- Serverless從入門到進階：架構、原理與實踐
- 方坤丁 孫遠高
- 2099字
- 2021-06-24 11:19:10
4.1 Serverless接入層：API網(wǎng)關
本節(jié)主要介紹API網(wǎng)關的基本概念及網(wǎng)關和FaaS聯(lián)動的應用場景。API網(wǎng)關作為接入層服務，是Serverless架構重要的組成部分，通過了解網(wǎng)關和FaaS函數(shù)的結合方式，可以更好地了解并構建Serverless應用架構。
4.1.1 基本概念
當前的軟件服務都由大量API組成，因此如何更好地管理服務對內(nèi)對外的API，成為許多企業(yè)面臨的問題。API網(wǎng)關主要實現(xiàn)了API托管的能力，能夠?qū)PI提供完整的生命周期管理，如API的創(chuàng)建、維護、發(fā)布、測試、下線等。此外，網(wǎng)關通過集成認證鑒權、流量控制、黑白名單、監(jiān)控告警等能力，可以作為通用接入層，對外部的多個終端（Web/H5/iOS/Android/IoT等）提供服務。業(yè)界比較知名的商業(yè)化產(chǎn)品有谷歌Apigee、AWS API Gateway、騰訊云API Gateway等，開源的API網(wǎng)關產(chǎn)品有Kong、Apache基金會頂級項目APISIX等，如圖4-1所示。
圖4-1 API管理平臺主流產(chǎn)品
許多讀者對于傳統(tǒng)架構下以Nginx為代表的負載均衡（Load Balance，LB）的轉(zhuǎn)發(fā)方式更為熟悉，相對于負載均衡，API網(wǎng)關提供了更加抽象的管理能力，并支持一些高級配置。分析和對比業(yè)界較為成熟的API網(wǎng)關產(chǎn)品，可以看出它們主要覆蓋以下幾個方面的能力。
- API管理和配置：如API分組、增刪改查等管理能力；基礎配置如協(xié)議支持、CORS跨域、自定義域名等配置，降低了用戶的配置成本。
- API認證能力：如密鑰支持鑒權、SAML、JWT、OAuth2等認證方式。
- 多后端支持：除了支持FaaS的對接之外，后端支持主機、容器、微服務架構的接入和轉(zhuǎn)發(fā)，且相對于傳統(tǒng)的網(wǎng)關服務而言更加靈活可控。
- 版本和環(huán)境管理：支持針對API在開發(fā)、測試、發(fā)布等不同環(huán)境的發(fā)布，支持API的版本管理和切換，并提供灰度發(fā)布、回滾等功能。
- 高級配置：針對IP進行訪問控制，針對API進行流量控制、熔斷、緩存配置等。
- 導入和導出：支持導入和導出OpenAPI/Swagger等標準規(guī)范，支持生成API文檔和SDK等。
- 靈活的排障能力：支持多種監(jiān)控指標和時間維度，幫助用戶知悉業(yè)務運行情況；日志支持類似ELK平臺的運算符檢索能力，便于快速定位問題。
- 安全可靠：自帶高防IP，抵抗DDoS攻擊；具備被攻擊后自動更換IP的能力，最大限度避免業(yè)務損失。
由上述特性可以看出，API網(wǎng)關可以讓用戶專注于核心業(yè)務的開發(fā)，無須為接入層投入過多精力，與Serverless的核心理念非常契合。
4.1.2 網(wǎng)關和FaaS的聯(lián)動
FaaS平臺主要基于事件模型，因此網(wǎng)關和FaaS平臺的聯(lián)動也是通過事件觸發(fā)的，并通過特定的event格式進行傳輸。配置網(wǎng)關的后端為FaaS函數(shù)，就能實現(xiàn)API接收客戶端請求后觸發(fā)FaaS函數(shù)，并將處理結果作為API響應返回給客戶端，流程如圖4-2所示。
圖4-2 API網(wǎng)關和FaaS請求流程
需要注意的是，上述流程是API網(wǎng)關開啟了集成響應配置后的結果，此時網(wǎng)關會解析FaaS函數(shù)的返回內(nèi)容，并根據(jù)解析內(nèi)容構造HTTP響應。可以通過代碼自主控制響應的狀態(tài)碼、響應頭header、響應體body等內(nèi)容，進而實現(xiàn)自定義格式的響應，例如響應XML、HTML、JSON，甚至JavaScript等格式。因此設置集成響應時，也需要返回特定的數(shù)據(jù)結構給網(wǎng)關。HTTP是目前最主流的傳輸方式，集成響應主要是為了支持HTTP場景而提供的配置。
在Web框架支持的場景下，由于涉及路由，對于HTTP的適配和改造會更為復雜，例如Node.js的Express.js框架、Python的Django框架等。在這種場景下，需要一個中間層或適配層對API網(wǎng)關和FaaS函數(shù)的事件觸發(fā)進行改造，即將JSON結構體改造成標準的HTTP請求，并將HTTP響應轉(zhuǎn)換為API網(wǎng)關標準數(shù)據(jù)結構并返回。在第10章會介紹一個Web服務部署的案例實踐，下面對于FaaS平臺的一些限制和常用配置進行說明。
1. 上傳文件的處理
在傳統(tǒng)架構中，上傳文件可以直接通過POST表單加上文件類型的標簽multipart/form-data的形式實現(xiàn)，但在Serverless架構中，由于使用了API網(wǎng)關和函數(shù)，涉及客戶端上傳文件到FaaS服務時，一般要用下面兩種方式進行處理。
第一種是客戶端將上傳的文件轉(zhuǎn)換為Base64編碼，API網(wǎng)關再將Base64編碼作為文本傳遞給云函數(shù)，由云函數(shù)進行解碼。
第二種是客戶端將文件上傳到對象存儲COS的存儲桶中，再由API網(wǎng)關將上傳文件的對象地址傳遞給云函數(shù)，云函數(shù)通過對象地址從COS中拉取文件。
可以看出，當前的兩種處理方式都涉及對服務端和客戶端的改造，并不友好，因此各云服務商也提供了直接通過網(wǎng)關進行請求的Base64編解碼配置，帶給用戶接近原生的上傳文件體驗。關于Serverless架構下的文件上傳方案和效果對比，在4.2.4節(jié)中也有專門的說明和示例代碼，供讀者參考。
2. 請求/響應大小限制
通常情況下，F(xiàn)aaS平臺對同步請求和響應事件大小的限制為6MB ，因此涉及大于6MB的請求時，需要進行切分和優(yōu)化。結合上述上傳文件的限制，網(wǎng)關向云函數(shù)中傳入文件時，若文件在Base64編碼后小于6MB，則將編碼后的內(nèi)容傳入FaaS；若文件在Base64編碼后大于或等于6MB，建議將文件上傳至對象存儲，并將對象地址傳遞給FaaS函數(shù)，從而完成大文件的上傳。
3. 集成響應
鑒于網(wǎng)關和函數(shù)的交互方式，對于有HTTP需求的場景，F(xiàn)aaS平臺提供了集成響應的配置，即網(wǎng)關會解析云函數(shù)返回的內(nèi)容，并根據(jù)解析內(nèi)容構造HTTP響應。開啟集成響應后，函數(shù)需要按照特定的數(shù)據(jù)結構返回才能被成功解析。如未開啟集成響應，則網(wǎng)關會將函數(shù)的返回內(nèi)容直接傳遞給API請求方，一般為JSON格式。集成響應返回的數(shù)據(jù)結構如代碼清單4-1所示。
代碼清單4-1 集成響應返回的數(shù)據(jù)結構
{
"isBase64Encoded": false,
"statusCode": 200,
"headers": {"Content-Type":"text/html"},
"body": "<html><body><h1>Heading</h1><p>Paragraph.</p></body></html>"
}
4. CORS跨域訪問
CORS即跨域資源共享（Cross-origin resource sharing），開啟CORS后，允許瀏覽器向跨源服務器發(fā)出XMLHttpRequest請求，因此涉及跨域請求的頁面需要在API網(wǎng)關開啟該配置。
此外，API網(wǎng)關也能聯(lián)合FaaS服務提供WebSocket協(xié)議的支持，詳細實現(xiàn)可以參考第14章WebSocket外賣點單系統(tǒng)的案例，這里就不再贅述了。
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