Serverless从入门到进阶：架构、原理与实践
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4.1　Serverless接入层：API网关

本节主要介绍API网关的基本概念及网关和FaaS联动的应用场景。API网关作为接入层服务，是Serverless架构重要的组成部分，通过了解网关和FaaS函数的结合方式，可以更好地了解并构建Serverless应用架构。

4.1.1　基本概念

当前的软件服务都由大量API组成，因此如何更好地管理服务对内对外的API，成为许多企业面临的问题。API网关主要实现了API托管的能力，能够对API提供完整的生命周期管理，如API的创建、维护、发布、测试、下线等。此外，网关通过集成认证鉴权、流量控制、黑白名单、监控告警等能力，可以作为通用接入层，对外部的多个终端（Web/H5/iOS/Android/IoT等）提供服务。业界比较知名的商业化产品有谷歌Apigee、AWS API Gateway、腾讯云API Gateway等，开源的API网关产品有Kong、Apache基金会顶级项目APISIX等，如图4-1所示。

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图4-1　API管理平台主流产品

许多读者对于传统架构下以Nginx为代表的负载均衡（Load Balance，LB）的转发方式更为熟悉，相对于负载均衡，API网关提供了更加抽象的管理能力，并支持一些高级配置。分析和对比业界较为成熟的API网关产品，可以看出它们主要覆盖以下几个方面的能力。

  • API管理和配置：如API分组、增删改查等管理能力；基础配置如协议支持、CORS跨域、自定义域名等配置，降低了用户的配置成本。
  • API认证能力：如密钥支持鉴权、SAML、JWT、OAuth2等认证方式。
  • 多后端支持：除了支持FaaS的对接之外，后端支持主机、容器、微服务架构的接入和转发，且相对于传统的网关服务而言更加灵活可控。
  • 版本和环境管理：支持针对API在开发、测试、发布等不同环境的发布，支持API的版本管理和切换，并提供灰度发布、回滚等功能。
  • 高级配置：针对IP进行访问控制，针对API进行流量控制、熔断、缓存配置等。
  • 导入和导出：支持导入和导出OpenAPI/Swagger等标准规范，支持生成API文档和SDK等。
  • 灵活的排障能力：支持多种监控指标和时间维度，帮助用户知悉业务运行情况；日志支持类似ELK平台的运算符检索能力，便于快速定位问题。
  • 安全可靠：自带高防IP，抵抗DDoS攻击；具备被攻击后自动更换IP的能力，最大限度避免业务损失。

由上述特性可以看出，API网关可以让用户专注于核心业务的开发，无须为接入层投入过多精力，与Serverless的核心理念非常契合。

4.1.2　网关和FaaS的联动

FaaS平台主要基于事件模型，因此网关和FaaS平台的联动也是通过事件触发的，并通过特定的event格式进行传输。配置网关的后端为FaaS函数，就能实现API接收客户端请求后触发FaaS函数，并将处理结果作为API响应返回给客户端，流程如图4-2所示。

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图4-2　API网关和FaaS请求流程

需要注意的是，上述流程是API网关开启了集成响应配置后的结果，此时网关会解析FaaS函数的返回内容，并根据解析内容构造HTTP响应。可以通过代码自主控制响应的状态码、响应头header、响应体body等内容，进而实现自定义格式的响应，例如响应XML、HTML、JSON，甚至JavaScript等格式。因此设置集成响应时，也需要返回特定的数据结构给网关。HTTP是目前最主流的传输方式，集成响应主要是为了支持HTTP场景而提供的配置。

在Web框架支持的场景下，由于涉及路由，对于HTTP的适配和改造会更为复杂，例如Node.js的Express.js框架、Python的Django框架等。在这种场景下，需要一个中间层或适配层对API网关和FaaS函数的事件触发进行改造，即将JSON结构体改造成标准的HTTP请求，并将HTTP响应转换为API网关标准数据结构并返回。在第10章会介绍一个Web服务部署的案例实践，下面对于FaaS平台的一些限制和常用配置进行说明。

1. 上传文件的处理

在传统架构中，上传文件可以直接通过POST表单加上文件类型的标签multipart/form-data的形式实现，但在Serverless架构中，由于使用了API网关和函数，涉及客户端上传文件到FaaS服务时，一般要用下面两种方式进行处理。

第一种是客户端将上传的文件转换为Base64编码，API网关再将Base64编码作为文本传递给云函数，由云函数进行解码。

第二种是客户端将文件上传到对象存储COS的存储桶中，再由API网关将上传文件的对象地址传递给云函数，云函数通过对象地址从COS中拉取文件。

可以看出，当前的两种处理方式都涉及对服务端和客户端的改造，并不友好，因此各云服务商也提供了直接通过网关进行请求的Base64编解码配置，带给用户接近原生的上传文件体验。关于Serverless架构下的文件上传方案和效果对比，在4.2.4节中也有专门的说明和示例代码，供读者参考。

2. 请求/响应大小限制

通常情况下，FaaS平台对同步请求和响应事件大小的限制为6MB ，因此涉及大于6MB的请求时，需要进行切分和优化。结合上述上传文件的限制，网关向云函数中传入文件时，若文件在Base64编码后小于6MB，则将编码后的内容传入FaaS；若文件在Base64编码后大于或等于6MB，建议将文件上传至对象存储，并将对象地址传递给FaaS函数，从而完成大文件的上传。

3. 集成响应

鉴于网关和函数的交互方式，对于有HTTP需求的场景，FaaS平台提供了集成响应的配置，即网关会解析云函数返回的内容，并根据解析内容构造HTTP响应。开启集成响应后，函数需要按照特定的数据结构返回才能被成功解析。如未开启集成响应，则网关会将函数的返回内容直接传递给API请求方，一般为JSON格式。集成响应返回的数据结构如代码清单4-1所示。

代码清单4-1　集成响应返回的数据结构

{
    "isBase64Encoded": false,
    "statusCode": 200,
    "headers": {"Content-Type":"text/html"},
    "body": "<html><body><h1>Heading</h1><p>Paragraph.</p></body></html>"
}

4. CORS跨域访问

CORS即跨域资源共享（Cross-origin resource sharing），开启CORS后，允许浏览器向跨源服务器发出XMLHttpRequest请求，因此涉及跨域请求的页面需要在API网关开启该配置。

此外，API网关也能联合FaaS服务提供WebSocket协议的支持，详细实现可以参考第14章WebSocket外卖点单系统的案例，这里就不再赘述了。

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