API Gateway 的工作原理

Source: Dev.to

什么是 API 网关？

API 网关是一个单一入口点，接收所有客户端请求并将其路由到相应的后端服务，同时处理安全、流量控制和监控。

在现代微服务架构中，客户端永远不会直接与后端服务通信。所有请求都通过 API 网关转发，从而提升安全性、可扩展性和系统可控性。

使用 Cloudflare 编写 API 网关（云原生）
https://youtu.be/D4Lt18qYkjc

API 网关的工作原理

API 网关位于客户端和后端服务之间，按以下步骤处理每个请求：

1. 接收来自客户端（网页、移动端或前端）的请求
2. 对请求进行身份验证和校验
3. 应用速率限制和流控
4. 将请求路由到正确的后端服务
5. 收集日志、指标和追踪信息
6. 将响应返回给客户端

整个过程在毫秒级完成。

API 网关请求流

Client
   ↓
API Gateway
   ↓
Authentication
   ↓
Rate Limiting
   ↓
Routing
   ↓
Backend Services
   ↓
Response

为什么 API 网关很重要

没有 API 网关的问题

• 前端逻辑复杂
• 多点暴露安全风险
• 身份验证处理困难
• 缺乏统一监控
• 难以独立扩展

使用 API 网关的好处

• 单一安全入口点
• 集中式身份验证
• 流量控制和速率限制
• 更好的可观测性
• 更容易对微服务进行扩展

API 网关的核心职责

1. 身份验证与授权

网关在转发请求前会验证令牌（JWT、OAuth、API 密钥）等。

2. 路由

根据路径、方法或请求头将请求路由到相应的服务。

示例

• /users → 用户服务
• /orders → 订单服务

3. 速率限制

通过限制客户端每秒可发起的请求次数来防止滥用。

4. 负载均衡

在多个后端实例之间分配流量。

5. 可观测性

收集日志、指标和分布式追踪——生产系统的关键需求。

微服务架构中的 API 网关

在微服务环境下，每个服务独立部署。API 网关充当：

• 边界
• 安全层
• 流量控制器

它防止后端服务直接暴露在互联网中。

常见的 API 网关示例

• Cloudflare Workers（边缘型）
• Kong
• NGINX
• AWS API Gateway
• Apigee
• Traefik

每种工具在性能、成本和架构上各有差异。

边缘 API 网关 vs 传统网关

传统 API 网关

• 运行在集中式服务器上
• 延迟较高
• 区域性部署

边缘 API 网关

• 靠近用户运行
• 超低延迟
• 全球可用

Cloudflare Workers 是边缘型 API 网关的典型案例。

何时应该使用 API 网关？

当你满足以下条件时可以考虑使用 API 网关：

• 拥有多个后端服务
• 需要统一的安全管理
• 想要进行流量控制
• 需要可观测性
• 正在构建可扩展的系统

对于简单的单体应用，API 网关可能不是必需的。

实际案例

前端应用发送请求：

GET /api/orders

API 网关的处理流程：

1. 验证用户令牌
2. 检查速率限制
3. 将请求路由到订单服务
4. 记录请求指标
5. 返回响应

前端永远不会直接与后端服务交互。

实践实现

完整的动手教程可在 CodingMavrick 的 YouTube 频道找到。视频内容包括：

• 使用 Cloudflare Workers 构建 API 网关
• 路由逻辑
• 身份验证
• 速率限制
• 可观测性集成
• 生产环境部署