API 网关 -APISIX 简介

本文分享自天翼云开发者社区《API网关-APISIX简介》，作者:w****n

Apache APISIX 是一个动态、实时、高性能的云原生 API 网关，提供了负载均衡、动态上游、灰度发布、服务熔断、身份认证、可观测性等丰富的流量管理功能。APISIX 构建于 nginx+ngx_lua 的技术基础之上，充分利用了 LuaJIT 所提供的强大性能，基于 openresty+etcd 实现了云原生，高性能，可扩展的微服务 API 网关。

APISIX 主要包括两部分：

1. apisix core：apisix 核心提供了诸如 API 管理，路由匹配，负载均衡，服务发现等 api 网关的主要功能； 另外也支持多语言插件运行时，提供了原生 lua 插件的运行框架和其他常规语言（例如 go，java，python 等）运行时支持，也包括 wasm；

2. apisix plugin：apisix 插件提供了功能丰富的各种内置插件，包括：

1）鉴权，各种类型认证, jwt，basic-auth， cas-auth，ldap-auth 等

2）安全，ip 黑白名单，用户黑白名单，referer 黑白名单，cors，用户拦截等

3）流量控制，限流（包括流速限制，连接数限制，请求限制等），熔断，镜像请求等；

4）可观测性，各种监控插件支持，日志投递，链路追踪等；

5）多协议支持

APISIX 的技术优势

无数据库依赖：目前大多数 API 网关产品在关系数据库中存储 API 数据、路由、证书和配置信息，但如果数据库出现故障，这种方法可能会导致可用性问题。相比之下，APISIX 使用 etcd 存储配置信息可以实现实时更新，并更好地反映 API 网关的高可用性要求。此外，使用 etcd 作为存储系统使 APISIX 与云原生架构更加兼容，并允许更快地更新配置信息。

高性能的路由匹配算法：API 网关需要使用匹配算法来决定如何处理每个请求，而一个优秀的匹配算法是必不可少的。Hash 算法性能不错，但无法实现模糊匹配；正则可以模糊匹配，但性能不好。APISIX 选择使用 RadixTree 这种高效且支持模糊匹配的搜索数据结构，它提供了 kv 存储查找的数据结构并对只有一个子节点的中间节点进行了压缩，支持一个前缀下有多个不同路由的场景（具体实现可见 lua-resty-radixtree）。即当对某个请求进行匹配时，RadixTree 将采用层层递进的方式进行匹配，其复杂度为 O(K)（K 是路由中 URI 的长度，与 API 数量多少无关），该算法非常适合公有云、CDN 以及路由数量比较多的场景，可以很好地满足路由数量快速增长的需求。

高性能 IP 匹配算法：APISIX 的 IP 匹配算法与路由匹配算法所使用的原理以及原始数据是不一样的。以 192.168.1.1 这个 IP 为例，由于每个 IP 段的范围是 0 到 255，因此在对 IP 进行匹配时我们可以认为 IP 地址是由 4 个 16 位整数型的数构成的，IP 长度是固定的。那么我们可以采用更高效的算法完成匹配。假设现在有一个包含 500 条 IPv4 记录的 IP 库，APISIX 会将 500 条 IPv4 的记录缓存在 Hash 表中，当进行 IP 匹配时使用 Hash 的方式进行查找，时间复杂度为 O(1)。而其他 API 网关则是通过遍历的方式完成 IP 匹配，发送到网关每个请求将逐个遍历最多 500 次是否相等后才能知道计算结果。所以 APISIX 的 高精度 IP 匹配算法大大提高了需要进行海量 IP 黑白名单匹配场景（如 WAF）的效率。

精细化路由：API 网关通过请求中的流量特征完成预设规则的匹配，常见特征包含了请求中的 Host、URI 路径、URI 查询参数、URI 路径参数、HTTP 请求方法、请求头等；除此之外，APISIX 还支持更多特性以解决复杂多变的应用场景。既包括 NGINX 内置变量， 也包括条件表达式。

支持多语言插件：APISIX 目前支持了 80 多种的插件，但是为了涵盖用户多样复杂的使用场景，用户可以针对具体业务进行定制化插件开发。APISIX 对自定义插件的支持主要有两种，一种是通过 Plugin Runner 来支持更多主流变成语言（java，python，go 等），让用户可以通过本地 rpc 通信，实现插件开发；第二种是支持 wasm 开发插件，用户可以使用嵌入到 apisix 中的 wasm 编译 wasm 的字节码，以支持插件在 apisix 中运行，提高利用率。