پیاده سازی API Gateway؛ راهکار حل مشکلات

مقدمه

زمانی که تصمیم می‌گیرید برنامه خودتان را به‌عنوان مجموعه‌ای از میکروسرویس‌ها بسازید، باید تصمیم بگیرید که مشتریان شما چگونه با این میکروسرویس‌ها تعامل خواهند داشت. در معماری میکروسرویس‌ها، هر میکروسرویس دارای مجموعه‌ای از نقاط پایانی است که آن‌ها را در معرض نمایش قرار می‌دهد. این امر می‌تواند بر روی ارتباط مشتریان با نرم‌افزار تأثیرگذار باشد. شما می‌توانید به کمک پیاده سازی API Gateway بر چنین مشکلاتی غلبه کرده و به یک برنامه یکپارچه و با رابط کاربری مناسب دست پیدا کنید. در ادامه به موضوع API Gateway چیست؟ می پردازیم.

الگوی API Gateway چیست؟

API که مخفف Application Program Interface است در واقع مجموعه از دستورالعمل‌ها، پروتکل‌ها و ابزارهایی برای ساخت نرم‌افزار بوده که نحوه تعامل اجزای نرم‌افزار را مشخص خواهد کرد. API Gateway یک سرور است که به‌عنوان یک نقطه ورود واحد به سیستم شناخته می‌شود. API Gateway می‌تواند بر روی معماری داخلی سیستم تأثیرگذار بوده و برای هر مشتری یک API ارائه دهد.

همچنین پیاده سازی API Gateway می‌تواند مسئولیت‌های دیگری مانند احراز هویت، نظارت، متعادل‌سازی بار، ذخیره‌سازی، شکل‌دهی، مدیریت درخواست و پاسخ راه هم به عهده داشته باشد. API Gateway از سوی دیگر مسئول مسیریابی درخواست، ترکیب و ترجمه پروتکل بوده و باید بدانید که تمام درخواست‌های ارسال شده توسط مشتری از طریق دروازه API انجام می‌شود.

بعدازاین مرحله است که API Gateway می‌تواند درخواست‌های ارائه شده را به میکروسرویس مناسب هدایت کند. همان‌طور که گفتیم، API Gateway می‌تواند موجب شود تا درخواست‌های مناسب از طریق آن به میکروسرویس‌ها هدایت شوند. باید بدانید که این امر به کمک یکی از دو روش زیر امکان‌پذیر است:

•  درخواست‌ها به سرویس مناسب هدایت و یا پروکسی می‌شوند.
•  درخواست‌ها به چندین سرویس هدایت و یا فرستاده خواهند شد.

مزایا و معایب پیاده‌سازی API Gateway

همان‌طور که انتظار می‌رود، استفاده از الگوی API Gateway می‌تواند مزایا و معایب خاص خودش را داشته باشد. مهم‌ترین مزیت استفاده از دروازه API این است که ساختار داخلی برنامه محصور خواهد شد. ازاین‌رو مشتریان به‌جای درخواست از خدمات خاص، می‌توانند به‌سادگی با این دروازه تعامل داشته باشند. از سوی دیگر API Gateway برای هر نوع کلاین یک API خاص ارائه خواهد کرد که این کار باعث کاهش تعداد عملیات رفت‌وبرگشت بین برنامه و مشتری خواهد شد.

از دیگر مزایای پیاده سازی API Gateway می‌توان به ساده‌سازی کدهای برنامه‌نویسی، افزایش کارآمدی برنامه، کاهش خطاها و … اشاره کرد. البته که API Gateway دارای اشکالاتی نیز است. API Gateway در واقع یک مؤلفه بسیار در دسترس بوده که نیاز به توسعه، مستقر شدن و مدیریت دارد. از سوی دیگر این خطر وجود دارد که دروازه API به یک گلوگاه توسعه نیز بدل شود. توسعه‌دهندگان باید API Gateway را به‌روزرسانی کرده تا بتوانند نقاط پایانی هر میکروسرویس را مشخص کنند.

ازاین‌رو رو بسیار مهم است که روند به‌روزرسانی API Gateway تاحدامکان ساده و سبک انجام شود. در غیر این صورت، توسعه‌دهندگان برای به‌روزرسانی و آپدیت دروازه API مجبور خواهند شد تا در صف منتظر بمانند. اما با وجود چنین مشکلات و معایبی برای استفاده از دروازه‌های API، این الگو می‌تواند به‌عنوان راهکار حل مشکلات برنامه‌های کاربردی معرفی شود.

نکات مهم پیاده‌سازی API Gateway

حال که به‌صورت کامل با api gateway آشنا شدید و متوجه شدید که استفاده از آن دارای چه مزایا و معایبی است، زمان آن رسیده است تا به مسائل طراحی مختلفی که باید در زمان پیاده سازی این الگو مدنظر داشته باشید، اشاره کنیم:

عملکرد و مقیاس‌پذیری:

باید بدانید که امروزه تعداد انگشت شماری شرکت‌ها در مقیاس‌های عظیم و گسترده فعالیت می‌کنند که نیاز به رسیدگی کردن به میلیاردها درخواست در روز را دارند. بااین‌حال برای اکثر برنامه‌های کاربردی موجود، عملکرد و مقیاس‌پذیری api gateway بسیار مهم است. کاملاً طبیعی خواهد بود که api gateway را بر روی پلتفرمی پیاده سازی کنیم که ورودی/خروجی ناهمزمان و غیر مسدودکننده را پشتیبانی کند.

امروزه انواع مختلفی از فناوری وجود دارد که می‌توان از آن‌ها برای پیاده سازی api gateway مقیاس‌پذیر استفاده کرد که از مهم‌ترین آن‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

•  در JVM می‌توانید از یکی از چارچوب‌های مبتنی بر NIO مانند Netty، Vertx، Spring Reactor یا JBoss Undertow استفاده کنید.
•  NGINX Plus
•  جاوا اسکریپت کروم

استفاده از مدل برنامه‌نویسی واکنشی:

API Gateway برخی از درخواست‌ها را به‌سادگی با مسیریابی آن‌ها به سرویس Backend مناسب، رسیدگی می‌کند. همچنین می‌تواند با فراخوانی چندین سرویس پشتیبان و جمع‌آوری نتایج، سایر درخواست‌ها را نیز مدیریت کند. اما برخی از درخواست‌ها کاملاً از یکدیگر مستقل بوده و برای به‌حداقل‌رساندن زمان پاسخ‌گویی، الگوی API Gateway باید درخواست‌های مستقل را همزمان انجام دهد.

درصورتی‌که کد API Gateway را با استفاده از روش واکنشی به سبک اعلانی بنویسید، می‌توانید سرعت پاسخ‌گویی به درخواست‌ها را تا حد بسیار زیادی افزایش دهید. استفاده از مدل برنامه‌نویسی واکنشی شما را قادر می‌سازد تا کد API Gateway بسیار ساده و درعین‌حال کارآمد بنویسید.

فراخوان خدمات:

یک برنامه کاربردی مبتنی بر میکروسرویس یک سیستم توزیع شده بوده که باید از مکانیزم ارتباط بین فرایندی استفاده کند. دو سبک ارتباط بین فرایندی عبارت‌اند از: استفاده از مکانیزم ناهمزمان مبتنی بر پیام، استفاده از یک مکانیزم همزمان. یک سیستم معمولاً از هر دو سبک ارتباط فرایندی همزمان و ناهمزمان استفاده می‌کند و حتی می‌تواند چندین سبک پیاده سازی را مورداستفاده قرار دهد. برای پیاده سازی API Gateway باید توجه داشت که این دروازه از مکانیزم‌های ارتباطی مختلفی پشتیبانی کند.

کشف خدمات:

API Gateway باید مکان (آدرس IP و پورت) هر میکروسرویس که با آن در ارتباط است را بداند. در برنامه‌های میکروسرویس مدرن مبتنی بر ابر (cloud‑based)، نیز باید به این نکته توجه کرد. با اینکه سرویس‌های زیرساخت دارای یک مکان ثابت هستند، اما تعیین مکانیک سرویس چندان کار ساده‌ای نیست. سرویس‌های برنامه دارای مکان‌هایی به‌صورت پویا بوده که می‌تواند تغییر پیدا کنند. در نتیجه api gateway مانند هر سرویس‌گیرنده دیگری در سیستم باید از مکانیزم کشف سرویس سیستم استفاده کند.

رسیدگی به شکست‌های جزئی:

یکی دیگر از مسائلی که باید هنگام پیاده سازی api gateway به آن بپردازید، مشکل شکست جزئی است. این موضوع در همه سرویس‌های توزیع شده، زمانی که یک سرویس با سرویس دیگری تماس می‌گیرد که یا کند پاسخ می‌دهد و یا در دسترس نیست، ایجاد می‌شود. api gateway هرگز نباید به طور نامحدود منتظر یک سرویس پایین‌دستی قرار بگیرد و در این زمان‌ها، باید سایر درخواست‌ها را انجام دهد.

برای برطرف‌کردن این مشکل api gateway می‌تواند داده‌های کش شده را در صورت موجود بودن، بازگرداند. با بازگرداندن داده‌های پیش‌فرض یا داده‌های موجود در حافظه پنهان، پیاده سازی api gateway تضمین می‌کند که خرابی‌های سیستم بر تجربه کاربر تأثیرگذار نخواهد بود.

نتیجه‌گیری پیاده سازی api gateway

برای اکثر برنامه‌های مبتنی بر میکروسرویس، پیاده سازی api gateway که به‌عنوان یک دروازه ورودی واحد به سیستم عمل می‌کند، منطقی به نظر می‌رسد. api gateway مسئول مسیریابی درخواست، ترکیب و ترجمه پروتکل است. این سرویس می‌تواند به هر یک از مشتریان یک API سفارشی ارائه داده و با بازگرداندن داده‌های ذخیره شده یا پیش‌فرض، مشکلات موجود در سرویس‌های پشتیبان را پنهان کند. استفاده از الگوی api gateway دارای مزایا و معایب خاص خود بوده ولی همچنان به‌عنوان راه‌حل بسیاری از مشکلات شناخته می‌شود.