概述

背景

京東作為電商平臺，近幾年用戶、業(yè)務(wù)持續(xù)增長，訪問量持續(xù)上升，隨著這些業(yè)務(wù)的發(fā)展，API網(wǎng)關(guān)應(yīng)運而生。

API網(wǎng)關(guān)，就是為了解放客戶端與服務(wù)端而存在的。對于客戶端，使開放給客戶端的接口標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，以降低客戶端的接入成本；對于服務(wù)端，使服務(wù)端無需關(guān)注接口暴露在公網(wǎng)面臨的問題而著眼于業(yè)務(wù)的實現(xiàn)，來提升開發(fā)效率。

在剛剛過去的全民狂歡購物節(jié)，API網(wǎng)關(guān)如何做才能高效的處理近千萬的并發(fā)請求是本文的重點。

API網(wǎng)關(guān)介紹

API網(wǎng)關(guān)，作為客戶端與服務(wù)端的紐帶，核心任務(wù)是將客戶端請求轉(zhuǎn)發(fā)到后端服務(wù)。但是，作為所有流量請求的入口，面臨的很重要的一個問題就是高并發(fā)，因為高并發(fā)的需要，要求網(wǎng)關(guān)處理請求必須高效；其次是安全防護(hù)，安全主要是指對網(wǎng)關(guān)對后端服務(wù)的一個保護(hù)；再者就是完善的數(shù)據(jù)統(tǒng)計及監(jiān)控報警機(jī)制；當(dāng)然，為了方便我們內(nèi)部用戶接入，多協(xié)議適配的支持、灰度發(fā)布上線也是必備功能。

API網(wǎng)關(guān)特征：

高性能：在高吞吐量下保證低延遲。

安全穩(wěn)定：身份認(rèn)證、精細(xì)化流量控制、大數(shù)據(jù)實時分析等多種手段保障服務(wù)質(zhì)量。

平臺化：進(jìn)行各項數(shù)據(jù)監(jiān)控，提供數(shù)據(jù)分析、監(jiān)控告警、故障定位等服務(wù)。

灰度：灰度發(fā)布，支持按設(shè)備、PIN、自定義比例方式在不影響正常用戶的情況下，保障后端服務(wù)平穩(wěn)過渡。

方便快捷：支持http、jsf服務(wù)快捷接入，mock功能加快協(xié)同開發(fā)。

技術(shù)實踐

API網(wǎng)關(guān)服務(wù)于原生客戶端、Web、小程序，不限于具體的業(yè)務(wù)。其主要架構(gòu)圖如下所示：

主要分3層：

• 第1是VIP層，主要是接收客戶端http、https請求，并將請求轉(zhuǎn)發(fā)到網(wǎng)關(guān)；

• 第2是網(wǎng)關(guān)層，對請求進(jìn)行合法性校驗并轉(zhuǎn)發(fā)；

• 第3層就是后端業(yè)務(wù)API，這些業(yè)務(wù)方，就是我們服務(wù)的主要對象。

高并發(fā)實現(xiàn)

網(wǎng)關(guān)高并發(fā)實踐主要利用異步化處理技術(shù)，將請求由同步變?yōu)楫惒?#xff0c;利用NIO多路復(fù)用，達(dá)到請求接收最大化。

首先看下圖同步處理過程：

采用同步處理，線程的釋放就受限于后端服務(wù)響應(yīng)的快慢。當(dāng)響應(yīng)過慢時，線程池就容易出現(xiàn)耗盡現(xiàn)象，并且資源利用率上不去，吞吐量很低，或者說此時的大量請求都會被服務(wù)器拒絕。

由此可以看出，同步處理使資源利用率得不到充分的利用，大量請求被拒絕同時又影響了用戶體驗。如果想提高并發(fā)只能通過橫向加機(jī)器，這樣造成機(jī)器資源大量浪費的現(xiàn)象。如果是網(wǎng)關(guān)這么處理，那么這種現(xiàn)象體現(xiàn)的將更明顯。

為了解決同步引起的問題，采用異步，如下圖所示：

通過實現(xiàn)異步化處理，線程可以在開啟異步后直接釋放，當(dāng)前請求的響應(yīng)會被延后，當(dāng)后端服務(wù)有響應(yīng)后，再將響應(yīng)寫回給客戶端。這樣就算是有后端服務(wù)響應(yīng)很慢，因為線程已被釋放了，可以繼續(xù)接收新的請求，達(dá)到服務(wù)資源使用的最大化。

安全防護(hù)

精細(xì)化流控：

作為所有業(yè)務(wù)方的第一道防線，網(wǎng)關(guān)承載著海量流量的訪問，以及隨時可能爆發(fā)的惡意流量攻擊的壓力。

很典型的，每年雙十一或是618都會有刷子惡意刷后端服務(wù)接口，如果網(wǎng)關(guān)不做處理直接將流量透傳到后端服務(wù)，后端服務(wù)很大可能會被瞬時流量沖垮，至少會增大后端服務(wù)響應(yīng)延時及浪費公司大量資源來處理攻擊。

那么，進(jìn)行流量控制就是必不可少的。網(wǎng)關(guān)提供秒級的流量控制，可以對單個接口按地域、風(fēng)控等級等維度進(jìn)行流控配置。這樣流量只到了網(wǎng)關(guān)層面，就不會透傳到后端服務(wù)了。

流控主要是采用令牌桶算法實現(xiàn)，策略主要有排隊或熔斷，具體的策略根據(jù)不同的端，選擇合適的流控動作。

授權(quán)及簽名認(rèn)證：

API暴露在公網(wǎng)，肯定會存在被刷的風(fēng)險，網(wǎng)關(guān)要做的就是盡可能降低這種風(fēng)險。就像通過制定法律來盡可能減少犯罪一樣，通過訪問權(quán)限控制、簽名認(rèn)證、跨域校驗等來盡可能的降低API接口被刷的風(fēng)險。

授權(quán)：只有通過API負(fù)責(zé)人授權(quán)的接口，客戶端才有權(quán)限訪問 。如果未授權(quán)，在網(wǎng)關(guān)處攔截，響應(yīng)給客戶端沒有訪問權(quán)限；

簽名認(rèn)證：按規(guī)則將請求參數(shù)通過HMAC-SHA256算法運算生成簽名值，對客戶端計算的簽名值與網(wǎng)關(guān)計算的簽名值進(jìn)行匹配，匹配的請求繼續(xù)向下流轉(zhuǎn)，否則直接被攔截。

跨域效驗：

對于WEB端應(yīng)用，調(diào)用網(wǎng)關(guān)屬于跨域請求。這類請求，如果不進(jìn)行校驗，會產(chǎn)生跨域攻擊。所以需要獲取到客戶端請求來源，對客戶端請求來源進(jìn)行認(rèn)證，只有合法的請求來源才被允許訪問后端服務(wù)。對于小程序應(yīng)用，也會校驗小程序真實性。

灰度發(fā)布

設(shè)想這樣一個場景：有一個核心業(yè)務(wù)，做了比較大的改動，又或者是項目重構(gòu)，開發(fā)完成，同時測試完成，要上線了。但是，問題也來了：因為改動很大，業(yè)務(wù)很重要，測試所拿機(jī)型設(shè)備有限，擔(dān)心直接全部上線會影響測試未覆蓋的線上用戶。那么，能不能先有10%的流量請求到新服務(wù)，看下用戶使用情況，再決定是否全部上線呢。

為了滿足這種需求，網(wǎng)關(guān)提供按設(shè)備號、用戶標(biāo)識的定點灰度測試，同時支持按比例進(jìn)行的灰度上線。

用戶請求到網(wǎng)關(guān)，如果開啟灰度模式，就獲取到灰度地址，將請求轉(zhuǎn)發(fā)到特定的服務(wù)。

自動化運營

在高舉可持續(xù)發(fā)展旗幟的時代下，如果一個產(chǎn)品僅僅做到功能齊全是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。只有做到可持續(xù)發(fā)展，實現(xiàn)自動化運營的產(chǎn)品才真正是個好產(chǎn)品。API網(wǎng)關(guān)平臺化意味著N條產(chǎn)品線，一個網(wǎng)關(guān)，通過實現(xiàn)自動化運營，解放生產(chǎn)力，打造統(tǒng)一化平臺，提供可持續(xù)化產(chǎn)品，擁抱API經(jīng)濟(jì)，實現(xiàn)API變現(xiàn)。

API網(wǎng)關(guān)控制臺首頁

獨立部署與快速擴(kuò)展

API網(wǎng)關(guān)統(tǒng)一管理著發(fā)布方對外暴露的API服務(wù)，各個服務(wù)可以獨立開發(fā)部署。針對后端服務(wù)的發(fā)布與下線，發(fā)布方可通過API網(wǎng)關(guān)提供界面化管理控制平臺，實現(xiàn)流程化管理，線上審批通過后，實時生效，無需手動控制，實現(xiàn)自動化運營。

同時對于后端服務(wù)的各項配置，如API權(quán)限管理、流量控制等，API網(wǎng)關(guān)進(jìn)行自動化管理，動態(tài)配置，動態(tài)加載，保證在無需重啟服務(wù)的情況下即可進(jìn)行配置更改操作。

要實現(xiàn)自動化運營，除了對API服務(wù)管理做到獨立部署、快速擴(kuò)展外，對于API的調(diào)用方也實現(xiàn)自助API開通，授權(quán)訪問API服務(wù)。

數(shù)據(jù)分析與監(jiān)控告警

由于API網(wǎng)關(guān)處在一個內(nèi)部系統(tǒng)與外部環(huán)境的分界點處，所有外部請求都經(jīng)過API網(wǎng)關(guān)進(jìn)行調(diào)度和過濾，每時每刻都有大量請求通過API網(wǎng)關(guān)進(jìn)入內(nèi)部服務(wù)。因此可以在API網(wǎng)關(guān)層進(jìn)行請求接入監(jiān)控，監(jiān)控各個接口的訪問請求并進(jìn)行收集，以便相應(yīng)指標(biāo)的統(tǒng)計分析。

在API網(wǎng)關(guān)界面化管理控制平臺中，對收集統(tǒng)計到的監(jiān)控數(shù)據(jù)，如API接口調(diào)用量、響應(yīng)時間等信息，提供了可視化的API實時智能數(shù)據(jù)分析與監(jiān)控告警功能，訂閱API異常報警信息，以便實時監(jiān)控后端服務(wù)運行情況。

后端接口監(jiān)控數(shù)據(jù)圖

線上環(huán)境故障定位

當(dāng)發(fā)生線上故障時，API網(wǎng)關(guān)提供一系列的故障現(xiàn)場還原措施進(jìn)行故障的定位與排查，通過日志實時分析、異常流量實時探測、監(jiān)控告警等技術(shù)，快速拿到故障快照、還原故障現(xiàn)場以及迅速定位問題原因。

后端接口調(diào)試界面圖

總結(jié)

作為系統(tǒng)的唯一入口，API網(wǎng)關(guān)的地位是至關(guān)重要的。API網(wǎng)關(guān)位于技術(shù)中臺的核心要塞，符合技術(shù)中臺戰(zhàn)略發(fā)展方向，做到了產(chǎn)品組件化、需求結(jié)構(gòu)化、數(shù)據(jù)配置化、業(yè)務(wù)可視化：

• 產(chǎn)品組件化：具有足夠的靈活性和擴(kuò)展性，支持提供特定場景特定需求。

• 需求結(jié)構(gòu)化：根據(jù)業(yè)務(wù)能力、業(yè)務(wù)規(guī)則完成需求結(jié)構(gòu)化分解，降低溝通成本。

• 數(shù)據(jù)配置化：在線配置業(yè)務(wù)，快速發(fā)布上線。

• 業(yè)務(wù)可視化：細(xì)粒度劃分業(yè)務(wù)規(guī)則，多維度展示業(yè)務(wù)監(jiān)控數(shù)據(jù)。

對于基于微服務(wù)架構(gòu)實現(xiàn)的后端服務(wù)而言，接入一個性能高效、安全穩(wěn)定的API網(wǎng)關(guān)，享受其帶來的身份認(rèn)證、路由請求、協(xié)議轉(zhuǎn)換等便利，更加專注于自身業(yè)務(wù)邏輯的開發(fā)，是有必要的。利用API網(wǎng)關(guān)對各個服務(wù)API進(jìn)行統(tǒng)一的管理和監(jiān)控，解決客戶端與后端服務(wù)交互不便的問題，具有十分重要的意義。

文章來源：京東零售技術(shù)，點擊查看原文。

Kubernetes入門與實戰(zhàn)培訓(xùn)

Kubernetes入門與實戰(zhàn)培訓(xùn)將于2020年2月28日在北京開課，3天時間帶你系統(tǒng)掌握Kubernetes，學(xué)習(xí)效果不好可以繼續(xù)學(xué)習(xí)。本次培訓(xùn)包括：Docker基礎(chǔ)、容器技術(shù)、Docker鏡像、數(shù)據(jù)共享與持久化、Docker實踐、Kubernetes基礎(chǔ)、Pod基礎(chǔ)與進(jìn)階、常用對象操作、服務(wù)發(fā)現(xiàn)、Helm、Kubernetes核心組件原理分析、Kubernetes服務(wù)質(zhì)量保證、調(diào)度詳解與應(yīng)用場景、網(wǎng)絡(luò)、基于Kubernetes的CI/CD、基于Kubernetes的配置管理等等，點擊下方圖片或者閱讀原文鏈接查看詳情。

總結(jié)

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