業(yè)界有很多流行的 API 網(wǎng)關(guān)，開源的有 Nginx、Netflix Zuul、Kong 等。當(dāng)然 Kong 還有商業(yè)版，類似的商業(yè)版網(wǎng)關(guān)還有 GoKu API Gateway 和 Tyk 等。

GoKu API Gateway 是由國內(nèi)公司 eolinker 使用 Go 語言研發(fā)，擁有社區(qū)版和商業(yè)版，包含 API Gateway 和 Dashboard 兩部分。其中社區(qū)版本包含大量基礎(chǔ)功能，可以滿足中型企業(yè)和產(chǎn)品的使用；企業(yè)版本包含更多擴(kuò)展；比較適合大型軟件和大型組織使用。

Tyk 由國外的 TykTechnologies 公司研發(fā)，也是基于 Go 語言。Tyk 一切均導(dǎo)向收費(fèi)版本，免費(fèi)版本第一次申請有一年的使用授權(quán)。

下面將會介紹常用的 API 網(wǎng)關(guān)組件 Nginx、Zuul 和 Kong 的相關(guān)特性。

Nginx

Nginx 可以說是互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的標(biāo)配組件，主要的使用場景包括負(fù)載均衡、反向代理、代理緩存、限流等。

Nginx 由內(nèi)核和模塊組成，內(nèi)核的設(shè)計非常微小和簡潔，完成的工作也非常簡單，僅僅通過查找配置文件與客戶端請求進(jìn)行 URL 匹配，用于啟動不同的模塊去完成相應(yīng)的工作。

Nginx 在啟動后，會有一個 Master 進(jìn)程和多個 Worker 進(jìn)程，Master 進(jìn)程和 Worker 進(jìn)程之間是通過進(jìn)程間通信進(jìn)行交互的，如圖所示。Worker 工作進(jìn)程的阻塞點是在像 select()、epoll_wait() 等這樣的 I/O 多路復(fù)用函數(shù)調(diào)用處，以等待發(fā)生數(shù)據(jù)可讀 / 寫事件。Nginx 采用了異步非阻塞的方式來處理請求，也就是說，Nginx 是可以同時處理成千上萬個請求的。

還可以將 Lua 嵌入到 Nginx 中，從而可以使用 Lua 來編寫腳本，這樣就可以使用 Lua 編寫應(yīng)用腳本，部署到 Nginx 中運(yùn)行，即 Nginx 變成了一個 Web 容器；這樣開發(fā)人員就可以使用 Lua 語言開發(fā)高性能Web應(yīng)用了。在開發(fā)的時候使用 OpenResty 來搭建開發(fā)環(huán)境，OpenResty 將 Nginx 核心、LuaJIT、許多有用的 Lua 庫和 Nginx 第三方模塊打包在一起；這樣只需要安裝 OpenResty，不需要了解 Nginx 核心和寫復(fù)雜的 C/C++ 模塊就可以，只需要使用 Lua 語言進(jìn)行 Web 應(yīng)用開發(fā)了。

使用 Nginx 的反向代理和負(fù)載均衡可實現(xiàn)負(fù)載均衡及高可用，除此之外還需要我們解決自注冊和網(wǎng)關(guān)本身的擴(kuò)展性。

Springcloud-gateway

Spring Cloud Gateway 是 Spring Cloud 微服務(wù)生態(tài)下的網(wǎng)關(guān)組件。Spring Cloud Gateway 是基于 Spring 5 和 Spring Boot 2 搭建的

Netflix Zuul

Zuul 是 Netflix 開源的微服務(wù)網(wǎng)關(guān)組件，它可以和 Eureka、Ribbon、Hystrix 等組件配合使用。社區(qū)活躍，融合于 SpringCloud 完整生態(tài)，是構(gòu)建微服務(wù)體系前置網(wǎng)關(guān)服務(wù)的最佳選型。Zuul 的核心是一系列的過濾器，這些過濾器可以完成以下功能：

• 身份認(rèn)證與安全：識別每個資源的驗證要求，并拒絕那些與要求不符的請求。
• 審查與監(jiān)控：與邊緣位置追蹤有意義的數(shù)據(jù)和統(tǒng)計結(jié)果，從而帶來精確的生產(chǎn)視圖。
• 動態(tài)路由：動態(tài)地將請求路由到不同的后端集群。
• 壓力測試：逐漸增加指向集群的流量，以了解性能。
• 負(fù)載分配：為每一種負(fù)載類型分配對應(yīng)容量，并棄用超出限定值的請求。
• 靜態(tài)響應(yīng)處理：在邊緣位置直接建立部分響應(yīng)，從而避免其轉(zhuǎn)發(fā)到內(nèi)部集群。
• 多區(qū)域彈性：跨越 AWS Region 進(jìn)行請求路由，旨在實現(xiàn) ELB（Elastic Load Balancing，彈性負(fù)載均衡）使用的多樣化，以及讓系統(tǒng)的邊緣更貼近系統(tǒng)的使用者。

上面提及的這些特性是 Nigix 所沒有的，Netflix 公司研發(fā) Zuul 是為了解決云端的諸多問題（特別是幫助 AWS 解決跨 Region 情況下的這些特性實現(xiàn)），而不僅僅是做一個類似于 Nigix 的反向代理，當(dāng)然，我們可以僅使用反向代理功能，這里不多做描述。

Zuul 目前有兩個大的版本：Zuul1 和 Zuul2。

• Zuul1 是基于 Servlet 框架構(gòu)建，如圖所示，采用的是阻塞和多線程方式，即一個線程處理一次連接請求，這種方式在內(nèi)部延遲嚴(yán)重、設(shè)備故障較多情況下會引起存活的連接增多和線程增加的情況發(fā)生。
• Netflix 發(fā)布的 Zuul2 有重大的更新，它運(yùn)行在異步和無阻塞框架上，每個 CPU 核一個線程，處理所有的請求和響應(yīng)，請求和響應(yīng)的生命周期是通過事件和回調(diào)來處理的，這種方式減少了線程數(shù)量，因此開銷較小。

Kong

Kong 是 Mashape 開源的高性能高可用 API 網(wǎng)關(guān)和 API 服務(wù)管理層，一款基于 Nginx_Lua 模塊寫的高可用服務(wù)網(wǎng)關(guān)，由于 Kong 是基于 Nginx 的，所以可以水平擴(kuò)展多個 Kong 服務(wù)器。通過前置的負(fù)載均衡配置把請求均勻地分發(fā)到各個 Server，來應(yīng)對大批量的網(wǎng)絡(luò)請求。

Nginx、Zuul 和 Kong 這三種 API 網(wǎng)關(guān)組件的功能和特性，并制作了如下的對比表格：

總得來說，Zuul 復(fù)雜度較低，上手簡單，可以自定義開發(fā)，但是高并發(fā)場景下的性能相對較差；Nginx 性能經(jīng)受得住考驗，配合 Lua 可以引入各種插件，但是功能性相對較弱，需要開發(fā)者自身去完善很多功能；Kong 基于 Nginx、OpenResty 和 Lua，對性能要求高，需要對外開放，建議考慮使用 Kong。下面我們將重點介紹。

Kong網(wǎng)關(guān)介紹：

• 為什么需要云原生網(wǎng)關(guān)？
• Kong 介紹
• Kong 的基本架構(gòu)
• 使用 Kong 構(gòu)建服務(wù)網(wǎng)關(guān)
• 幾種常用插件應(yīng)用
• 自定義插件的實踐

為什么需要 API 網(wǎng)關(guān)？

當(dāng)使用單體應(yīng)用程序架構(gòu)時，客戶端（Web 或移動端）通過向后端應(yīng)用程序發(fā)起一次 REST 調(diào)用來獲取數(shù)據(jù)。負(fù)載均衡器將請求路由給 N 個相同的應(yīng)用程序?qū)嵗械囊粋€。然后應(yīng)用程序會查詢各種數(shù)據(jù)庫表，并將響應(yīng)返回給客戶端。微服務(wù)架構(gòu)下，單體應(yīng)用被切割成多個微服務(wù)，如果將所有的微服務(wù)直接對外暴露，勢必會出現(xiàn)安全方面的各種問題。

客戶端可以直接向每個微服務(wù)發(fā)送請求，其問題主要如下：

• 客戶端需求和每個微服務(wù)暴露的細(xì)粒度 API 不匹配。
• 部分服務(wù)使用的協(xié)議不是Web友好協(xié)議。可能使用 Thrift 二進(jìn)制 RPC，也可能使用 AMQP 消息傳遞協(xié)議。
• 微服務(wù)難以重構(gòu)。如果合并兩個服務(wù)，或者將一個服務(wù)拆分成兩個或更多服務(wù)，這類重構(gòu)就非常困難了。

服務(wù)端的各個服務(wù)直接暴露給客戶端調(diào)用勢必會引起各種問題。同時，服務(wù)端的各個服務(wù)可擴(kuò)展和伸縮性很差。API 網(wǎng)關(guān)是微服務(wù)架構(gòu)中的基礎(chǔ)組件，位于接入層之下和業(yè)務(wù)服務(wù)層之上，如前所述的這些功能適合在 API 網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)。

關(guān)于服務(wù)網(wǎng)關(guān)的開源組件，有 Netflix Zuul、Spring Cloud Gateway、Kong、Traefik、NGINX 和服務(wù)網(wǎng)關(guān)類型的 Envoy 等。我們現(xiàn)在使用的是可編程的新型網(wǎng)關(guān)：Spring Cloud Gateway， Spring Cloud Gateway是基于WebFlux異步編程技術(shù)。本文主要介紹現(xiàn)代微服務(wù)網(wǎng)關(guān) Kong，在 Kong 的官網(wǎng)介紹中，第一條特性便是 Kong 的云原生屬性：與平臺無關(guān)，Kong 可以從裸機(jī)運(yùn)行到 Kubernetes。本文基于 Kong 1.2.1，自定義插件部分會涉及部分 Lua 編碼，適合服務(wù)端開發(fā)和運(yùn)維人員。

1. 什么是 Kong

   當(dāng)我們決定對應(yīng)用進(jìn)行微服務(wù)改造時，應(yīng)用客戶端如何與微服務(wù)交互的問題也隨之而來，畢竟服務(wù)數(shù)量的增加會直接導(dǎo)致部署授權(quán)、負(fù)載均衡、通信管理、分析和改變的難度增加。

   面對以上問題，API GATEWAY是一個不錯的解決方案，其所提供的訪問限制、安全、流量控制、分析監(jiān)控、日志、請求轉(zhuǎn)發(fā)、合成和協(xié)議轉(zhuǎn)換功能，可以解放開發(fā)者去把精力集中在具體邏輯的代碼，而不是把時間花費(fèi)在考慮如何解決應(yīng)用和其他微服務(wù)鏈接的問題上。

2. 為什么使用Kong

   在眾多 API GATEWAY 框架中，Mashape 開源的高性能高可用API網(wǎng)關(guān)和API服務(wù)管理層——KONG（基于 NGINX）特點尤為突出，它可以通過插件擴(kuò)展已有功能，這些插件（使用 lua 編寫）在API請求響應(yīng)循環(huán)的生命周期中被執(zhí)行。于此同時，KONG本身提供包括 HTTP 基本認(rèn)證、密鑰認(rèn)證、CORS、TCP、UDP、文件日志、API請求限流、請求轉(zhuǎn)發(fā)及 NGINX 監(jiān)控等基本功能。目前，Kong 在 Mashape 管理了超過 15,000 個 API，為 200,000 開發(fā)者提供了每月數(shù)十億的請求支持。

Kong 的基本架構(gòu)

Kong 是基于 Nginx 的，所以可以水平擴(kuò)展多個 Kong 服務(wù)器。通過前置的負(fù)載均衡配置把請求均勻地分發(fā)到各個 Server，來應(yīng)對大批量的網(wǎng)絡(luò)請求。

Kong 主要有三個組件：

• Kong Server ：基于nginx的服務(wù)器，用來接收 API 請求。
• Apache Cassandra/PostgreSQL：用來存儲操作數(shù)據(jù)。
• Kong dashboard：官方推薦 UI 管理工具，當(dāng)然，也可以使用 restfull 方式管理 admin api。

Kong 采用插件機(jī)制進(jìn)行功能定制，插件集（可以是 0 或 N 個）在 API 請求響應(yīng)循環(huán)的生命周期中被執(zhí)行。插件使用 Lua 編寫，基礎(chǔ)功能包括：HTTP 基本認(rèn)證、密鑰認(rèn)證、CORS（Cross-Origin Resource Sharing，跨域資源共享）、TCP、UDP、文件日志、API 請求限流、請求轉(zhuǎn)發(fā)以及 Nginx 監(jiān)控等。

Kong 網(wǎng)關(guān)具有以下的特性：

• 可擴(kuò)展性: 通過簡單地添加更多的服務(wù)器，可以輕松地進(jìn)行橫向擴(kuò)展，這意味著您的平臺可以在一個較低負(fù)載的情況下處理任何請求；
• 模塊化: 可以通過添加新的插件進(jìn)行擴(kuò)展，這些插件可以通過RESTful Admin API輕松配置；
• 在任何基礎(chǔ)架構(gòu)上運(yùn)行: Kong 網(wǎng)關(guān)可以在任何地方都能運(yùn)行。可以在云或內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中部署 Kong，包括單個或多個數(shù)據(jù)中心設(shè)置，以及 public，private 或 invite-only APIs。

常用概念

Kong 中常用的術(shù)語介紹，這些術(shù)語會在下面的實踐中經(jīng)常用到。

• Route：請求的轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則，按照 Hostname 和 PATH，將請求轉(zhuǎn)發(fā)給 Service；
• Services：多個 Upstream 的集合，是 Route 的轉(zhuǎn)發(fā)目標(biāo)；
• Consumer：API 的用戶，記錄用戶信息；
• Plugin：插件，可以是全局的，也可以綁定到 Service、Router 或者 Consumer；
• Certificate：https 配置的證書；
• Sni：域名與 Certificate 的綁定，指定了一個域名對應(yīng)的 https 證書；
• Upstream：上游對象用來表示虛擬主機(jī)名，擁有多個服務(wù)（目標(biāo)）時，會對請求進(jìn)行負(fù)載均衡；
• Target：最終處理請求的 Backend 服務(wù)。

使用 Kong 構(gòu)建服務(wù)網(wǎng)關(guān)

客戶端的請求將會首先經(jīng)由微服務(wù)網(wǎng)關(guān)處理，一些通用的功能切面將會在網(wǎng)關(guān)生效，即 Kong 中的插件，之后才會將請求進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)到對應(yīng)的 Backend 服務(wù)，如下圖所示。

安裝實踐

目前 Kong 的最新版本 1.2，Kong 的安裝支持多種方式。官方支持如下列出方式的安裝：

除了官方提供的安裝方式，還有社區(qū)提供的安裝方式，詳細(xì)了解參見：https://konghq.com/install/。

一、安裝Kong

1.構(gòu)建 Kong 的容器網(wǎng)絡(luò)

首先我們創(chuàng)建一個 Docker 自定義網(wǎng)絡(luò)，以允許容器相互發(fā)現(xiàn)和通信。在下面的創(chuàng)建命令中 kong-net 是我們創(chuàng)建的 Docker 網(wǎng)絡(luò)名稱。

docker network create kong-net

2.搭建數(shù)據(jù)庫環(huán)境

Kong 目前使用 Cassandra 或者 PostgreSQL，你可以執(zhí)行以下命令中的一個來選擇你的 Database。請注意定義網(wǎng)絡(luò) --network=kong-net 。

使用 PostgreSQL:

docker pull postgres:9.6

 docker run -d --name kong-database \\
                --network=kong-net \\
                -p 5432:5432 \\
                -e "POSTGRES_USER=kong" \\
                -e "POSTGRES_DB=kong" \\
                -e "POSTGRES_PASSWORD=kong" \\
                postgres:9.6

3.初始化或者遷移數(shù)據(jù)庫

我們使用 docker run --rm 來初始化數(shù)據(jù)庫，該命令執(zhí)行后會退出容器而保留內(nèi)部的數(shù)據(jù)卷（volume）。這個命令我們還是要注意的，一定要跟你聲明的網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)庫類型、host 名稱一致。

下面指定的數(shù)據(jù)庫是 PostgreSQL：

docker run --rm \\
      --network=kong-net \\
      -e "KONG_DATABASE=postgres" \\
      -e "KONG_PG_HOST=kong-database" \\
      -e "KONG_PG_PASSWORD=kong" \\
      -e "KONG_CASSANDRA_CONTACT_POINTS=kong-database" \\
      kong:1.5.1 kong migrations bootstrap

4.啟動 Kong 容器

完成初始化或者遷移數(shù)據(jù)庫后，我們就可以啟動一個連接到數(shù)據(jù)庫容器的 Kong 容器，請務(wù)必保證你的數(shù)據(jù)庫容器啟動狀態(tài)，同時檢查所有的環(huán)境參數(shù) -e 是否是你定義的環(huán)境。

docker pull kong:1.5.1

 docker run -d --name kong \\
      --network=kong-net \\
      -e "KONG_DATABASE=postgres" \\
      -e "KONG_PG_HOST=kong-database" \\
      -e "KONG_PG_PASSWORD=kong" \\
      -e "KONG_CASSANDRA_CONTACT_POINTS=kong-database" \\
      -e "KONG_PROXY_ACCESS_LOG=/dev/stdout" \\
      -e "KONG_ADMIN_ACCESS_LOG=/dev/stdout" \\
      -e "KONG_PROXY_ERROR_LOG=/dev/stderr" \\
      -e "KONG_ADMIN_ERROR_LOG=/dev/stderr" \\
      -e "KONG_ADMIN_LISTEN=0.0.0.0:8001, 0.0.0.0:8444 ssl" \\
      -p 8000:8000 \\
      -p 8443:8443 \\
      -p 8001:8001 \\
      -p 8444:8444 \\
      kong:1.5.1

Kong 默認(rèn)綁定 4 個端口：

8000：用來接收客戶端的 HTTP 請求，并轉(zhuǎn)發(fā)到 upstream。
 8443：用來接收客戶端的 HTTPS 請求，并轉(zhuǎn)發(fā)到 upstream。
 8001：HTTP 監(jiān)聽的 API 管理接口。
 8444：HTTPS 監(jiān)聽的 API 管理接口。

到這里，Kong 已經(jīng)安裝完畢，我們可以使用 docker ps 命令查看當(dāng)前運(yùn)行容器，正常情況下可以看到 Kong 和 PostgreSQL 的兩個容器：

docker ps

我們可以通過 curl -i http://192.168.1.200:8001 來查看 Kong 是否運(yùn)行完好。

二、安裝Kong UI

Kong 企業(yè)版提供了管理 UI，開源版本是沒有的。但是有很多的開源的管理 UI ，其中比較流行的有Kong Dashboard 和 Konga。簡單介紹一下 Kong Dashboard 和 Konga。

1.Kong Dashboard

docker 環(huán)境中安裝運(yùn)行如下：

docker pull pgbi/kong-dashboard

 docker run --rm  \\
 --network=kong-net \\
 -p 8080:8080 \\
 pgbi/kong-dashboard start \\
 --kong-url http://kong:8001

啟動之后，可以在瀏覽器中輸入 http://192.168.1.200:8080/ 來訪問 Kong Dashboard 管理界面。

2.Konga

Konga（官網(wǎng)地址:pantsel.github.io/konga/，Github地址：github.com/pantsel/kon… ）可以很好地通過 UI 觀察到現(xiàn)在 Kong 的所有的配置，并且可以對于管理Kong節(jié)點情況進(jìn)行查看、監(jiān)控和預(yù)警。Konga主要是用 AngularJS 寫的，運(yùn)行于 nodejs 服務(wù)端。具有以下特性：

• 管理所有 Kong Admin API 對象。
• 支持從遠(yuǎn)程源（數(shù)據(jù)庫，文件，API等）導(dǎo)入使用者。
• 管理多個 Kong 節(jié)點。使用快照備份，還原和遷移 Kong 節(jié)點。
• 使用運(yùn)行狀況檢查監(jiān)視節(jié)點和 API 狀態(tài)。
• 支持電子郵件和閑置通知。
• 支持多用戶。
• 易于數(shù)據(jù)庫集成（MySQL，PostgresSQL，MongoDB，SQL Server）。

下面使用的 PostgreSQL 是和上面在 docker 環(huán)境中安裝 Kong 時的是一致的，注意用戶名、密碼、數(shù)據(jù)庫名稱等配置，docker 環(huán)境安裝啟動 Konga：

docker pull pantsel/konga

 docker run  -d -p 1337:1337 \\
         --network kong-net \\
         --name konga \\
         -e "DB_ADAPTER=postgres" \\
         -e "DB_URI=postgresql://kong:kong@kong-database/kong" \\
         pantsel/konga

如果 Konga 容器啟動成功，可以通過 http://192.168.1.200:1337/ 訪問管理界面。通過注冊后進(jìn)入，然后在 CONNECTIONS 中添加 Kong 服務(wù)的管理路徑 http://192.168.1.200:8001。Konga 管理界面示例如下：