本文是从零开始学软件架构系列文章的第三篇，主题为API 网关层架构设计。本文的主要内容包括：传统会话管理方式、分布式会话管理方案、接入层控制、服务调用及聚合等内容。学习目的是了解 API 网关层会话管理的方式及原理、学习分布式会话管理的解决方案，学习接入层控制的应用场景，了解服务调用及聚合重接入和轻接入的结构。
课程概要
- 分布式会话管理
- 接入层控制
- 服务调用及聚合
分布式会话管理
会话管理：
由于 http 请求的无状态性，因此引入了 session 会话管理机制，标识 BS 端之间会话状态。
分布式会话管理：
在Web项目开发中，会话管理是一个很重要的部分，用于存储与用户相关的数据。通常是由符合session规范的容器来负责存储管理，也就是一旦容器关闭，重启会导致会话失效。因此打造一个高可用性的系统，必须将session管理从容器中独立出来。
区别于传统的依赖 web server session 的会话管理状态，需要引入集中的会话存储容器，用于鉴别分布式状态下的 BS 端之间的会话标识。
会话管理的几种方式：
- 基于 server 端的 session 管理方式
- 基于 cookie 的管理方式
- 基于 token 的管理方式
- 安全问题
基于 server 端的 session 管理方式
特点：
- 依赖 webserver 的 session 容器
- cookie 跨域访问问题处理复杂
- 浏览器禁用 cookie 问题
基于 cookie 的管理方式
特点：
- cookie 跨域访问问题处理复杂
- 浏览器禁用 cookie 问题
基于 token 的管理方式
特点：
- 有效存储 token，保证每次调用都能拿到 token。
- 需要应用代码处理将 token 加到 header 或接口传参内。
- 不依赖浏览器 cookie 禁用问题，移动 native 应用 hybrid 开发方式支持好。
安全问题
- cookie 并非安全，被劫持概率高，XSS（跨站脚本攻击，Cross Site Scripting）, CSRF（跨站请求伪造，Cross-site request forgery） 安全攻击等。
- token 凭证被劫持，伪造请求。
- HTTPS 请求防泄漏。
- 风控、主动失效及过期机制。
参考：
分布式会话管理
- 集中式的会话管理，凭证放到 Redis, MemCache，数据库等。
- 重写 session 处理方式。
分布式会话管理的解决方案
- 容器扩展:
通过容器插件来实现，比如基于Tomcat的tomcat-redis-session-manager，基于Jetty的jetty-session-redis等等。好处是对项目来说是透明的，无需改动代码。由于过于依赖容器，一旦容器升级或者更换意味着又得从新来过。并且代码不在项目中，对开发者来说维护也是个问题。
- 重写会话管理工具类
自己写一套会话管理的工具类，包括Session管理和Cookie管理，在需要使用会话的时候都从自己的工具类中获取，而工具类后端存储可以放到Redis中。很显然这个方案灵活性最大，但开发需要一些额外的时间。
- 使用框架的会话管理工具
spring-session 既不依赖容器，又不需要改动代码，并且是用了spring-data-redis那一套连接池，可以说是最完美的解决方案。当然，前提是项目要使用Spring Framework才行。
使用Spring Session
Spring Session为企业级Java应用的session管理带来了革新，使得以下的功能更加容易实现：
- 将session所保存的状态卸载到特定的外部session存储中，如Redis或Apache Geode中，它们能够以独立于应用服务器的方式提供高质量的集群。
- 当用户使用WebSocket发送请求的时候，能够保持HttpSession处于活跃状态。
- 在非Web请求的处理代码中，能够访问session数据，比如在JMS消息的处理代码中。
- 支持每个浏览器上使用多个session，从而能够很容易地构建更加丰富的终端用户体验。
- 控制session id如何在客户端和服务器之间进行交换，这样的话就能很容易地编写Restful API，因为它可以从HTTP 头信息中获取session id，而不必再依赖于cookie。
接入层控制
控制什么
通过 API 网关接入层控制程序入口处需要实现的逻辑，包括身份验证，流量控制，路由服务，记录调试或统计信息等。
实现原理：使用不同接入层框架的通用“Filter”功能实现，如 Java Servlet Filter、Spring MVC HandlerInterceptor、Zuul Filter。
Java Servlet Filter:
Spring MVC HandlerInterceptor:
Zuul Filter:
身份验证:
- 通过会话管理获取登陆用户凭证
- 通过用户凭证获取到用户身份信息
- 验证对应 URL 是否可被对应身份的用户访问
流量控制：
- 对应 URL 的流量是否可以承载，若不能，限流
- 对应服务分级的流量是否可以承载，若不能，限流
- 对应整个系统的总流量是否可以承载，若不能，限流
路由服务：
- 根据对应 ur 的规则寻找到响应服务
- 判定服务状态，做服务路由调用
调试或统计信息
- 切面打印日志调试信息
- 切面打印 cat 监控
服务调用及聚合
API 网关通过了接入层控制并路由后进入核心的服务调用环节，通过对后端服务的调用并聚合服务输出的数据后返回访问层。
分类
- “重”接入 spring mvc+dubbo
- “轻”接入 spring cloud zuul
重接入
优点：可以灵活的在 web 层处理业务逻辑，聚合服务。
缺点：服务单一性不够，且过度的 web 层业务聚合能力会导致服务不便于管理。
轻接入
优点：服务单一，可提供配置化接入。
缺点：聚合服务处理不够灵活，需要由 service provider 提供聚合服务能力。
Jonsam
一个理科IT宅男，喜欢旅游、分享和美食，做点想做的事情，遇见想见的人。
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