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apisix/doc/zh-cn/architecture-design.md
YuanSheng Wang cf882bda1e
feature: divide config.yaml into two files config-custom.yaml & confi… (#2023) 
* feature: divide config.yaml into two files config-custom.yaml & config-default.yaml .

fix #1923
2020-08-18 20:18:55 +08:00

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目录

APISIX

插件加载流程

插件加载流程

插件内部结构

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。

比如修改 APISIX 默认监听端口为 8000，其他配置保持默认，在 conf/config.yaml 中只需这样配置：

apisix:
  node_listen: 8000             # APISIX listening port

比如指定 APISIX 默认监听端口为 8000，并且设置 etcd 地址为 http://foo:2379， 其他配置保持默认。在 conf/config.yaml 中只需这样配置：

apisix:
  node_listen: 8000             # APISIX listening port

etcd:
  host: "http://foo:2379"       # etcd address

其他默认配置，可以在 conf/config-default.yaml 文件中看到，该文件是与 APISIX 源码强绑定， 永远不要手工修改 conf/config-default.yaml 文件。如果需要自定义任何配置，都应在 conf/config.yaml 文件中完成。

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。

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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。

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 和 Upstream 两个概念来解决。

下面创建的 Route 示例，是把 URL 为 "/index.html" 的请求代理到地址为 "39.97.63.215:80" 的 Upstream 服务：

$ curl http://127.0.0.1:9080/apisix/admin/routes/1 -H 'X-API-KEY: edd1c9f034335f136f87ad84b625c8f1' -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。

有关 Route 的具体选项，可具体查阅 Admin API 之 Route。

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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 与 Service 之间，通常是 N:1 的关系，参看下图。

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。

# create new Service
$ curl http://127.0.0.1:9080/apisix/admin/services/200 -H 'X-API-KEY: edd1c9f034335f136f87ad84b625c8f1' -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 -H 'X-API-KEY: edd1c9f034335f136f87ad84b625c8f1' -X PUT -d '
{
    "methods": ["GET"],
    "uri": "/index.html",
    "service_id": "200"
}'

curl http://127.0.0.1:9080/apisix/admin/routes/101 -H 'X-API-KEY: edd1c9f034335f136f87ad84b625c8f1' -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。

curl http://127.0.0.1:9080/apisix/admin/routes/102 -H 'X-API-KEY: edd1c9f034335f136f87ad84b625c8f1' -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。

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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 或 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。

在 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。

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。

{
    ...
    "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

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Script

Script 表示将在 HTTP 请求/响应生命周期期间执行的脚本。

Script 配置可直接绑定在 Route 上。

Script 与 Plugin 互斥，且优先执行 Script ，这意味着配置 Script 后，Route 上配置的 Plugin 将不被执行。

理论上，在 Script 中可以写任意 lua 代码，也可以直接调用已有插件以重用已有的代码。

Script 也有执行阶段概念，支持 access、header_filer、body_filter 和 log 阶段。系统会在相应阶段中自动执行 Script 脚本中对应阶段的代码。

{
    ...
    "script": "local _M = {} \n function _M.access(api_ctx) \n ngx.log(ngx.INFO,\"hit access phase\") \n end \nreturn _M"
}

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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。

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 必填 roundrobin 支持权重的负载，chash 一致性哈希，两者是二选一的
nodes 与 k8s_deployment_info、 service_name 三选一 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。当权重值为 0 代表该上游节点失效，不会被选中，可以用于暂时摘除节点的情况。
service_name 与 nodes、 k8s_deployment_info 三选一 用于设置上游服务名，并配合注册中心使用，详细可参考集成服务发现注册中心
k8s_deployment_info 与 nodes、 service_name 三选一 哈希表
key 可选 在 type 等于 chash 是必选项。 key 需要配合 hash_on 来使用，通过 hash_on 和 key 来查找对应的 node id
hash_on 可选 hash_on 支持的类型有 vars（Nginx内置变量），header（自定义header），cookie，consumer，默认值为 vars
checks 可选 配置健康检查的参数，详细可参考health-check
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 APISIX 会启用重试机制，根据配置的后端节点个数设置重试次数，如果此参数显式被设置将会覆盖系统默认设置的重试次数。
enable_websocket 可选 是否启用 websocket（布尔值），默认不启用

hash_on 比较复杂，这里专门说明下：

  1. 设为 vars 时，key 为必传参数，目前支持的 Nginx 内置变量有 uri, server_name, server_addr, request_uri, remote_port, remote_addr, query_string, host, hostname, arg_***，其中 arg_*** 是来自URL的请求参数，Nginx 变量列表
  2. 设为 header 时, key 为必传参数，其值为自定义的 header name, 即 "http_key"
  3. 设为 cookie 时, key 为必传参数，其值为自定义的 cookie name，即 "cookie_key"
  4. 设为 consumer 时，key 不需要设置。此时哈希算法采用的 key 为认证通过的 consumer_id。
  5. 如果指定的 hash_on 和 key 获取不到值时，就是用默认值：remote_addr。

创建上游对象用例：

curl http://127.0.0.1:9080/apisix/admin/upstreams/1 -H 'X-API-KEY: edd1c9f034335f136f87ad84b625c8f1' -X PUT -d '
{
    "type": "roundrobin",
    "k8s_deployment_info": {
        "namespace": "test-namespace",
        "deploy_name": "test-deploy-name",
        "service_name": "test-service-name",
        "backend_type": "pod",
        "port": 8080
    }
}'

curl http://127.0.0.1:9080/apisix/admin/upstreams/2 -H 'X-API-KEY: edd1c9f034335f136f87ad84b625c8f1' -X PUT -d '
{
    "type": "chash",
    "key": "remote_addr",
    "enable_websocket": true,
    "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 或 Service 引用，例如：

curl http://127.0.0.1:9080/apisix/admin/routes/1 -H 'X-API-KEY: edd1c9f034335f136f87ad84b625c8f1' -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 或 Service ，例如：

curl http://127.0.0.1:9080/apisix/admin/routes/1 -H 'X-API-KEY: edd1c9f034335f136f87ad84b625c8f1' -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：

curl http://127.0.0.1:9080/apisix/admin/routes/1 -H 'X-API-KEY: edd1c9f034335f136f87ad84b625c8f1' -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。

下面是几个使用不同hash_on类型的配置示例：

Consumer

创建一个consumer对象:

curl http://127.0.0.1:9080/apisix/admin/consumers -H 'X-API-KEY: edd1c9f034335f136f87ad84b625c8f1' -X PUT -d '
{
    "username": "jack",
    "plugins": {
    "key-auth": {
           "key": "auth-jack"
        }
    }
}'

新建路由，打开key-auth插件认证，upstream的hash_on类型为consumer：

curl http://127.0.0.1:9080/apisix/admin/routes/1 -H 'X-API-KEY: edd1c9f034335f136f87ad84b625c8f1' -X PUT -d '
{
    "plugins": {
        "key-auth": {}
    },
    "upstream": {
        "nodes": {
            "127.0.0.1:1980": 1,
            "127.0.0.1:1981": 1
        },
        "type": "chash",
        "hash_on": "consumer"
    },
    "uri": "/server_port"
}'

测试请求，认证通过后的consumer_id将作为负载均衡哈希算法的哈希值：

curl http://127.0.0.1:9080/server_port -H "apikey: auth-jack"
Cookie

新建路由和Upstream，hash_on类型为cookie：

curl http://127.0.0.1:9080/apisix/admin/routes/1 -H 'X-API-KEY: edd1c9f034335f136f87ad84b625c8f1' -X PUT -d '
{
    "uri": "/hash_on_cookie",
    "upstream": {
        "key": "sid",
        "type ": "chash",
        "hash_on ": "cookie",
        "nodes ": {
            "127.0.0.1:1980": 1,
            "127.0.0.1:1981": 1
        }
    }
}'

客户端请求携带Cookie：

 curl http://127.0.0.1:9080/hash_on_cookie -H 'X-API-KEY: edd1c9f034335f136f87ad84b625c8f1' -H "Cookie: sid=3c183a30cffcda1408daf1c61d47b274"
Header

新建路由和Upstream，hash_on类型为header， key为content-type：

curl http://127.0.0.1:9080/apisix/admin/routes/1 -H 'X-API-KEY: edd1c9f034335f136f87ad84b625c8f1' -X PUT -d '
{
    "uri": "/hash_on_header",
    "upstream": {
        "key": "content-type",
        "type ": "chash",
        "hash_on ": "header",
        "nodes ": {
            "127.0.0.1:1980": 1,
            "127.0.0.1:1981": 1
        }
    }
}'

客户端请求携带content-type的header：

 curl http://127.0.0.1:9080/hash_on_header -H 'X-API-KEY: edd1c9f034335f136f87ad84b625c8f1' -H "Content-Type: application/json"

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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 radixtree 引擎，支持全量和深前缀匹配，更多见 如何使用 router-radixtree。
      • 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 Nginx 内置变量作为过滤条件，比如 URL 请求参数、请求头、cookie 等。
    • radixtree_host_uri: 使用 host + uri 作为主索引（基于 radixtree 引擎），对当前请求会同时匹配 host 和 uri，支持的匹配条件与 radixtree_uri 基本一致。

  • 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）。

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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。

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 章节。

在 APISIX 中，识别 Consumer 的过程如下图：

  1. 授权认证：比如有 key-auth、JWT 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 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：

# 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 -H 'X-API-KEY: edd1c9f034335f136f87ad84b625c8f1' -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 -H 'X-API-KEY: edd1c9f034335f136f87ad84b625c8f1' -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
...

结合 consumer-restriction 插件，限制jack对该 route 的访问

设置黑名单，禁止jack访问该API

$ curl http://127.0.0.1:9080/apisix/admin/routes/1 -H 'X-API-KEY: edd1c9f034335f136f87ad84b625c8f1' -X PUT -d '
{
    "plugins": {
        "key-auth": {},
        "consumer-restriction": {
            "blacklist": [
                "jack"
            ]
        }
    },
    "upstream": {
        "nodes": {
            "127.0.0.1:1980": 1
        },
        "type": "roundrobin"
    },
    "uri": "/hello"
}'

# 反复测试，均返回 403，jack被禁止访问
$ curl http://127.0.0.1:9080/hello -H 'apikey: auth-one' -I
HTTP/1.1 403
...

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Global Rule

Plugin 只能绑定在 Service 或者 Route 上，如果我们需要一个能作用于所有请求的 Plugin 该怎么办呢？ 这时候我们可以使用 GlobalRule 来注册一个全局的 Plugin:

curl -X PUT \
  https://{apisix_listen_address}/apisix/admin/global_rules/1 \
  -H 'Content-Type: application/json' \
  -H 'X-API-KEY: edd1c9f034335f136f87ad84b625c8f1' \
  -d '{
        "plugins": {
            "limit-count": {
                "time_window": 60,
                "policy": "local",
                "count": 2,
                "key": "remote_addr",
                "rejected_code": 503
            }
        }
    }'

如上所注册的 limit-count 插件将会作用于所有的请求。

我们可以通过以下接口查看所有的 GlobalRule:

curl https://{apisix_listen_address}/apisix/admin/global_rules -H 'X-API-KEY: edd1c9f034335f136f87ad84b625c8f1'

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Debug mode

基本调试模式

设置 conf/config.yaml 中的 apisix.enable_debug 为 true，即可开启基本调试模式。

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。

$ 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

高级调试模式

设置 conf/debug.yaml 中的选项，开启高级调试模式。由于 APISIX 服务启动后是每秒定期检查该文件， 当可以正常读取到 #END 结尾时，才认为文件处于写完关闭状态。

根据文件最后修改时间判断文件内容是否有变化，如有变化则重新加载，如没变化则跳过本次检查。 所以高级调试模式的开启、关闭都是热更新方式完成。

名字 可选项 说明 默认值
hook_conf.enable 必选项 是否开启 hook 追踪调试。开启后将打印指定模块方法的请求参数或返回值 false
hook_conf.name 必选项 开启 hook 追踪调试的模块列表名称
hook_conf.log_level 必选项 打印请求参数和返回值的日志级别 warn
hook_conf.is_print_input_args 必选项 是否打印输入参数 true
hook_conf.is_print_return_value 必选项 是否打印返回值 true

请看下面示例：

hook_conf:
  enable: false                 # 是否开启 hook 追踪调试
  name: hook_phase              # 开启 hook 追踪调试的模块列表名称
  log_level: warn               # 日志级别
  is_print_input_args: true     # 是否打印输入参数
  is_print_return_value: true   # 是否打印返回值

hook_phase:                     # 模块函数列表，名字：hook_phase
  apisix:                       # 引用的模块名称
    - http_access_phase         # 函数名：数组
    - http_header_filter_phase
    - http_body_filter_phase
    - http_log_phase

#END

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