apisix/doc/architecture-design-cn.md
YuanSheng Wang de3c95da21
feature: support consumer bind plugins. (#544)
* feature: saved consumer plugin information.
* feature: supported to merge plugin with consumer and route.
2019-09-22 06:05:58 +08:00

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## 目录
- [**APISIX**](#apisix)
- [**APISIX Config**](#apisix-config)
- [**Route**](#route)
- [**Service**](#service)
- [**Plugin**](#plugin)
- [**Upstream**](#upstream)
- [**Router**](#router)
- [**Consumer**](#consumer)
- [**Debug mode**](#Debug-mode)
## APISIX
### 插件加载流程
![](./images/flow-load-plugin.png)
### 插件内部结构
<img src="./images/flow-plugin-internal.png" width="50%" height="50%">
## APISIX Config
通过修改本地 `conf/config.yaml` 文件完成对 APISIX 服务本身的基本配置。
```yaml
apisix:
node_listen: 9080 # APISIX listening port
etcd:
host: "http://127.0.0.1:2379" # etcd address
prefix: "apisix" # apisix configurations prefix
timeout: 60
plugins: # plugin name list
- example-plugin
- limit-req
- limit-count
- ...
```
*注意* 不要手工修改 APISIX 自身的 `conf/nginx.conf` 文件,当服务每次启动时,`apisix`
会根据 `conf/config.yaml` 配置自动生成新的 `conf/nginx.conf` 并自动启动服务。
[返回目录](#目录)
## Route
Route 字面意思就是路由,通过定义一些规则来匹配客户端的请求,然后根据匹配结果加载并执行相应的
插件,并把请求转发给到指定 Upstream。
Route 中主要包含三部分内容:匹配规则(比如 uri、host、remote_addr 等),插件配置(限流限速等)和上游信息。
请看下图示例,是一些 Route 规则的实例,当某些属性值相同时,图中用相同颜色标识。
<img src="./images/routes-example.png" width="50%" height="50%">
我们直接在 Route 中完成所有参数的配置,优点是容易设置,每个 Route 都相对独立自由度比较高。但当我们的 Route 有比较多的重复配置(比如启用相同的插件配置或上游信息),一旦我们要更新这些相同属性时,就需要遍历所有 Route 并进行修改,给后期管理维护增加不少复杂度。
上面提及重复的缺点在 APISIX 中独立抽象了 [Service](#service) 和 [Upstream](#upstream) 两个概念来解决。
下面创建的 Route 示例,是把 uri 为 "/index.html" 的请求代理到地址为 "39.97.63.215:80" 的 Upstream 服务:
```shell
$ curl http://127.0.0.1:9080/apisix/admin/routes/1 -X PUT -i -d '
{
"uri": "/index.html",
"upstream": {
"type": "roundrobin",
"nodes": {
"39.97.63.215:80": 1
}
}
}'
HTTP/1.1 201 Created
Date: Sat, 31 Aug 2019 01:17:15 GMT
Content-Type: text/plain
Transfer-Encoding: chunked
Connection: keep-alive
Server: APISIX web server
{"node":{"value":{"uri":"\/index.html","upstream":{"nodes":{"39.97.63.215:80":1},"type":"roundrobin"}},"createdIndex":61925,"key":"\/apisix\/routes\/1","modifiedIndex":61925},"action":"create"}
```
当我们接收到成功应答,表示该 Route 已成功创建。
#### Route 选项
除了 uri 匹配条件外,还支持更多过滤条件。
|名字 |可选项 |类型 |说明 |
|---------|---------|----|-----------|
|uri |必须 |匹配规则|除了如 `/foo/bar`、`/foo/gloo` 这种全量匹配外,使用不同 [Router](#router) 还允许更高级匹配,更多见 [Router](#router)。|
|host |可选 |匹配规则|当前请求域名,比如 `foo.com`;也支持泛域名,比如 `*.foo.com`|
|remote_addr|可选 |匹配规则|客户端请求 IP 地址,比如 `192.168.1.101`、`192.168.1.102`,也支持 CIDR 格式如 `192.168.1.0/24`。特别的APISIX 也完整支持 IPv6 地址匹配,比如:`::1``fe80::1`, `fe80::1/64` 等。|
|methods |可选 |匹配规则|如果为空或没有该选项,代表没有任何 `method` 限制也可以是一个或多个组合GET, POST, PUT, DELETE, PATCH, HEAD, OPTIONSCONNECTTRACE。|
|plugins |可选 |Plugin|详见 [Plugin](#plugin) |
|upstream |可选 |Upstream|启用的 Upstream 配置,详见 [Upstream](#upstream)|
|upstream_id|可选 |Upstream|启用的 upstream id详见 [Upstream](#upstream)|
|service_id|可选 |Service|绑定的 Service 配置,详见 [Service](#service)|
[返回目录](#目录)
## Service
`Service` 是某类 API 的抽象(也可以理解为一组 Route 的抽象)。它通常与上游服务抽象是一一对应的,`Route`
`Service` 之间,通常是 N:1 的关系,参看下图。
<img src="./images/service-example.png" width="50%" height="50%">
不同 Route 规则同时绑定到一个 Service 上,这些 Route 将具有相同的上游和插件配置,减少冗余配置。
比如下面的例子,创建了一个启用限流插件的 Service然后把 id 为 `100`、`101` 的 Route 都绑定在这个 Service 上。
```shell
# create new Service
$ curl http://127.0.0.1:9080/apisix/admin/services/200 -X PUT -d '
{
"plugins": {
"limit-count": {
"count": 2,
"time_window": 60,
"rejected_code": 503,
"key": "remote_addr"
}
},
"upstream": {
"type": "roundrobin",
"nodes": {
"39.97.63.215:80": 1
}
}
}'
# create new Route and reference the service by id `200`
curl http://127.0.0.1:9080/apisix/admin/routes/100 -X PUT -d '
{
"methods": ["GET"],
"uri": "/index.html",
"service_id": "200"
}'
curl http://127.0.0.1:9080/apisix/admin/routes/101 -X PUT -d '
{
"methods": ["GET"],
"uri": "/foo/index.html",
"service_id": "200"
}'
```
当然我们也可以为 Route 指定不同的插件参数或上游,比如下面这个 Route 设置了不同的限流参数,其他部分(比如上游)则继续使用 Service 中的配置参数。
```shell
curl http://127.0.0.1:9080/apisix/admin/routes/102 -X PUT -d '
{
"uri": "/bar/index.html",
"id": "102",
"service_id": "200",
"plugins": {
"limit-count": {
"count": 2000,
"time_window": 60,
"rejected_code": 503,
"key": "remote_addr"
}
}
}'
```
注意:当 Route 和 Service 都开启同一个插件时Route 参数的优先级是高于 Service 的。
[返回目录](#目录)
## Plugin
`Plugin` 表示将在 `HTTP` 请求/响应生命周期期间执行的插件配置。
`Plugin` 配置可直接绑定在 `Route` 上,也可以被绑定在 `Service``Consumer`上。而对于同一
个插件的配置,只能有一份是有效的,配置选择优先级总是 `Consumer` > `Route` > `Service`
`conf/config.yaml` 中,可以声明本地 APISIX 节点都支持哪些插件。这是个白名单机制,不在该
白名单的插件配置,都将会被自动忽略。这个特性可用于临时关闭或打开特定插件,应对突发情况非常有效。
插件的配置可以被直接绑定在指定 Route 中,也可以被绑定在 Service 中,不过 Route 中的插件配置
优先级更高。
一个插件在一次请求中只会执行一次,即使被同时绑定到多个不同对象中(比如 Route 或 Service
插件运行先后顺序是根据插件自身的优先级来决定的,例如:[example-plugin](../doc/plugins/example-plugin.lua#L16)。
插件配置作为 Route 或 Service 的一部分提交的,放到 `plugins` 下。它内部是使用插件
名字作为哈希的 key 来保存不同插件的配置项。
```json
{
...
"plugins": {
"limit-count": {
"count": 2,
"time_window": 60,
"rejected_code": 503,
"key": "remote_addr"
},
"prometheus": {}
}
}
```
并不是所有插件都有具体配置项,比如 `prometheus` 下是没有任何具体配置项,这时候用一个空的对象
标识即可。
[查看 APISIX 已支持插件列表](plugins-cn.md)
[返回目录](#目录)
## Upstream
Upstream 是虚拟主机抽象对给定的多个服务节点按照配置规则进行负载均衡。Upstream 的地址信息可以直接配置到 `Route`(或 `Service`) 上,当 Upstream 有重复时,就需要用“引用”方式避免重复了。
<img src="./images/upstream-example.png" width="50%" height="50%">
如上图所示,通过创建 Upstream 对象,在 `Route` 用 ID 方式引用,就可以确保只维护一个对象的值了。
Upstream 的配置可以被直接绑定在指定 `Route` 中,也可以被绑定在 `Service` 中,不过 `Route` 中的配置
优先级更高。这里的优先级行为与 `Plugin` 非常相似
#### 配置参数
APISIX 的 Upstream 除了基本的复杂均衡算法选择外,还支持对上游做主被动健康检查、重试等逻辑,具体看下面表格。
|名字 |可选|说明|
|------- |-----|------|
|type |必需|`roundrobin` 支持权重的负载,`chash` 一致性哈希,两者是二选一的|
|nodes |必需|哈希表,内部元素的 key 是上游机器地址列表,格式为`地址 + Port`,其中地址部分可以是 IP 也可以是域名,比如 `192.168.1.100:80`、`foo.com:80`等。value 则是节点的权重,特别的,当权重值为 `0` 有特殊含义,通常代表该上游节点失效,永远不希望被选中。|
|key |必需|该选项只有类型是 `chash` 才有效。根据 `key` 来查找对应的 node `id`,相同的 `key` 在同一个对象中,永远返回相同 id|
|checks |可选|配置健康检查的参数,详细可参考[health-check](health-check.md)|
|retries |可选|使用底层的 Nginx 重试机制将请求传递给下一个上游,默认不启用重试机制|
|scheme |可选|转发到上游的 `schema` 协议,可以是 `http``https`,默认 `http` 协议|
|uri |可选|转发到上游的新 `uri` 地址|
|host |可选|转发到上游的新 `host`|
|enable_websocket|可选|是否启用 `websocket` (布尔值),默认不启用|
创建上游对象用例:
```json
curl http://127.0.0.1:9080/apisix/admin/upstreams/1 -X PUT -d '
{
"type": "roundrobin",
"nodes": {
"127.0.0.1:80": 1,
"127.0.0.2:80": 2,
"foo.com:80": 3
}
}'
curl http://127.0.0.1:9080/apisix/admin/upstreams/2 -X PUT -d '
{
"type": "chash",
"key": "remote_addr",
"nodes": {
"127.0.0.1:80": 1,
"foo.com:80": 2
}
}'
```
上游对象创建后,均可以被具体 `Route``Service` 引用,例如:
```shell
curl http://127.0.0.1:9080/apisix/admin/routes/1 -X PUT -d '
{
"uri": "/index.html",
"upstream_id": 2
}'
```
为了方便使用,也可以直接把上游地址直接绑到某个 `Route``Service` ,例如:
```shell
curl http://127.0.0.1:9080/apisix/admin/routes/1 -X PUT -d '
{
"uri": "/index.html",
"plugins": {
"limit-count": {
"count": 2,
"time_window": 60,
"rejected_code": 503,
"key": "remote_addr"
}
},
"upstream": {
"type": "roundrobin",
"nodes": {
"39.97.63.215:80": 1
}
}
}'
```
下面是一个配置了健康检查的示例:
```shell
curl http://127.0.0.1:9080/apisix/admin/routes/1 -X PUT -d '
{
"uri": "/index.html",
"plugins": {
"limit-count": {
"count": 2,
"time_window": 60,
"rejected_code": 503,
"key": "remote_addr"
}
},
"upstream": {
"nodes": {
"39.97.63.215:80": 1
}
"type": "roundrobin",
"retries": 2,
"checks": {
"active": {
"http_path": "/status",
"host": "foo.com",
"healthy": {
"interval": 2,
"successes": 1
},
"unhealthy": {
"interval": 1,
"http_failures": 2
}
}
}
}
}'
```
更多细节可以参考[健康检查的文档](health-check.md)。
[返回目录](#目录)
## Router
APISIX 区别于其他 API 网关的一大特点是允许用户选择不同 Router 来更好匹配自由业务,在性能、自由之间做最适合选择。
在本地配置 `conf/config.yaml` 中设置最符合自身业务需求的路由。
* `apisix.router.http`: HTTP 请求路由。
* `radixtree_uri`: (默认)只使用 `uri` 作为主索引。基于 `radix tree` 引擎,支持全量和深前缀匹配,更多见 [如何使用 router-radixtree](router-radixtree.md)。
* `绝对匹配`:完整匹配给定的 `uri` ,比如 `/foo/bar``/foo/glo`。
* `前缀匹配`:末尾使用 `*` 代表给定的 `uri` 是前缀匹配。比如 `/foo*`,则允许匹配 `/foo/`、`/foo/a`和`/foo/b`等。
* `匹配优先级`:优先尝试绝对匹配,若无法命中绝对匹配,再尝试前缀匹配。
* `任意过滤属性`:允许指定任何 Ningx 内置变量作为过滤条件,比如 uri 请求参数、请求头、cookie 等。
* `r3_uri`: 只使用 `uri` 作为主索引(基于 r3 引擎)。基于 `r3` 的 trie tree 是支持正则匹配的,比如 `/foo/{:\w+}/{:\w+}`,更多见 [如何使用 router-r3](router-r3.md)。
* `r3_host_uri`: 使用 `host + uri` 作为主索引(基于 r3 引擎),对当前请求会同时匹配 host 和 uri。
* `apisix.router.ssl`: SSL 加载匹配路由。
* `radixtree_sni`: (默认)使用 `SNI` (Server Name Indication) 作为主索引(基于 radixtree 引擎)。
* `r3_sni`: 使用 `SNI` (Server Name Indication) 作为主索引(基于 r3 引擎)。
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## Consumer
对于 API 网关通常可以用请求域名、客户端 IP 地址等字段识别到某类请求方,
然后进行插件过滤并转发请求到指定上游,但有时候这个深度不够。
<img src="./images/consumer-who.png" width="50%" height="50%">
如上图所示,作为 API 网关,需要知道 API Consumer消费方具体是谁这样就可以对不同 API Consumer 配置不同规则。
|字段|必选|说明|
|---|----|----|
|username|是|Consumer 名称。|
|plugins|否|该 Consumer 对应的插件配置它的优先级是最高的Consumer > Route > Service。对于具体插件配置可以参考 [Plugins](#plugin) 章节。|
在 APISIX 中,识别 Consumer 的过程如下图:
<img src="./images/consumer-internal.png" width="50%" height="50%">
1. 授权认证:比如有 [key-auth](./plugins/key-auth.md)、[JWT](./plugins/jwt-auth-cn.md) 等。
2. 获取 consumer_id通过授权认证即可自然获取到对应的 Consumer `id`,它是 Consumer 对象的唯一识别标识。
3. 获取 Consumer 上绑定的 Plugin 或 Upstream 信息:完成对不同 Consumer 做不同配置的效果。
概括一下Consumer 是某类服务的消费者,需与用户认证体系配合才能使用。
比如不同的 Consumer 请求同一个 API网关服务根据当前请求用户信息对应不同的 Plugin 或 Upstream 配置。
此外,大家也可以参考 [key-auth](./plugins/key-auth.md) 认证授权插件的调用逻辑,辅助大家来进一步理解 Consumer 概念和使用。
如何对某个 Consumer 开启指定插件,可以看下面例子:
```shell
# 创建 Consumer ,指定认证插件 key-auth ,并开启特定插件 limit-count
$ curl http://127.0.0.1:9080/apisix/admin/consumers/1 -X PUT -d '
{
"username": "jack",
"plugins": {
"key-auth": {
"key": "auth-one"
},
"limit-count": {
"count": 2,
"time_window": 60,
"rejected_code": 503,
"key": "remote_addr"
}
}
}'
# 创建 Router设置路由规则和启用插件配置
$ curl http://127.0.0.1:9080/apisix/admin/routes/1 -X PUT -d '
{
"plugins": {
"key-auth": {}
},
"upstream": {
"nodes": {
"127.0.0.1:1980": 1
},
"type": "roundrobin"
},
"uri": "/hello"
}'
# 发测试请求,前两次返回正常,没达到限速阈值
$ curl http://127.0.0.1:9080/hello -H 'apikey: auth-one' -I
...
$ curl http://127.0.0.1:9080/hello -H 'apikey: auth-one' -I
...
# 第三次测试返回 503请求被限制
$ curl http://127.0.0.1:9080/hello -H 'apikey: auth-one' -I
HTTP/1.1 503 Service Temporarily Unavailable
...
```
[返回目录](#目录)
## Debug mode
开启调试模式后,会在请求应答时,输出更多的内部信息,比如加载了哪些插件等。
设置 `conf/config.yaml` 中的 `apisix.enable_debug``true`,即可开启调试模式。
比如对 `/hello` 开启了 `limit-conn`和`limit-count`插件,这时候应答头中会有 `Apisix-Plugins: limit-conn, limit-count` 出现。
```shell
$ curl http://127.0.0.1:1984/hello -i
HTTP/1.1 200 OK
Content-Type: text/plain
Transfer-Encoding: chunked
Connection: keep-alive
Apisix-Plugins: limit-conn, limit-count
X-RateLimit-Limit: 2
X-RateLimit-Remaining: 1
Server: openresty
hello world
```
[返回目录](#目录)