微服务为什么要用到服务网关?

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随着互联网的发展,互联网企业的业务也在不断的飞速发展,进而导致系统的架构也在不断的发生着变化,微服务架构已经在众多公司得到广泛应用。随着微服务的数据越来越多,API 的数量也越来越多,对于大流量的治理,选择一个优秀的服务网关是至关重要的。

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一、什么是服务网关

服务网关为客户与服务系统之间的交互提供了统一的接口,也是管理请求和响应的中心点,选择一个适合的服务网关,可以有效地简化开发并提高系统的运维与管理效率。

服务网关 = 路由转发 + 过滤器

1、路由转发:接收一切外界请求,转发到后端的微服务上去;

2、过滤器:在服务网关中可以完成一系列的横切功能,例如权限校验、限流以及监控等,这些都可以通过过滤器完成(其实路由转发也是通过过滤器实现的)。

二、为什么需要服务网关

上述所说的横切功能(以权限校验为例)可以写在三个位置:

每个服务自己实现一遍

写到一个公共的服务中,然后其他所有服务都依赖这个服务

写到服务网关的前置过滤器中,所有请求过来进行权限校验

第一种,缺点太明显,基本不用;第二种,相较于第一点好很多,代码开发不会冗余,但是有两个缺点:

  • 由于每个服务引入了这个公共服务,那么相当于在每个服务中都引入了相同的权限校验的代码,使得每个服务的jar包大小无故增加了一些,尤其是对于使用docker镜像进行部署的场景,jar越小越好;
  • 由于每个服务都引入了这个公共服务,那么我们后续升级这个服务可能就比较困难,而且公共服务的功能越多,升级就越难,而且假设我们改变了公共服务中的权限校验的方式,想让所有的服务都去使用新的权限校验方式,我们就需要将之前所有的服务都重新引包,编译部署。

而服务网关恰好可以解决这样的问题:

  • 将权限校验的逻辑写在网关的过滤器中,后端服务不需要关注权限校验的代码,所以服务的jar包中也不会引入权限校验的逻辑,不会增加jar包大小;
  • 如果想修改权限校验的逻辑,只需要修改网关中的权限校验过滤器即可,而不需要升级所有已存在的微服务。

所以,需要服务网关!!!

三、服务网关技术选型

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引入服务网关后的微服务架构如上,总体包含三部分:服务网关、open-service和service。

1、总体流程

  • 服务网关、open-service和service启动时注册到注册中心上去;
  • 用户请求时直接请求网关,网关做智能路由转发(包括服务发现,负载均衡)到open-service,这其中包含权限校验、监控、限流等操作
  • open-service聚合内部service响应,返回给网关,网关再返回给用户

2、引入网关的注意点

  • 增加了网关,多了一层转发(原本用户请求直接访问open-service即可),性能会下降一些(但是下降不大,通常,网关机器性能会很好,而且网关与open-service的访问通常是内网访问,速度很快);
  • 网关的单点问题:在整个网络调用过程中,一定会有一个单点,可能是网关、nginx、dns服务器等。防止网关单点,可以在网关层前边再挂一台nginx,nginx的性能极高,基本不会挂,这样之后,网关服务就可以不断的添加机器。但是这样一个请求就转发了两次,所以最好的方式是网关单点服务部署在一台牛逼的机器上(通过压测来估算机器的配置),而且nginx与zuul的性能比较,根据国外的一个哥们儿做的实验来看,其实相差不大,zuul是netflix开源的一个用来做网关的开源框架;
  • 网关要尽量轻。

3、网关基本功能

服务网关作为客户端和服务端的中间桥梁,为微服务系统提供统一的管理机制:除了基础的请求分发、API 管理和条件路由等功能,还包括身份验证、监控报警、调用链追踪、负载均衡、限流隔离和熔断降级。 

  • 身份认证:下图表示的是微服务联合 服务网关如何进行身份认证的,由图可见所有请求都通过网关,从而有效地隐藏了微服务。

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  • 监控报警/调用链追踪:API 作为客户端和服务端的中间桥梁,是微服务监控的最好载体,服务网关监控功能的主要职责是及时发现网关以及后端服务器的连接异常,在 API 的监控平台上面用户可以随时查看日志信息,监控信息,调用链等等,并且主机发生的任何异常都会自动报警到控制台。有些网关甚至可以做到给客户端和服务端双向报警。

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  • 限流隔离/熔断降级:随着互联网业务规模的增加,系统的并发度增高,多个服务之间相互调用链路,一条核心链路往往可能调用十个服务。如果在链路中,某个服务的 rt(响应时间)急剧上升,上游服务不断请求,造成恶性循环,上游等待结果线程数越多,使得更上游服务阻塞最终整条链路无法使用,从而导致服务雪崩,所以对入口流量进行整治管理是很有必要的。
    下图表示微服务系统是如何结合 服务网关进行限流隔离和熔断降级的。

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4、主流网关对比

在微服务领域,有许多开源网关实现,有 NGINX、Kong、Apache APISIX 和 Envoy 等,Java 技术栈的有 Netfilx Zuul、Spring Cloud Gateway、Soul 等。
或许你会问“有了 NGINX 和 Kong,为什么还需要 Apache APISIX ?” ,下面做个简单对比。

网关

痛点

优势

NGINX

1. 修改配置需要 Reload 才能生效,跟不上云原生的发展。

1. 老牌应用;
2. 稳定可靠,久经考验;
3. 高性能。

Apache APISIX

1. 文档不够丰富和清晰,需要待改进。

1. Apache 基金会顶级项目;
2. 技术架构更贴合云原生;3. 性能表现优秀;
4. 生态丰富;5. 除了支持 Lua 开发插件外,还支持 Java、Go、Python、Node 等语言插件。

Kong

1. 默认使用 PostgreSQL 或 Cassandra 数据库,使得整个架构非常臃肿,并且会带来高可用的问题;
2. 路由使用的是遍历查找,当网关内有超过上千个路由时,它的性能就会出现比较急剧的下降;
3. 一些重要功能是需要付费的。

1. 开源 API 网关的鼻祖,用户数众多;
2. 性能满足大部分用户的需求;
3. 生态丰富;
4. 支持 Lua 和 Go 开发插件。

Envoy

1. 使用 C++,二次开发难度大;
2. 除了 C++ 开发 filter 外,还支持 WASM 和 Lua。

1. CNCF 毕业项目 更适合服务网格场景多语言架构部署。

Spring Cloud Gateway

1. 虽然 Spring 社区成熟,但是 Gateway 资源缺乏。

1. 内置了非常多的开箱即用功能,并且都可以通过 SpringBoot 配置或者手工编码链式调用来使用;
2. Spring 系列可扩展性强,易配置,可维护性好;
3. Spring 社区成熟;
4. 简单易用;
5. 对于 Java 技术栈来说方便。


四、总结

随着互联网的发展,互联网企业的业务也在不断的飞速发展,进而导致系统的架构也在不断的发生着变化,微服务架构已经在众多公司得到广泛应用。随着微服务的数据越来越多,API 的数量也越来越多,对于大流量的治理,选择一个优秀的服务网关是至关重要的。

本文列举了常见网关,并进行对比,列出各自的优缺点,如果你正在做服务网关的技术选型,或者你的微服务系统出现了性能问题,再或者你想搭建一个高效稳定的微服务系统,希望本文可以带给你一定的启发。

责任编辑:武晓燕 来源: 架构精进之路
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