kods vai skriptēšana.
• Var ietekmēt veiktspēju, jo nepieciešams pārbaudīt pieprasījuma ķermeni.

Pieprasījumu maršrutēšanas modeļi

Ir vairāki vispāratzīti modeļi, ko var piemērot, lai uzlabotu pieprasījumu maršrutēšanu un kopējo mikropakalpojumu sistēmas arhitektūru.

1. Agregācija

API vārteja apkopo atbildes no vairākiem aizmugursistēmas pakalpojumiem vienā atbildē klientam. Tas samazina nepieciešamo turp-atpakaļ ceļu skaitu un vienkāršo klienta pieredzi.

Piemērs:

Kad klients pieprasa lietotāja profilu, API vārtejai var būt nepieciešams iegūt datus no `users` pakalpojuma, `profiles` pakalpojuma un `addresses` pakalpojuma. API vārteja apkopo atbildes no šiem pakalpojumiem vienā lietotāja profila atbildē, kas pēc tam tiek atgriezta klientam. Šis modelis uzlabo veiktspēju un samazina klienta lietojumprogrammas sarežģītību.

2. Transformācija

API vārteja pārveido pieprasījumus un atbildes starp klientu un aizmugursistēmas pakalpojumiem. Tas ļauj klientam izmantot citu API, nekā to, ko piedāvā aizmugursistēmas pakalpojumi, atsaistot klientu no iekšējās arhitektūras.

Piemērs:

Klients var nosūtīt pieprasījumu ar noteiktu datu formātu vai nosaukumu konvenciju. API vārteja pārveido pieprasījumu formātā, ko saprot aizmugursistēmas pakalpojums. Līdzīgi, API vārteja pārveido atbildi no aizmugursistēmas pakalpojuma formātā, ko sagaida klients. Šis modelis nodrošina lielāku elastību un pielāgojamību mikropakalpojumu arhitektūrā.

3. Ķēdēšana

API vārteja novirza pieprasījumu uz vairākiem aizmugursistēmas pakalpojumiem secīgā veidā. Katrs pakalpojums veic noteiktu uzdevumu un nodod rezultātu nākamajam pakalpojumam ķēdē.

Piemērs:

Apstrādājot pasūtījumu, API vārteja vispirms var novirzīt pieprasījumu uz `pasūtījuma validācijas` pakalpojumu, pēc tam uz `maksājumu apstrādes` pakalpojumu un visbeidzot uz `pasūtījuma izpildes` pakalpojumu. Katrs pakalpojums veic noteiktu uzdevumu un nodod pasūtījumu nākamajam pakalpojumam ķēdē. Šis modelis ļauj ieviest sarežģītus biznesa procesus modulārā un mērogojamā veidā.

4. Zarošanās

API vārteja novirza pieprasījumu uz dažādiem aizmugursistēmas pakalpojumiem, pamatojoties uz noteiktiem nosacījumiem. Tas ļauj ieviest atšķirīgu biznesa loģiku, pamatojoties uz pieprasījuma kontekstu.

Piemērs:

Pamatojoties uz lietotāja atrašanās vietu, API vārteja var novirzīt pieprasījumu uz citu cenu noteikšanas pakalpojumu. Lietotāji Eiropā var tikt novirzīti uz pakalpojumu, kas piemēro PVN, savukārt lietotāji Amerikas Savienotajās Valstīs tiek novirzīti uz pakalpojumu, kas to nedara. Tas ļauj pielāgot biznesa loģiku konkrētiem reģioniem vai klientu segmentiem.

Konfigurācijas iespējas

Pieprasījumu maršrutēšanas konfigurēšana API vārtejā parasti ietver maršrutu, pakalpojumu un politiku definēšanu. Konkrētās konfigurācijas iespējas atšķiras atkarībā no izmantotās API vārtejas platformas.

1. Maršruta definīcija

Maršruts definē sasaisti starp ienākošajiem pieprasījumiem un aizmugursistēmas pakalpojumiem. Tas parasti ietver šādu informāciju:

• Ceļš: URL ceļš, kuram jāatbilst.
• Metodes: HTTP metodes, kurām jāatbilst (piemēram, GET, POST, PUT, DELETE).
• Galvenes: Galvenes, kurām jāatbilst.
• Vaicājuma parametri: Vaicājuma parametri, kuriem jāatbilst.
• Pakalpojums: Aizmugursistēmas pakalpojums, uz kuru novirzīt pieprasījumu.

2. Pakalpojuma definīcija

Pakalpojums pārstāv aizmugursistēmas pakalpojumu, uz kuru API vārteja var novirzīt pieprasījumus. Tas parasti ietver šādu informāciju:

• URL: Aizmugursistēmas pakalpojuma URL.
• Veselības pārbaude: Beigu punkts (endpoint), lai pārbaudītu aizmugursistēmas pakalpojuma veselību.
• Slodzes līdzsvarošana: Izmantojamais slodzes līdzsvarošanas algoritms.

3. Politikas

Politikas tiek izmantotas, lai piemērotu noteiktu loģiku pieprasījumiem un atbildēm. Tās var izmantot autentifikācijai, autorizācijai, ātruma ierobežošanai, pieprasījumu transformācijai un atbilžu transformācijai.

API vārtejas izvēle

Ir pieejami vairāki API vārteju risinājumi, katram no tiem ir savas stiprās un vājās puses. API vārtejas izvēle ir atkarīga no lietojumprogrammas specifiskajām prasībām un infrastruktūras vides.

Populāri API vārteju risinājumi

• Kong: Atvērtā koda API vārteja, kas veidota uz Nginx bāzes. Tā ir ļoti paplašināma un atbalsta plašu spraudņu (plugins) klāstu.
• Tyk: Atvērtā koda API vārteja ar uzsvaru uz API pārvaldību un analīzi.
• Apigee: Komerciāla API pārvaldības platforma, kas nodrošina plašu funkciju klāstu, ieskaitot API vārteju, analīzi un izstrādātāju portālu.
• AWS API Gateway: Pilnībā pārvaldīts API vārtejas pakalpojums, ko nodrošina Amazon Web Services.
• Azure API Management: Pilnībā pārvaldīts API vārtejas pakalpojums, ko nodrošina Microsoft Azure.
• Google Cloud API Gateway: Pilnībā pārvaldīts API vārtejas pakalpojums, ko nodrošina Google Cloud Platform.

Labākā prakse pieprasījumu maršrutēšanā

Labākās prakses ievērošana pieprasījumu maršrutēšanā var būtiski uzlabot mikropakalpojumu arhitektūras veiktspēju, mērogojamību un uzturējamību.

1. Uzturiet maršrutēšanas noteikumus vienkāršus

Izvairieties no pārāk sarežģītiem maršrutēšanas noteikumiem, kurus ir grūti saprast un uzturēt. Vienkāršāki noteikumi ir vieglāk novēršami un mazāk pakļauti kļūdām.

2. Izmantojiet pakalpojumu atklāšanu

Izmantojiet pakalpojumu atklāšanu, lai dinamiski atrastu aizmugursistēmas pakalpojumus. Tas nodrošina, ka API vārteja vienmēr var novirzīt pieprasījumus uz pieejamām instancēm, pat ja pakalpojumi tiek mērogoti vai atkārtoti izvietoti.

3. Ieviesiet slodzes līdzsvarošanu

Sadalīt ienākošos pieprasījumus starp vairākām aizmugursistēmas pakalpojumu instancēm, lai novērstu pārslodzi un nodrošinātu augstu pieejamību. Izmantojiet slodzes līdzsvarošanas algoritmu, kas ir piemērots lietojumprogrammas vajadzībām (piemēram, apļveida metode (round robin), vismazāk savienojumu (least connections)).

4. Nodrošiniet savu API vārteju

Ieviesiet autentifikācijas un autorizācijas mehānismus, lai aizsargātu aizmugursistēmas pakalpojumus no neatļautas piekļuves. Izmantojiet nozares standarta drošības protokolus, piemēram, OAuth 2.0 un JWT.

5. Pārraugiet un analizējiet maršrutēšanas veiktspēju

Pārraugiet API vārtejas un aizmugursistēmas pakalpojumu veiktspēju, lai identificētu vājās vietas un optimizētu maršrutēšanas noteikumus. Izmantojiet analīzes rīkus, lai izsekotu pieprasījumu latentumam, kļūdu līmenim un trafika modeļiem.

6. Centralizēta konfigurācijas pārvaldība

Izmantojiet centralizētu konfigurācijas pārvaldības sistēmu, lai pārvaldītu maršrutēšanas noteikumus un citas API vārtejas konfigurācijas. Tas vienkāršo izmaiņu pārvaldību un izvietošanu vairākās API vārtejas instancēs.

7. Versiju kontroles stratēģija

Ieviesiet skaidru versiju kontroles stratēģiju savām API. Tas ļauj ieviest izmaiņas jūsu API, nepārtraucot esošo klientu darbību. Izmantojiet maršrutēšanu pēc galvenēm vai ceļa, lai novirzītu pieprasījumus uz dažādām jūsu API versijām.

8. Gracioza degradācija

Ieviesiet graciozas degradācijas mehānismus, lai apstrādātu kļūmes aizmugursistēmas pakalpojumos. Ja aizmugursistēmas pakalpojums nav pieejams, API vārtejai vajadzētu atgriezt jēgpilnu kļūdas ziņojumu klientam, nevis avarēt.

9. Ātruma ierobežošana un droselēšana

Ieviesiet ātruma ierobežošanu un droselēšanu, lai aizsargātu aizmugursistēmas pakalpojumus no pārmērīgas trafika pārslodzes. Tas var palīdzēt novērst pakalpojuma atteikuma uzbrukumus (denial-of-service) un nodrošināt, ka API vārteja paliek atsaucīga.

Secinājums

Prasmīga API vārtejas pieprasījumu maršrutēšana ir izšķiroša, lai izveidotu efektīvas, mērogojamas un uzturējamas mikropakalpojumu arhitektūras. Izprotot dažādās maršrutēšanas stratēģijas, modeļus, konfigurācijas iespējas un labāko praksi, jūs varat efektīvi pārvaldīt trafiku uz saviem aizmugursistēmas pakalpojumiem un nodrošināt nevainojamu pieredzi saviem klientiem. Mikropakalpojumiem turpinot attīstīties, API vārtejas loma pieprasījumu maršrutēšanā un pārvaldībā kļūs tikai kritiskāka. Veiksmīgai darbībai ir svarīgi arī izvēlēties konkrētajām prasībām un infrastruktūrai atbilstošu API vārteju. Atcerieties, ka drošībai jābūt priekšplānā visos maršrutēšanas lēmumos.