反向代理与 API 网关: 解释 3 个关键区别

什么是 API 网关？

API 网关充当用户和后端服务之间的“中间人”。它对用户隐藏了所有关于服务器架构的细节。这意味着用户无需直接与各种后端服务通信，只需将请求发送给 API 网关。网关随后会处理并将这些请求路由到正确的后端服务，甚至可以将来自多个服务的结果组合成一个单一的响应。这种设置有助于简化客户端代码，并减少应用程序向服务器发送请求的次数，从而提高整体性能。

此外，API 网关还在增强安全性、可靠性、可扩展性、可观测性以及可追溯性等方面发挥着关键作用。因此，它不仅是一个流量管理工具，更是一个强大的解决方案，有助于维护和监控应用程序的健康状况和效率。

API 网关提供了什么功能？

API 网关提供了多项功能，有助于增强安全性、提升性能，并支持整个网络系统的可观测性和可追溯性。

• 身份验证和授权 (Authentication & Authorization)：网关集中管理访问控制，确保只有经过身份验证的用户才能发送特定的请求。
• IP  白名单 (IP Whitelisting)：仅允许指定的 IP 地址访问 API，增加了一层额外的安全保护。

• 速率限制、调节和配额 (Rate Limiting, Throttling, Quota)：通过限制在特定时间内可处理的请求数量或数据量来帮助控制服务器上的负载，这对于根据用户的订阅套餐来控制 API 使用量尤其有用。
• 重试策略和断路器 (Retry Policy & Circuit Breaker)：通过重试或暂停发送请求来提升服务的弹性，以应对后端暂时不可用的情况，从而避免过度负载。

• 日志记录、追踪和关联 (Logging, Tracing, Correlation)：为每个请求收集详细的日志，有助于确定涉及哪些后端服务并监控相关指标，这对于 API 的监控和故障排除至关重要。

API 网关的优点和缺点

API 网关是管理 API 的强大工具，但与任何技术一样，它也有其自身的优点和缺点。

优点：

• 增强安全性和流量管理：有助于有效控制数据并防止未经授权的访问。
• 数据验证：在处理之前检查发送到 API 的数据，以确保其格式和标准正确。
• 指标跟踪：收集有关 API 使用情况的信息，以实现性能优化和扩展规划。
• 灵活的可扩展性：易于适应流量的增加或减少。
• 响应转换：允许修改来自后端服务的响应数据，以确保一致性。
• 支持完整的 API 生命周期：有效管理复杂的 API 架构和大规模部署。
• 流量分配：在多个服务之间平衡请求。
• 高效缓存：减少延迟并降低后端服务器的负载。
• API  定制：支持创建用于特定需求的私有 API。
• 流量调节和整形：控制 API 请求的速度，避免过度负载。
• 静态响应：快速处理固定的响应请求。

缺点：

• 延迟增加：可能会在网络处理过程中增加额外的中间步骤。
• 配置复杂：需要细致的配置和持续的维护。
• 运营成本高：在大规模部署中，部署、扩展和维护的成本很高。
• 性能风险：如果配置不当，额外的处理层可能会降低应用程序的速度。

什么是反向代理？

反向代理充当用户（或外部系统）与一个或多个后端服务器之间的中介，这些服务器通常位于企业内部网络中。这种架构在微服务等复杂环境中特别有用，在这些环境中，直接访问多个后端服务可能会变得繁琐并带来潜在的安全风险。

反向代理通过创建一个用于多个服务的单一访问点来简化流程，并通过将登录凭据移出前端层，从而更安全地处理用户身份验证。它还允许在不中断用户体验的情况下进行后端维护或升级。

此外，反向代理可以重写（rewrite）请求的 URL，有助于彻底向用户隐藏后端服务器。在处理完初始请求后，反向代理会将它转发给相应的后端进行进一步处理。

反向代理提供了什么功能？

反向代理提供了多种功能，旨在提高应用程序的性能、安全性和效率，包括：

• 负载均衡 (Load Balancing)：在多个后端服务器之间均匀分配流量，有助于提高性能和可用性。
• SSL/TLS  卸载 (SSL/TLS Offloading)：解密和加密流量，减轻后端服务器的负担。
• 数据压缩 (Compression)：减小发送数据的容量，加快响应速度。
• 缓存 (Caching)：存储经常访问的数据副本，有助于更快地响应。
• 安全性：过滤恶意流量、验证用户身份并保护后端免受攻击。

反向代理的优点和缺点

反向代理是用户和服务器之间的高效中介工具，但它也有其自身的优点和局限性。

反向代理的优点：

• 简单高效：这是一种简单的解决方案，有助于向外部用户隐藏源服务器的特性，甚至其存在。
• 测试灵活性：支持直接在服务器端进行多变量和 A/B 测试，而无需客户端 JavaScript，使测试流程更加精简高效。
• 动态内容处理：能够快速响应实时动态生成的页面。
• 集中请求管理：通过单个公共 IP 地址管理所有传入请求，并将它们分配给系统网络中的多个不同服务器。
• 节约成本：与其它解决方案相比，它在设置和管理方面通常更便宜。
• 集成监控和保护：提供用于监控和安全的基本工具。
• URL  空间合并：允许在同一统一的 URL 结构下访问多个不同的网站。
• 协议协调和路由：支持不同网络协议之间的顺畅通信，并将请求定向到正确的目的地。
• 易于维护：由于结构简单，反向代理解非常容易管理和维护。
• 负载均衡和冗余：通过消除服务中断和在服务器之间平均分配流量，有助于提高整体性能。

反向代理的缺点：

• 可靠性：通常不如 API 网关稳定，因为它具有更简单的架构。
• SSL  卸载问题：在处理某些应用程序的 SSL/TLS 时可能会遇到兼容性错误。
• 冗余标头：在代理和服务器之间的通信过程中，可能会产生重复的标头 (header)，造成浪费并降低效率。
• 有限的监控和追踪能力：缺乏用于监控和追踪的高级功能，使得在实时部署环境中进行故障排除变得更加困难。
• 有限的负载管理选项：提供较少的负载均衡和内容分发策略选项，这可能会增加延迟或限制整体性能。

API 网关与反向代理的主要区别

目的

API 网关充当客户端应用程序与后端服务之间的关键中介。它的主要目标是提供一个集中中心，用于管理、保护和优化 API 请求流。相反，反向代理也是客户端与后端服务器之间的中介，但它主要侧重于根据预设规则将请求路由到正确的服务器。

安全性

API 网关通过防止服务直接暴露在外部来增强安全性。它实施严格的安全策略并对所有传入请求进行全面检查。相反，反向代理通过隐藏服务器详细信息、处理 SSL 终止、充当强大的防火墙，同时分配负载以优化资源和防止过载来保护系统。

协议

API 网关在 OSI 模型的应用层（第 7 层）运行，主要处理 HTTP、REST、SOAP 以及其他应用协议等流量类型。反向代理也运行在第 7 层，但更侧重于处理应用层的 HTTP/HTTPS 及类似协议。

反向代理与 API 网关的选择

在反向代理和 API 网关之间做决策时，关键在于考量您希望达成的具体需求和目标。以下是一个简单的指南，可以帮助您进行选择：

如果您需要以下功能，请选择 API 网关

如果您需要以下功能，请选择 API 网关：管理和向外部客户提供 API 以供使用；

添加特定于 API 的功能，例如身份验证、授权、速率限制和提供 API 文档；

允许在微服务架构中，微服务与外部客户之间进行高效通信；例如：在连接各种金融服务的移动银行应用程序中，API 网关可以有效地管理账户余额、交易和支付请求，从而提高安全性和监控能力。

如果您侧重于以下方面，请选择反向代理：

负载均衡、TLS 卸载和缓存，这在 Web 应用程序和网站中特别有用。例如：在流量较高的电子商务网站中，反向代理可以将用户的传入请求分配到多个服务器上，从而提高性能并简化服务器管理。

在某些情况下，同时使用两者可以带来益处：

API 网关和反向代理的角色可能会重叠。例如：您可以使用反向代理来处理最初的 TLS 连接，然后再将请求转发给 API 网关。另一方面，API 网关也可以将请求路由到反向代理，然后由这些代理来管理实际的 API 端点。

这种方法确保您可以利用每种技术的优势，从而提高系统的整体效率和安全性。

使用 API 网关而非反向代理的益处

API 网关提供了一套超越反向代理所具备功能的增强特性，尤其是在 API 管理领域。以下是一些主要益处：

• 增强的开发者体验：API 网关显著改善了内部和外部开发者与 API 交互的体验。其功能通常包括开发者门户，便于注册、提供必要的文档和提供模拟反馈，从而简化开发流程。
• 特定于 API 的增强功能：与反向代理不同，API 网关旨在有效管理 API 的整个生命周期。这包括：
• API  生命周期管理：版本控制工具使开发者能够有效地管理不同版本的 API。
• 身份验证/授权：与现有的身份提供商 (IDP) 系统集成，可确保 API 能够安全地访问。
• 速率限制/节流：能够根据不同的用户层级执行使用策略，防止 API 被过度使用。
• 简易转换：请求和响应在通过网关时进行转换的实用工具，有助于简化不同系统之间的交互。
• 集中式 API 管理：虽然反向代理和 API 网关都可以作为 API 的单一访问点，但 API 网关在管理和控制 API 方面提供了卓越的控制水平。它们使得跨所有服务实施一致的策略变得更加容易，允许对 API 使用情况进行详细监控，并确保多样化 API 服务之间的一致性。

总结 

总而言之，了解 API 网关和反向代理的独特作用和优势，对于提升您的软件架构的性能和可扩展性至关重要。通过比较“反向代理与 API 网关”并战略性地集成这些组件，将有助于开发出不仅更高效、更安全，而且对用户而言更直观的软件环境。请仔细评估您的具体需求，以便对在您的软件开发历程中部署这些关键元素做出明智的决策。这种深思熟虑的方法将有助于您的应用程序在不断发展的技术领域中取得整体成功和适应性。