微服务架构模式之 API Gateway
大概三年前的这个时候，开始负责一个项目，是一个 P2P 产品的客户端的开发。需求很常见，基本就是需要 手机App（iOS, Android） 和 移动 H5页面。当时的一个项目背景是，已经存在多个由后端团队使用 Java 开发的微服务，承载着产品的核心业务逻辑，以及主数据的管理。这些已经存在的微服务，基本是按照领域模型划分，如会员服务，标的服务，账务服务，充值支付服务等，每个服务基本还提供相应的查询服务，另外还有一些实用工具类的，如短信服务。可以预见，在微服务架构下，一个寻常的 UI 页面，往往需要调用多个服务。而这仅仅是问题的一个方面。
让我们看看在微服务架构下，关于提供给客户端的 API 的设计，都有哪些方面的问题需要考虑
- 微服务暴露的 API 粒度，通常不同于客户端的需求。微服务通常暴露细粒度的 API
- 不同的客户端可能需要不同的数据
- 不同客户端的网络性能可能不同。典型的如服务端渲染的 Web 应用程序，相较于移动客户端，可以在不影响用户体验的情况下，发起更多的请求，而区别就在于，LAN 比起移动网络，更快并且延迟低
- 服务的实例数量和位置可能发生变化
- 服务的划分可能随时间推移而变化
- 服务可能使用多种协议，其中一些可能不是对 Web 友好的
考虑到这些因素，便很自然地考虑，引入一个中间层，服务于客户端，按需定制 API，减少请求次数，同时隐藏不必要的细节。
Use an API gateway
引入这一层抽象之后，前述问题的化解，都找到一个好的抓手
- 客户端可以不受服务划分的变化的影响
- 客户端可以不受服务的实例数量和位置变化的影响
- 不同的客户端，可以有专属的 API，同时又共享底层的服务阵列和基础设施
- 减少客户端发起请求的数量，进而提升了用户体验
- 客户端不必调用多个服务而只需要与调用 API gateway
- 协议转换，将任何内部的通讯协议，转换为 Web 友好的 API 协议
在前述的项目中，微服务之间使用了 Hessian 和 SOAP 协议，经过 API gateway 的协议转换，最终只以 REST 的方式暴露 API 给客户端。
这一层的引入，显然也有一些代价
- 增加了系统复杂性。API gateway 作为一个代码工程，必然需要投入开发、部署和维护
- 增加了响应时间。但对于大多数应用而言，LAN 网络中一个额外往返的成本是微不足道的
回到当时的项目中，那时还未了解到 API gateway 作为一种架构模式的存在，代码项目的名称是 web-api，但这个项目完整的承担了 API gateway 扮演的职责，有效地化解了微服务架构下，降低客户端的整体开发维护成本。
在技术选型上，实现 API gateway 常见的是采用事件驱动或者响应式的编程框架，当需要扩容应对高负载时，这是推荐的方式。在 JVM 上，可以考虑基于 NIO 的库，如 Netty，Spring Reactor 等。Node.js 也是个常见选择。
引入一点题外话，我当时对降低客户端的整体开发维护成本，还有另外一些思考，是关于沟通。日常的 UI 需求中，有不少其实是对后端微服务没有变更要求的，简单的比如，多显示一个字段，格式化显示金额，稍复杂的比如，页面呈现需要多组合一个既有的微服务，表单提交需要将部分信息反馈到另一个微服务等。对于这类需求，如果由后端团队来支持，一是会分散他们对领域服务和主数据管理的专注，二是考虑到 API gateway 这层比较薄的路由层/装配层，动态语言相比 Java 是更高效的选择。
再结合当时团队的情况，Java 开发人员普遍缺少基于 NIO 的库的开发经验，而且开发任务/风险已经偏重。而前端开发人员在编写前端组件以及实现前端构建时，都是在使用 Node.js，因此对于他们而言，使用 Node.js 上手 API gateway 的开发，门槛较低并且普遍有学习意愿。前端开发人员又是 UI 需求的直接受命人，对于前述的一大类 UI 变更需求，他们可以以最少的沟通成本，最少的信息传递失误，来高效的完成。
由此我组建了当时公司内第一个大前端部门，将前端团队和移动端团队纳入，将 API gateway 的实现和文档管理的职责纳入，大家共同围绕客户端的需求，保持较高的整体开发维护效率。此后，还在 API gateway 的基础上陆续添加了 API 版本管理，移动设备管理，客户端统计，缓存等一系列服务。
API gateway 还有很多的扩展点，试举一些例子
- 客户端多协议。之前在携程做 App 时，客户端就是同时支持 HTTP 和 TCP 两种协议
- 面向客户端支持 HTTP DNS / Direct IP。这个也是常见的客户端优化手段
- 客户端的流控
- 客户端认证和鉴权
- 响应数据的脱敏
- 客户端密钥管理
- 客户端缓存协商
- 客户端调用计量或计费。典型如 Open API
在 API gateway 这个领域，也有一些开源框架在活跃，如 Netflix Zuul，基于 Nginx 的 Kong 等，目前关注较少，就不展开介绍了。
