Microservices: Как работает связка API Gateway, Service Discovery и микросервисы: подробный разбор

В современном микросервисном архитектурном стиле взаимодействие между клиентами и сервисами организуется с помощью нескольких ключевых компонентов: API Gateway, Service Discovery и сами микросервисы. Рассмотрим полный жизненный цикл запроса, описывая, как эти компоненты взаимодействуют между собой.

API Gateway

API Gateway (например, Ocelot) является критически важным компонентом в микросервисной архитектуре. Он выступает в роли единой точки входа для всех клиентских запросов к системе микросервисов. Основные функции API Gateway включают в себя:

• Маршрутизация запросов: Перенаправление входящих запросов к соответствующим микросервисам на основе конфигурации и бизнес-логики.
• Безопасность и управление доступом: Реализация аутентификации, авторизации, SSL/TLS шифрования и контроля доступа.
• Балансировка нагрузки: Распределение трафика между несколькими экземплярами микросервисов для обеспечения высокой доступности и производительности.
• Агрегация и преобразование данных: Объединение ответов от нескольких микросервисов и преобразование их в формат, удобный для клиента.
• Кэширование и контроль версий: Снижение нагрузки на сервисы путем кэширования часто запрашиваемых данных и управления версиями API.

Service Discovery

Service Discovery (например, Consul) является механизмом, который обеспечивает гибкость и масштабируемость системы, позволяя микросервисам эффективно взаимодействовать в динамической и распределенной среде. Ключевые аспекты Service Discovery:

• Регистрация сервисов: Каждый микросервис при запуске регистрирует себя в сервисе-реестре, предоставляя информацию о своем местоположении и состоянии.
• Обнаружение сервисов: Сервисы и API Gateway обращаются к реестру для получения актуальной информации о доступных сервисах и их экземплярах.
• Проверка доступности сервисов: Механизмы проверки состояния (health checks) обеспечивают актуальность информации о работоспособности сервисов в реестре.
• Динамическая конфигурация: Позволяет системе адаптироваться к изменениям в реальном времени без необходимости ручного вмешательства.

Жизненный цикл запроса

1. Клиентский запрос к API Gateway:Клиент (например, веб-приложение или мобильное приложение) отправляет HTTP запрос к API Gateway. Этот запрос может быть, например, на получение информации о пользователе.
2. Аутентификация и авторизация:API Gateway проверяет подлинность запроса, удостоверяясь, что клиент предоставил действительные учетные данные (например, токен доступа). Затем проверяется, имеет ли клиент права на выполнение запрошенного действия.
3. Маршрутизация запроса:На основе пути URL, метода HTTP и других характеристик запроса API Gateway определяет, какой микросервис или микросервисы должны обработать этот запрос.
4. Обращение к Service Discovery:Поскольку микросервисы могут динамически масштабироваться, API Gateway не хранит жестко закодированные адреса сервисов. Вместо этого он обращается к Service Discovery для получения актуального списка доступных экземпляров нужного микросервиса.Регистрация сервисов: Каждый микросервис при запуске регистрируется в Service Discovery, предоставляя информацию о своем сетевом адресе и порте.
   Запрос к Service Discovery: API Gateway запрашивает адреса активных экземпляров нужного микросервиса.
5. Выбор экземпляра микросервиса:Получив список доступных экземпляров, API Gateway выбирает один из них. Выбор может основываться на алгоритмах балансировки нагрузки.
6. Форвардинг запроса к микросервису:API Gateway пересылает оригинальный запрос или его преобразованную версию выбранному экземпляру микросервиса. При необходимости добавляются необходимые заголовки (например, для трассировки или корреляции запросов).
7. Обработка запроса микросервисом:Микросервис получает запрос и обрабатывает его, выполняя свою бизнес-логику. Это может включать обращение к базе данных, взаимодействие с другими микросервисами и т.д. Взаимодействие между микросервисами: Если микросервису требуется данные или функциональность от другого микросервиса, он повторяет процесс обращения к Service Discovery для нахождения необходимого сервиса.
   Кэширование и оптимизация: Микросервис может использовать кэш или другие механизмы для оптимизации обработки запроса.
8. Возврат ответа к API Gateway:После обработки запроса микросервис возвращает ответ API Gateway. Ответ может содержать данные, статус операции или сообщение об ошибке.
9. Постобработка и агрегирование:API Gateway может выполнить дополнительные действия над ответом:Агрегирование: Если первоначальный запрос требовал данных от нескольких микросервисов, API Gateway может объединить ответы.
   Преобразование данных: Изменение формата данных (например, из внутреннего формата в формат, ожидаемый клиентом).
10. Возврат ответа клиенту:API Gateway отправляет окончательный ответ клиенту. Клиент получает данные и использует их согласно своей логике.

Пример сценария

Клиент хочет получить информацию о заказе:

1. Клиент отправляет запрос GET /orders/12345 к API Gateway.
2. API Gateway аутентифицирует запрос, проверяет, имеет ли клиент доступ к информации о заказах.
3. Определяется, что запрос должен быть направлен к сервису OrderService.
4. API Gateway обращается к Service Discovery для получения адресов активных экземпляров OrderService.
5. Выбирается экземпляр OrderService на основе алгоритма балансировки нагрузки.
6. Запрос пересылается к выбранному экземпляру OrderService.
7. OrderService обрабатывает запрос, возможно, запрашивая дополнительную информацию из UserService или ProductService. При взаимодействии с другими сервисами OrderService также использует Service Discovery.
8. OrderService возвращает информацию о заказе API Gateway.
9. API Gateway, при необходимости, форматирует ответ и добавляет необходимые заголовки.
10. Ответ отправляется клиенту.