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CN114205191A - 一种api网关系统及运行方法 - Google Patents

一种api网关系统及运行方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种API网关系统及运行方法，通过将业务API拆分，使用界面化的配置，并通过参数转换器，将开发者的API路由配置转化成网关识别的路由策略，并使其动态生效，为各种场景下开放API提供支撑，可建立API生态，将API开放给合作伙伴、开发者，实现企业核心能力赋能；支持将API适配多端，如：移动端、互联网，实现系统前后端分离；支持内部系统整合，模块化、微服务化。

Description

一种API网关系统及运行方法
技术领域
本发明涉及计算机技术领域，尤其涉及一种API网关系统及运行方法。
背景技术
微服务是近年来非常热门的一种架构，相对于单体架构，微服务架构将一个系统会拆分成多个独立的服务，不同服务之间通过REST或RPC调用进行通信。从而帮助企业把负责的系统拆解，降低复杂度。
在微服务的应用程序中，客户端和微服务之间的交互，存在很多跳转，如：微服务提供的API粒度通常与客户端的需求不同，微服务一般提供细粒度的API，导致客户端需要与多个服务进行交互；不同的客户端需要不同的数据，不同类型客户端的网络性能不同；服务的划分可能会随时间而变化，因此需要对客户端隐藏细节。
对于API网关，常见的选型有基于Openresty的Kong，基于Go的Tyk以及基于Java的Zuul，其学习门槛高，不易扩展。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种API网关系统及运行方法，本发明基于Spring Cloud Gateway，提供一套完整的API管理、路由转换、发布的网关系统，降低业务接入门槛，为客户在各种场景下开放API提供支撑。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种API网关系统，包括：
API管理模块，用于API定义信息，授权，API流量控制，API访问控制，API发布。
所述API定义信息包括，客户端API请求信息、认证方式、API服务端配置信息、API返回配置信息、API超时熔断；
所述API授权，指将API授权给相关客户端访问；
所述API流量控制信息包括，流量控制策略(单位、app、流量等)和策略与API绑定关系；
所述API访问控制信息包括，访问控制策略(策略名称、允许/禁止、ip段)和策略与API绑定关系；
所述API发布，指将配置好的API路由信息经转换器处理后的数据动态更新到引擎路由表中。
参数转换模块，用于将API管理模块收集的API定义信息转换为Spring CloudGateway的路由策略信息。
所述Spring Cloud Gateway的路由策略信息，包括策略ID、转发URI、路由断言集合、过滤器集合和路由策略执行优先级；所述Spring Cloud Gateway的路由模型，包括路由ID、路由断言集合、路由过滤器集合、路由转发的目标URI、路由执行顺序、路由断言模型和过滤器模型；路由断言模型包括断言关键字Name和断言规则关键字args，过滤器模型包括过滤器关键字Name和对应路由规则关键字args。
所述路由断言模型，将console控制台配置的请求基础定义对应的path，method等设置到路由断言模型中。
所述过滤器模型，将console控制台设置的认证方式、访问控制策略、限流、方法重写、参数校验、路径重写、返回参数定义策略设置到过滤器模型中。
所述路由执行顺序，指为支持通配、精确匹配、正则匹配、url含参数等多种断言不互相干扰，对order数值定义相关规则，数字越小执行顺序越靠前，当从控制台获取到该API需匹配所有子路径时，根据路径层级，order设置为-10*层级数，若为精确匹配则order设置为-10000；当url包含参数时，则根据动态参数多少来设置不同的数字。
所述路由模型根据console控制台的API存储ID，设置路由ID；根据控制台添加的后端服务地址设置到URI上；将装配的断言集合、过滤器集合、路由执行顺序分别设置到路由模型对应属性上。
所述路由断言，根据API请求的path、method、host、header等信息去内存中检索能与之匹配的路由策略，如无相关匹配则网关直接给客户端返回异常；
所述API鉴权，根据所述路由断言匹配上的路由策略确认鉴权类型，并以此类型对API请求参数重的认证信息进行校验，如校验失败，网关直接返回401给客户端；
所述API参数校验，根据所述API鉴权通过后，按路由策略信息对API请求相关参数进行校验，如校验失败，网关直接给客户端返回相关异常信息；
所述API参数重写，根据所述路由断言、API鉴权通过后的路由策略信息，按相关规则把API请求的相关参数按规则移位；
所述API转发，根据所述路由断言、API鉴权等验证通过后，按照路由策略信息，将API请求转发给策略信息中的URI。
本发明另一方面还提供了上述一种API网关系统的运行方法，包括以下步骤：
步骤一、管理控制台，进行API定义、流控策略创建、访问策略创建、应用创建、API授权及发布；
步骤二、参数转换模块，对API管理控制台提交的结构化数据，进行转换以适配网关引擎所需的数据格式；
步骤三、网关引擎模块，基于Spring Cloud Gateway自定义过滤器，以实现路由断言、API鉴权、API参数校验、API参数重写、API转发、API限流及熔断。
本发明的有益效果在于：
本发明的一种API网关系统及运行方法，通过将业务API拆分，使用界面化的配置，并通过参数转换器，将开发者的API路由配置转化成网关识别的路由策略，并使其动态生效，为各种场景下开放API提供支撑，可建立API生态，将API开放给合作伙伴、开发者，实现企业核心能力赋能；支持将API适配多端，如：移动端、互联网，实现系统前后端分离；支持内部系统整合，模块化、微服务化。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要实用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明系统结构图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
在任一实施例中，如图1所示，本发明的一种API网关系统，包括：
API管理模块，用于API定义信息，授权，API流量控制，API访问控制，API发布。
所述API定义信息包括，客户端API请求信息、认证方式、API服务端配置信息、API返回配置信息、API超时熔断；
所述API授权，指将API授权给相关客户端访问；
所述API流量控制信息包括，流量控制策略(单位、app、流量等)和策略与API绑定关系；
所述API访问控制信息包括，访问控制策略(策略名称、允许/禁止、ip段)和策略与API绑定关系；
所述API发布，指将配置好的API路由信息经转换器处理后的数据动态更新到引擎路由表中。
参数转换模块，用于将API管理模块收集的API定义信息转换为Spring CloudGateway的路由策略信息。
所述Spring Cloud Gateway的路由策略信息，主要包括策略ID、转发URI、路由断言集合、过滤器集合和路由策略执行优先级。所述Spring Cloud Gateway的路由模型，包括路由ID、路由断言集合、路由过滤器集合、路由转发的目标URI、路由执行顺序；路由断言模型和过滤器模型，路由断言模型包括断言关键字Name和断言规则关键字args，过滤器模型包括过滤器关键字Name和对应路由规则关键字args。
所述路由断言模型，将console控制台配置的请求基础定义对应的path，method等设置到路由断言模型中。具体的，初始化一个路由断言模型，如设置path，Name设置成Path，初始化一个map，map里面设置key为_genkey_0，value为具体path，再把map设置到路由断言模型里。如果涉及多层断言，则初始化一个断言集合，将每个断言模型装配好后，添加到集合中。
所述过滤器模型，将console控制台设置的认证方式、访问控制策略、限流、方法重写、参数校验、路径重写、返回参数定义等策略设置到过滤器模型中。具体：初始化一个过滤器集合，再初始化过滤器模型，如：控制台配置有认证，Name设置成Authorize，初始化一个map，map数据根据认证方式及后端引擎解析来设置相关参数。再将多个过滤器模型数据装配好后，添加到过滤器集合中。
所述路由执行顺序，指为支持通配、精确匹配、正则匹配、url含参数等多种断言不互相干扰，对order数值定义相关规则，数字越小执行顺序越靠前，如：默认order为0，当从控制台获取到该API需匹配所有子路径时，根据路径层级，order设置为-10*层级数，若为精确匹配则order设置为-10000；当url包含参数时，则根据动态参数多少来设置不同的数字。
所述路由模型。根据console控制台的API存储ID，设置路由ID；根据控制台添加的后端服务地址设置到URI上；将前面装配的断言集合、过滤器集合、路由执行顺序分别设置到路由模型对应属性上。
网关引擎模块，用于路由断言、API鉴权、API参数校验、API参数重写、API转发、API限流及熔断等功能。
所述路由断言，根据API请求的path、method、host、header等信息去内存中检索能与之匹配的路由策略，如无相关匹配则网关直接给客户端返回异常；
所述API鉴权，根据所述路由断言匹配上的路由策略确认鉴权类型，并以此类型对API请求参数重的认证信息进行校验，如校验失败，网关直接返回401给客户端；
所述API参数校验，根据所述API鉴权通过后，按路由策略信息对API请求相关参数进行校验，如校验失败，网关直接给客户端返回相关异常信息；
所述API参数重写，根据所述路由断言、API鉴权通过后的路由策略信息，按相关规则把API请求的相关参数按规则移位；
所述API转发，根据所述路由断言、API鉴权等验证通过后，按照路由策略信息，将API请求转发给策略信息中的URI。
在一个具体实施例中，如图1所示，本发明的一种API网关系统，包括以下步骤：
步骤一、管理控制台，进行API定义、流控策略创建、访问策略创建、应用创建、API授权及发布；
具体的，控制台页面定义API请求如：(Path、Method、Header等)、选择认证方式(hmac、oauth2等)、参数转换配置、转发目标配置、服务端响应配置、API返回配置信息；创建流控策略，涉及API、APP和用户三个维度；创建访问策略，选择允许/禁止访问，配置ip段；创建应用，将应用appKey、appSecret提供给客户端；最后将定义的API与流控策略、访问策略绑定，授权给应用，再执行发布操作。
步骤二、参数转换模块，对API管理控制台提交的结构化数据，进行转换以适配网关引擎所需的数据格式；
具体的，定义一个路由模型，包括路由ID、路由断言集合、路由过滤器集合、路由转发的目标URI、路由执行顺序，针对每一个属性做参数转换。初始化一个路由断言模型，如设置path，Name设置成Path，初始化一个map，map里面设置key为_genkey_0，value为具体path，再把map设置到路由断言模型里。如果涉及多层断言，则初始化一个断言集合，将每个断言模型装配好后，添加到集合中。初始化一个过滤器集合，再初始化过滤器模型，如：控制台配置有认证，Name设置成Authorize，初始化一个map，map数据根据认证方式及后端引擎解析来设置相关参数。再将多个过滤器模型数据装配好后，添加到过滤器集合中。路由匹配优先级即对order数值定义相关规则，数字越小执行顺序越靠前，如：默认order为0，当从控制台获取到该API需匹配所有子路径时，根据路径层级，order设置为-10*层级数，若为精确匹配则order设置为-10000；当url包含参数时，则根据动态参数多少来设置不同的数字。将前面装配的断言集合、过滤器集合、路由执行顺序分别设置到路由模型对应属性上。最后将路由模型动态更新到网关引擎中。
步骤三、网关引擎模块，基于Spring Cloud Gateway自定义一些过滤器，以实现路由断言、API鉴权、API参数校验、API参数重写、API转发、API限流及熔断等功能。
具体的，网关引擎会根据API请求Request中path、method、host、header等信息去内存中检索能与之匹配的路由策略，如无相关匹配则网关直接给客户端返回异常；匹配通过后依次对API请求进行鉴权、参数校验、参数映射、路由重写等处理；全部通过后请求会被转发给后端具体的服务提供者，后端响应完成后，再根据路由策略信息，对返回参数做统一诸如异常处理、参数转换操作，最后转发给客户端，结束整个调用过程。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种API网关系统，其特征在于，包括：
API管理模块，用于API定义信息、API授权、API流量控制、API访问控制、API发布；
参数转换模块，用于将API管理模块收集的API定义信息转换为Spring Cloud Gateway的路由策略信息；
网关引擎模块，用于路由断言、API鉴权、API参数校验、API参数重写、API转发、API限流及熔断。
2.如权利要求1所述的一种API网关系统，其特征在于，所述API定义信息包括客户端API请求信息、认证方式、API服务端配置信息、API返回配置信息、API超时熔断；
所述API授权，指将API授权给相关客户端访问；
所述API流量控制信息包括，流量控制策略和策略与API绑定关系；
所述API访问控制信息包括，访问控制策略和策略与API绑定关系；
所述API发布，指将配置好的API路由信息经转换器处理后的数据动态更新到引擎路由表中。
3.如权利要求1所述的一种API网关系统，其特征在于，所述Spring Cloud Gateway的路由策略信息，包括策略ID、转发URI、路由断言集合、过滤器集合和路由策略执行优先级；所述Spring Cloud Gateway的路由模型，包括路由ID、路由断言集合、路由过滤器集合、路由转发的目标URI、路由执行顺序、路由断言模型和过滤器模型；路由断言模型包括断言关键字Name和断言规则关键字args，过滤器模型包括过滤器关键字Name和对应路由规则关键字args。
4.如权利要求3所述的一种API网关系统，其特征在于，所述路由断言模型，将console控制台配置的请求基础定义对应的path，method设置到路由断言模型中。
5.如权利要求3所述的一种API网关系统，其特征在于，所述过滤器模型，将console控制台设置的认证方式、访问控制策略、限流、方法重写、参数校验、路径重写、返回参数定义策略设置到过滤器模型中。
6.如权利要求3所述的一种API网关系统，其特征在于，所述路由执行顺序，指为支持通配、精确匹配、正则匹配、url含参数多种断言不互相干扰，对order数值定义相关规则，数字越小执行顺序越靠前，当从控制台获取到该API需匹配所有子路径时，根据路径层级，order设置为-10*层级数，若为精确匹配则order设置为-10000；当url包含参数时，则根据动态参数多少来设置不同的数字。
7.如权利要求3所述的一种API网关系统，其特征在于，所述路由模型根据console控制台的API存储ID，设置路由ID；根据控制台添加的后端服务地址设置到URI上；将装配的断言集合、过滤器集合、路由执行顺序分别设置到路由模型对应属性上。
8.如权利要求1所述的一种API网关系统，其特征在于，所述路由断言，根据API请求的path、method、host、header信息去内存中检索能与之匹配的路由策略，如无相关匹配则网关直接给客户端返回异常；
所述API鉴权，根据所述路由断言匹配上的路由策略确认鉴权类型，并以此类型对API请求参数重的认证信息进行校验，如校验失败，网关直接返回401给客户端；
所述API参数校验，根据所述API鉴权通过后，按路由策略信息对API请求相关参数进行校验，如校验失败，网关直接给客户端返回相关异常信息；
所述API参数重写，根据所述路由断言、API鉴权通过后的路由策略信息，按相关规则把API请求的相关参数按规则移位；
所述API转发，根据所述路由断言、API鉴权验证通过后，按照路由策略信息，将API请求转发给策略信息中的URI。
9.如权利要求1-8任一项所述的一种API网关系统的运行方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、管理控制台，进行API定义、流控策略创建、访问策略创建、应用创建、API授权及发布；
步骤二、参数转换模块，对API管理控制台提交的结构化数据，进行转换以适配网关引擎所需的数据格式；
步骤三、网关引擎模块，基于Spring Cloud Gateway自定义过滤器，以实现路由断言、API鉴权、API参数校验、API参数重写、API转发、API限流及熔断。
10.如权利要求9所述的一种API网关系统的运行方法，其特征在于，所述步骤一中，控制台页面定义API请求、选择认证方式、参数转换配置、转发目标配置、服务端响应配置、API返回配置信息；创建流控策略，涉及API、APP和用户三个维度；创建访问策略，选择允许/禁止访问，配置ip段；创建应用，将应用appKey、appSecret提供给客户端；最后将定义的API与流控策略、访问策略绑定，授权给应用，再执行发布操作；
所述步骤二中，定义一个路由模型，针对每一个属性做参数转换；如果涉及多层断言，则初始化一个断言集合，将每个断言模型装配好后，添加到集合中；初始化一个过滤器集合，再初始化过滤器模型，初始化一个map，map数据根据认证方式及后端引擎解析来设置相关参数；再将多个过滤器模型数据装配好后，添加到过滤器集合中；将前面装配的断言集合、过滤器集合、路由执行顺序分别设置到路由模型对应属性上，最后将路由模型动态更新到网关引擎中；
所述步骤三中，网关引擎根据API请求Request中path、method、host、header信息去内存中检索能与之匹配的路由策略，如无相关匹配则网关直接给客户端返回异常；匹配通过后依次对API请求进行鉴权、参数校验、参数映射、路由重写处理；全部通过后请求会被转发给后端具体的服务提供者，后端响应完成后，再根据路由策略信息，对返回参数做统一诸如异常处理、参数转换操作，最后转发给客户端，结束整个调用过程。
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