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[译] 模式:API 网关和 BFF

情景

试想,你的团队正在搭建一个在线商城,它使用了微服务架构模式,现在需要你实现产品的信息细节页面。针对这个产品信息页面,你需要开发多个版本的用户接口:

  • 基于 HTML5/JavaScript 适用于桌面和手机浏览器的用户接口 - HTML 由服务器端的 Web 应用程序生成
  • 本地的 AndroidiPhone 客户端 - 这些客户端通过 REST APIs 与服务器进行交互

另外,这个在线商城必须可以通过一个 REST API 暴露产品信息,以供第三方应用使用获取。

产品信息页会展示大量有关该产品的信息。比如 Amzon.comPOJOs in Action 这本书的信息页展示了:

  • 这本书的基本信息,像标题,作者,价格等等
  • 你对于这本书的支付历史
  • 是否可以购买(库存)
  • 购买选项
  • 和这本书经常一起购买的书
  • 买了这本书的其他买家还买了哪些书
  • 买家评论
  • 卖家排行
  • ...

由于这个在线商城使用了微服务架构模式,产品的具体信息被分布在了多个微服务上。比如:

  • 产品信息服务 - 该产品的基本信息,类似标题,作者
  • 价格服务 - 产品的定价
  • 订单服务 - 产品的支付历史
  • 库存服务 - 产品是否可购买
  • 评论服务 - 买家评论

这样一来,展示产品信息的代码需要从以上所有服务中获取信息。

问题

一个基于微服务的应用程序客户端如何访问一个个独立的服务呢?

痛点

  • 由微服务提供的 APIs,它的粒度经常和客户端所需的粒度有所不同。微服务一般会提供细粒度的 APIs,这也就意味着客户端需要和很多微服务产生交互。就像上面情境中描述的,客户端如果需要展示的产品信息细节,就需要从大量的服务中获取数据
  • 不同的客户端需要不同的数据。比如,桌面浏览器版本的产品信息页要比手机版本的更加细致丰富。
  • 对于不同类型的客户端,网络性能也是不同的。比如,手机网络一般要比非手机网络更慢而且延时更高。当然,广域网也会比局域网慢很多。这也就意味着使用手机网络的移动客户端和使用局域网的服务器端 Web 应用程序将有着差异非常大的性能特点。服务器端的 Web 应用程序可以同时处理多个传到后端的请求,并且不会影响到用户的体验,而手机客户端只能做到一点点
  • 服务实例的数量和他们地址(主机地址+端口)的动态改变
  • 拆分成的多个服务可能会随着时间改变拆分方式,这些对于客户端应该是隐藏的
  • 众多的服务可能会使用各种各样的协议,其中有些可能对网络不友好

解决

实现一个 API 网关,让它作为所有的客户端访问服务器的唯一入口。API 网关处理请求一般有两种方式,一些请求会被简单的代理到或路由到合适的服务,而对于另外一些服务,网关可能会同时分发给多个服务(fan out to multiple services)。

Use an API gateway

不同于提供一套适用于所有类型的通用 API,我们的 API 网关可以为每一种客户端暴露不同的 API 接口。比如,Netflix API 运行着一套客户端识别适配代码,它可以为每一种客户端提供其所需的最合适的 API 接口。

API 网关可能也会实现安全措施,例如验证客户端是否被授权可以执行该请求。

变种:服务于前端的后端(Backends for frontends - BFF)

上面所说的这种模式有个变种形式,也就是 BFF 模式。它为每个类型的客户端定义了一套专门的 API 接口。

Variation: Backends for frontends

在这个例子中,有三种客户端:Web 应用,移动应用和外部第三方应用。同样,也有三种不同的 API 网关,它们和之前提到的三种客户端一一对应。

结论

使用 API 网关有以下优势:

  • 客户端将与应用后台如何划分微服务完全隔离
  • 客户端将与决定服务实例位置的问题完全隔离
  • 为每一种客户端提供最佳的 API
  • 削减了大量的请求和往返次数。比如,API 网关允许客户端在一次往返中从多个服务中获取数据。更少的请求次数也意味着更少的资源开销,和更优质的用户体验。API 网关对于移动应用来说十分必要
  • 简化了客户端。改变了客户端的运行逻辑,客户端不再需要调用多个服务,而是把这一切工作移给了 API 网关
  • 它可以将标准的公共网络友好的 API 协议转换成内部使用的任意协议

API 网关也有它的劣势:

  • 复杂性提升了 - API 网关事实上是一个独立的可插拔部件,它也必须需要开发,发布和管理
  • 增加了响应时间 - 由于经过 API 网关时增加了额外的网络跳转,所以响应时间会有所增加。但是对于大部分应用来说,这一点增加的开销是微不足道的。

议题

  • 如何实现 API 网关呢?如果该网关必须按照比例缩放以应对高负载,那么最好采用事件驱动或响应式的方法。在 JVM,或者像 NettySpring Reactor 这样的基于 NIO 的库效果很好。NodeJS 也是一种选择。

相关的模式

已知在使用的

应用范例

请参阅微服务模式中 应用程序范例 的 API 网关部分。它使用 Spring Cloud Gateway 实现。

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