interview/questions/07-系统设计/API网关.md

# API 网关核心原理

## 问题

1. 什么是 API 网关？为什么需要 API 网关？
2. API 网关的核心功能有哪些？
3. Spring Cloud Gateway 和 Zuul 的区别？
4. 网关的限流、熔断、降级如何实现？
5. 网关的路由和负载均衡策略？

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## 标准答案

### 1. API 网关的作用

**核心功能**：
1. **路由转发**：将请求转发到后端服务
2. **统一鉴权**：集中的认证和授权
3. **限流熔断**：保护后端服务
4. **日志监控**：统一的日志和监控
5. **协议转换**：HTTP → WebSocket、gRPC 等
6. **灰度发布**：按规则路由流量

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### 2. Spring Cloud Gateway 核心概念

**三大组件**：
```
Route（路由）
    ↓
Predicate（断言）
    ↓
Filter（过滤器）
```

**示例**：
```yaml
spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
        - id: user-service
          uri: lb://user-service
          predicates:
            - Path=/api/users/**
            - Header=Authorization, .*
          filters:
            - StripPrefix=1
            - RequestRateLimiter=10  # 限流：10 QPS
```

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### 3. Gateway vs Zuul

| 特性 | Zuul 1.x | Zuul 2.x | Spring Cloud Gateway |
|------|----------|----------|---------------------|
| **模型** | Servlet 阻塞 | Netty 非阻塞 | Netty 非阻塞 |
| **性能** | 低 | 中 | 高 |
| **Spring** | 集成好 | 集成一般 | 原生支持 |
| **动态路由** | 不支持 | 支持 | 支持 |
| **限流** | 需自研 | 需自研 | 内置（Redis） |

---

### 4. 核心功能实现

#### **限流**

```yaml
spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
        - id: rate-limiter
          uri: lb://user-service
          predicates:
            - Path=/api/users/**
          filters:
            - name: RequestRateLimiter
              args:
                redis-rate-limiter.replenishRate: 10  # 每秒填充 10 个令牌
                redis-rate-limiter.burstCapacity: 20   # 桶容量 20
```

---

#### **熔断（Circuit Breaker）**

```yaml
spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
        - id: circuit-breaker
          uri: lb://user-service
          predicates:
            - Path=/api/users/**
          filters:
            - name: CircuitBreaker
              args:
                fallbackUri: forward:/fallback
```

---

#### **统一鉴权**

```java
@Component
public class AuthFilter implements GlobalFilter {
    @Override
    public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
        String token = exchange.getRequest().getHeaders().getFirst("Authorization");
        
        if (token == null || !validateToken(token)) {
            exchange.getResponse().setStatusCode(HttpStatus.UNAUTHORIZED);
            return exchange.getResponse().setComplete();
        }
        
        return chain.filter(exchange);
    }
}
```

---

### 5. 网关高可用

**部署架构**：
```
                   ┌─────────────┐
                   │   负载均衡    │
                   │   (Nginx)   │
                   └──────┬──────┘
                          │
          ┌───────────────┼───────────────┐
          │               │               │
     ┌────▼────┐    ┌────▼────┐    ┌────▼────┐
     │Gateway 1│    │Gateway 2│    │Gateway 3│
     └────┬────┘    └────┬────┘    └────┬────┘
          │              │              │
          └──────────────┼──────────────┘
                         │
          ┌──────────────┼──────────────┐
          │              │              │
     ┌────▼────┐   ┌────▼────┐   ┌────▼────┐
     │Service A│   │Service B│   │Service C│
     └─────────┘   └─────────┘   └─────────┘
```

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### 6. 阿里 P7 加分项

**深度理解**：
- 理解 WebFlux 的响应式编程模型
- 理解 Netty 的事件循环
- 理解限流算法（令牌桶、漏桶）

**实战经验**：
- 有网关性能调优的经验
- 有网关灰度发布的经验
- 有网关监控和故障排查的经验

**架构能力**：
- 能设计高可用网关架构
- 能设计网关的监控体系
- 能设计网关的动态路由方案