工作中写了很多RESTful API，也用了Axway作为API Gateway，这篇文章希望总结一下API Gateway的知识点。
API gateway
什么是API gateway？API gateway解决哪些问题？
在微服务架构中，每个客户端需要调用一个或者多个API，那么客户端如何知道要调用的后端接口是什么？当引入新的API接口或者现有API接口被更新时，如何把信息同步给客户端？以及API如何处理安全，日志，限速等所有API都需要考虑的问题？
API gateway是位于客户端和API之间的一个单点入口，它作为反向代理将客户端请求路由到后面的一组API。同时，API gateway可以承担cross-cutting交叉功能，如安全与认证，请求速率管理，日志，缓存等。如果没有API gateway，客户端就会直接把请求发给API，此时可能会有下列问题：
1）客户端调用代码复杂，客户端需要和多个API交互，并且处理来自不同API的不同错误。
2）客户端与API之间的耦合度高，客户端需要知道各个API的调用细节，当API的接口发生变化，客户端也需要进行更改。
3）客户端的一次操作可能需要调用多个API接口，此时会产生多次网络调用并增加延迟。
4）每个面向公共网络调用的API都需要实现安全，请求速率管理等功能，都需要经过安全测试。
5）API必须使用对调用端友好对通信协议，如http或者websocket。
API gateway归纳为三种模式
1）路由：API gateway作为反向代理将客户端的请求路由到API，API gateway作为单点入口对客户端和API进行解耦。
2）聚合：当客户端的某个操作需要调用多个API时，API gateway可以把多个API请求聚合为一个请求，即客户端发送一个请求至API gateway，API gateway分发多个请求到各个API，并且将各个API返回到应答聚合成一个应答返回给客户端，从而达到降低请求交互次数的作用。
3）卸载：API gateway可以卸载 API的功能，尤其是一些crossing cutting交叉功能。因此我们可以在API gateway单点实现功能，而不是在各个API上重复实现，尤其是一些专业性要求高的，如安全的实现，而API则可以专注于业务逻辑。
综上，我们对API gateway有了基本对认识，接下来介绍两种API gateway产品：AWS API gateway，Kong API gateway
AWS API gateway
AWS API gateway Overview
如图所示，AWS API gateway支持客户端包括：移动端应用，网页应用和web服务，支持的后端调用包括：部署在amazon EC2上的服务，使用AWS lambda实现的serverless服务，以及其他部署可以通过公共网络访问的接口。AWS API gateway依托于AWS平台及其丰富的组件，比如基于amazon CloudWatch提供监控相关功能，基于AWS Lambda提供Serverless功能，基于AWS CloudTrail提供审计功能等等。
另外，AWS API gateway还可以提供MOCK集成，即配置静态应答。这样，只需要确定后端服务的接口定义，即使后端服务没有开发完成，也可以通过配置API gateway的Mock应答，使得客户端的开发和测试可以顺利进行，从而解耦了客户端和API的开发测试过程。
AWS API gateway提供的主要功能
1. Security and Authorization
1）AWS API gateway可以保护后端API免受DDoS攻击。
2）通过AWS Cloudtrail记录审计日志并持续监控服务调用情况。
3）通过AWS IAM，AWS COGNITO，AWS SIGNATURE V4等组件提供安全支持，此外也支持通过AWS Lambda实现可定制的授权访问。
4）通过配置trusted relationship，以白名单方式进行访问控制。
5）支持客户端调用代码的自动生成，包括认证授权的相关代码。
2. Monitoring, Metrics and Logging
AWS API gateway通过AWS cloudwatch对API的调用情况，性能指标和错误率进行监控，并提供控制面板如下图所示。我们可以通过AWS控制面板监测API的调用，API调用延迟，API集成延迟，调用时出现的客户端错误及服务端错误。
针对AWS cloudwatch提供的日志功能，AWS API gateway支持基于部署阶段和API方法的配置。
3. Throttling and Caching
AWS API gateway提供缓存及流量管理功能。如下图所示，当请求到达AWS API gateway，API gateway首先检查请求资源是否存在于缓存中，如果存在，则直接返回缓存中的内容。如果不存在，则检查当前的请求速率（RPS：Request Per Second），如果超过了允许的最大速率则返回HTTP status 429（Too Many Request），只有速率检查通过，才真正执行后端调用。
AWS API gateway通过缓存后端返回的应答，可以有效减少后端调用。通过流量管理，可以保护后端API经受峰值流量的考验。
AWS API gateway支持部署阶段级别的缓存和流量管理配置，支持API方法级别的流量管理配置。
4. Payload Modeling and Transformation
在API Gateway 中，客户端发送的请求负载格式可能与后端API接受的请求负载格式不同。同样，API返回的响应负载可能不同于客户端接收的响应负载。AWS API Gateway 提供映射模板将负载从客户端请求映射到API接收的请求，以及从API响应映射到相应的客户端响应。
映射模版是一个用Velocity模版语言表示的脚本。
AWS API gateway的映射模版配置如下图所示：
5. Native Code Generation
AWS API gateway提供自动代码生成功能来生成客户端调用代码，支持的语言平台如下图所示：
作为总结，AWS API gateway尤其适用于较多使用AWS平台组件的组织。如果团队中使用Amazon ALM，包括CodeCommit, CodeDeploy and CodePipeline，那么和AWS API gateway的集成是非常非常方便的。最后，如果你希望基于AWS Lambda开发微服务，那么AWS API gateway也是首选。
AWS API gateway的其他优势包括：依托于AWS CloudFront的全球边缘网络作为基础设施，为API调用提供尽可能低的网络延迟；基于请求和应答数目计费，没有请求则无费用产生。
Kong API gateway
首先kong API gateway分为社区版和企业版，其中社区版是开源的。之所以选择Kong作为开源API gateway来了解，是因为从Kong社区版的官网上，我们可以看到：
“The World’s Most Popular Open Source Microservice API Gateway.”
下图列举了Kong API gateway提供的主要功能，可以看到和AWS API gateway的区别并不大，就不重复说明了。
Kong的特点在于，通过插件实现API gateway的可扩展性，我们可以通过配置插件来实现上述的功能，另外除了Kong本身提供的插件，我们也可以自定义插件。
负载均衡功能
除了上述功能，Kong还通过Ring-balancer的方式提供负载均衡功能。如下图所示，配置一个可工作的ring-balancer，我们需要配置route，service，upstream和targets。按照自顶而下的顺序：
1）配置route，路由规则为：当请求头部中的host设定为‘address.mydomain.com’时，就路由到‘address service’；
2）配置‘address service’，将请求转发给名为‘address.v1.service’的upstream，且路径为/address；
3）配置名为‘address.v1.service’的upstream；
4）为上述upstream配置两个target，配置属性包括IP地址和权重。比如下图中target1具有权重100，target2具有权重50，则请求来临时，2/3会被分配到target1，1/3会被分配到target2。
Health Check & Circuit Breaker
基于ring-balancer，Kong API gateway还提供了health check和circuit breaker的功能。上面已经说过，一个upstream包括多个target，Kong提供两种方式检查target是否处于运行状态，如果不是，则负载均衡器不会向其发送请求。
Kong API gateway提供两种方式进行health check：主动检查和被动检查。主动检查即周期性地发送请求至各个target，基于target的应答进行判断。被动检查即circuit breaker，Kong通过监测发送给各个target的请求及应答情况进行判断。
一般情况下，circuit breaker是指：当A服务实时调用B服务时，B有可能发生不可用或者高延迟的情况，此时A的线程资源可能会在等待中被占用，最糟糕的情况会造成资源耗尽导致A也服务不可用，从而引发传递性失败。为了解决这个问题，A服务可以通过代理访问B服务，当连续出现的失败次数超过配置的门限时，即触发断路，接下来timeout时间内对B服务的调用都会不经尝试，直接失败。timeout时间过后，cirtuit breaker会允许通过一部分到B服务的请求，如果成功则继续正常调用，如果失败那么又开始新一轮的timeout处理。
BFF模式与API gateway的结合
BFF模式即Backend For Frontend。如何理解呢？假设我们要构造一个宠物商店在线管理系统，且该系统基于微服务架构，而此时我们需要构造一个宠物详情页面，包括web端和mobile端。首先，宠物详情页面的信息需要通过多个API来获取，比如宠物基本信息API，订单API，库存API，定价API等等。其次，网页端和移动端需要的信息不尽相同。
那么这种情况下API的应答需要通过组合，裁剪，转化以适应客户端的需求。因此Backend For Frontend就是通过介绍中间层，来完成上述的组合，裁剪与转化。而这一部分也是可以通过API gateway这一中间层来实现的，相当于前文中提到的API gateway aggregation模式。
