一、引子

其实有点小小的标题党啦，毕竟相信各位读者对“高性能”的追求是永无止境的。但如果你确实有打算自研一套API网关，那么我认为了解构建它的基本组成和架构是很有必要的，本篇博客主要是围绕这些东西做一个整体的介绍。

二、基本概念

1.网关的作用

简单来说，网关就是客户端与后端服务沟通的桥梁。网关负责接收客户端发来的请求，并将它转发到相应的后端服务上进行处理。因此，网关可以承接来自外部的Http协议请求，并将其转换为服务内部的协议请求，比如dubbo、grpc等。另外，既然作为访问后端服务的入口，那么监控统计、熔断限流等等都可以实现。

2.请求的生命周期

从客户端的请求到服务端返回处理的结果，大致经过了以下流程：

3.功能点详解

• 执行各种插件

我们在上面的作用里提到的那些功能都是由一个一个插件提供的，比如协议转换插件、认证鉴权插件、黑白名单插件等，通过各种各样的插件构建了网关强大的功能。在实际场景里，我们也可以根据自己的业务需求去开发插件。

• 规则

一次请求根据业务需求不一定要执行全部的插件，所以就需要规则去定义某个请求需要执行哪些插件，访问哪些路径。

三、技术选型

1.基础架构

Java原生-这里可能有的读者就有疑问了，Java和高性能有点“冲突”吧，市面上现在主流的网关Java写的也没几个，上来就整个Java算怎么回事呢？

这里提一嘴我对技术选型的看法：性能是很重要，但是我觉得还有一个重要的考虑点就是团队的规模。假如说当前你们是个小团队，大家就是Java用的最熟练，老板短期内也不考虑继续招人。这个时候选择不熟悉的技术，那应该是当前工作量不饱和了。在我眼里，稳定 > 性能！

2.网络通信框架

Netty-这个没什么好说的，既然语言选择了Java，网络通信框架选择它就是毋庸置疑的，高性能 + 高可靠。

3.注册中心和配置中心

Nacos-注册中心和配置中心是网关几乎必备的功能，这里的单一选择都是非常多的，就不赘述了。我来说明选择Nacos的原因。一方面它支持Java，另一方方面它把两个功能都集成了，维护成本-1。当然，它的功能也很强大，例如动态服务发现、服务配置、服务共享与管理等等。

四、设计要点

1.异步化设计

通过对请求生命周期的分析，在该异步化的地方就做异步化处理是提高性能的关键。例如：请求转发、请求响应、插件过滤等。并且对于不同的事件还需要采取不同的异步模式，例如插件过滤采用异步阻塞模式、请求响应则采用异步非阻塞模式。

2.充分使用缓存

缓存可以说是优化性能的大杀器，大家在日常工作中肯定对于redis也是常伴身边，但网关这里的缓存我们尽量还是使用内存作为缓存更为合适，相应的数据结构可以用Map、Queue等。为什么不用redis呢？因为和任何中间件进行通信都有IO成本，对于追求高性能的我们当然是要规避的。

3.合理使用串行化

有的读者看到这里可能会困惑，串行化不是和高性能相矛盾吗？我要并行！但事无绝对，从场景出发，如果是耗时较小的一系列任务，我们采用并行的方式执行，频繁的上下文切换带来的成本可能远远大于任务本身的执行成本。所以，对于那些耗时较久、任务之间并没有直接依赖关系，例如RPC远程调用才更适合并行化。

4.提高吞吐量

提高吞吐量其实就是提升缓冲能力，在流量高峰期间使用本地缓冲，例如Disruptor、MPMC等。

5.合适的工作线程

根据任务的类型选择合适的工作线程：

• CPU密集型

配置公式：CPU核数+1

• IO密集型

配置公式1：CPU核数*2

配置公式2：CPU核数 / (1-阻塞系数) 通常0.8-0.9之间

五、架构图

通过对上述内容的总结，我们可以抽象出该网关的标准的架构图：