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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：

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）

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4. 核心功能实现

限流

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

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熔断（Circuit Breaker）

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

@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