API网关与负载均衡器要怎么选择？区别在这里！

负载均衡器和 API 网关都是现代系统架构的重要组成部分。人们常常将它们混淆，认为它们是处理传入流量的同一种解决方案，但实际上它们各自负责不同的职责和特定的痛点。

那么，您应该使用负载均衡器来管理流量，还是使用 API 网关来统一调用，还是两者兼而有之？本文将分析它们的主要功能、关键区别以及如何在不同的云平台上实现互补。理解API 网关与负载均衡器的区别对于有效使用每种工具至关重要。让我们开始吧！

API网关和负载均衡器的核心概念

随着分布式应用程序变得越来越复杂，负载均衡器和 API 网关已成为管理客户端请求的关键。了解这些技术的工作原理、它们所应对的挑战以及它们在确保可扩展性和弹性方面的作用至关重要。

什么是负载均衡器？

负载均衡器是一个负责将传入流量分配到单个端点后方的多个服务器的系统。你可以把它想象成一个交通警察，指挥车辆（请求）均匀地在平行的车道（服务器）之间穿梭，以防止出现网络流量瓶颈。

当负载均衡器检测到 API 请求激增时，它可以自动将请求路由到适当的应用程序服务器，防止任何单个节点被用户请求淹没。

负载均衡器的目标是优化资源利用率、降低延迟并消除单点故障。负载均衡器可以在 OSI 模型的不同层级上运行，从第 4 层（传输层）到第 7 层（应用层）。

在第 4 层，负载均衡器关注 IP 地址和端口等基本网络信息，并根据基本规则集做出分配决策。第 7 层负载均衡器在应用层运行，嗅探 HTTP 标头、Cookie和其他请求数据，以便更明智地分配流量。

在现实世界中，像Nginx、 HAProxy这样的强大工具，或公有云提供商提供的负载均衡功能，都被广泛使用。负载均衡器在电商平台等高流量环境中尤为重要，它可以确保任何一台服务器都不会因请求过载而崩溃，尤其是在诸如限时抢购或购物季等购物高峰期。

什么是 API 网关？

API网关是一个中央控制点，用于管理和引导客户端与微服务之间的 API 流量，确保通信高效安全。与仅仅分配请求的负载均衡器不同，API 网关可以智能地编排 API 调用，将请求路由到合适的后端服务，并通过API 管理机制强制执行一致的策略。API 网关和高级 API 管理方法相结合，可以将微服务统一到单一接口之后。

API 网关还提供速率限制、身份验证和授权管理、请求转换、缓存、分析等高级功能。在微服务环境中，实现网关有助于通过集中横切关注点并增强系统管理来降低复杂性。网关无需将这些功能单独构建到每个微服务中，而是作为统一的入口点，从而简化操作并提高可维护性。

在典型场景中，客户端会向 API 网关发送请求。网关会检查请求，验证安全令牌，根据需要重写或转换数据，然后将其路由到相应的微服务。当微服务响应时，网关可能会将负载转换回客户端，或者应用缓存逻辑来提升性能。因此，API 网关的作用不仅仅是均匀地分配请求，还在于控制和协调客户端与后端服务之间的整个交互。

在许多先进的微服务生态系统中，API 网关通常与 API 管理解决方案配对，以简化治理、使用情况分析和策略实施。

API 网关与负载均衡器：主要区别

负载均衡器和 API 网关在流量管理中占据重叠的空间，但仔细检查后，API 网关和负载均衡器功能之间的差异就变得清晰起来：

如上所述，负载均衡器优化了资源利用率，并防止任何单个服务器过载。同时，API 网关则负责强制执行策略、标准化请求，并集中处理诸如身份验证或速率限制等跨领域功能。这些截然不同的角色凸显了 API 网关和负载均衡器之间的争论为何对现代架构仍然至关重要。

何时使用 API 网关与负载均衡器

在 API 网关和负载均衡器之间进行选择取决于您的架构。以下部分将帮助您确定哪种工具最合适——无论您需要简单的流量分配、高级请求处理，还是两者兼而有之。

何时使用负载均衡器

如果您的主要目标是防止任何一台服务器不堪重负，那么负载均衡器是您的理想之选。对于高流量网站和需要水平扩展的应用程序来说，负载均衡器至关重要。如果您运行的是经典的服务器架构，并且需要高可用性的基本分发，那么负载均衡器是您的理想之选。

例如，假设您拥有一个热门的房地产信息网站。用户数量会随着季节变化而波动，在当地房地产活动或节假日周末期间会激增。您无需将所有功能都添加到一台服务器上，而是将它们分布到多台服务器上。负载均衡器会智能地分流请求，以便在某个节点不堪重负或崩溃时，入站流量能够无缝地重新路由。

另一种情况是基于容器的微服务，在这种情况下，您更倾向于采用最简单的方法——允许负载均衡器检测哪个容器空闲或不太繁忙。有些人可能会比较应用网关和负载均衡器，以了解它们有哪些高级功能，但如果您的目标是直接分配流量，那么标准负载均衡器是理想的选择。

何时使用 API 网关

如果您需要为服务提供复杂的“礼宾服务”，那么 API 网关是您的理想之选。假设您采用微服务架构，其中包含用于用户身份验证、库存管理和订单处理的独立模块。您可以部署 API 网关，高效地将流量路由到相应的服务，而无需为每个微服务分别设置独立的域和安全策略。这种简化的方法有助于在所有微服务中标准化和维护统一的身份验证、日志记录、转换和版本控制规则。

假设您运行一个多租户SaaS 平台。您可能对不同的用户组采用不同的身份验证方案，同时还要收集每个传入请求的分析洞察。API 网关可以统一这些功能——检查令牌、记录使用情况数据、应用速率限制以及将请求引导至正确的微服务。

此外，如果您的微服务使用 gRPC 或 AMQP 等内部协议，但您希望向外部用户提供 REST 接口，那么 API 网关就是完美的转换层。一些团队考虑采用 API 网关负载均衡器设计，但单独的负载均衡器通常缺乏 API 网关提供的全面功能。

云平台中的API网关和负载均衡器

AWS 和 Azure 等云提供商提供专门的负载均衡器和 API 网关，适用于各种部署场景，从简单的内容分发到复杂的流量过滤和安全实施。

AWS 网关负载均衡器

2020 年末，亚马逊网络服务 (AWS) 推出了网关负载均衡器，这项服务将网络服务以安全为中心的逻辑与传统的负载均衡功能相结合。该工具旨在简化虚拟设备（例如防火墙或深度数据包检测系统）的大规模部署。

它与典型的 AWS 弹性负载均衡器有何不同？标准的 AWS 应用程序负载均衡器专注于第 7 层路由，将 HTTP(S) 请求分发到多个目标。而网关负载均衡器 (GWLB) 主要工作在第 3 层，以透明的方式将 IP 数据包路由到虚拟设备。如果您必须过滤入站流量以查找威胁或可疑模式，这将特别有用。通过将网关负载均衡器与您的安全设备配对，您可以根据流量负载自动扩展或缩减该检查层。

Azure 网关负载均衡器

Microsoft Azure 还推出了Azure 网关负载均衡器，旨在简化部署并与第三方网络虚拟设备集成。一些企业可能会比较 Azure 应用网关和负载均衡器，以确定哪种方案最适合其需求，尤其是在需要 Azure 应用网关的第 7 层路由和其他安全功能时。与 AWS 类似，Azure 的方法允许无缝插入网络设备，以进行高级数据包检查或入侵检测。它增强了标准 Azure 负载均衡器的功能，使防火墙、NAT 网关和监控解决方案等服务能够串联在一起。

其关键优势在于与其他 Azure 组件（例如Azure 防火墙或Azure Front Door）的协同作用。网关负载均衡器在虚拟网络内运行，可高效地将流量分配到相应的安全或日志记录服务，然后再将其返回到主工作流。这种协同作用提高了安全性和性能，凸显了将负载均衡与高级安全措施相结合的重要性，尤其是在云托管的微服务架构中。

微服务的负载均衡器

微服务在流量管理方面带来了独特的挑战，需要智能路由和服务发现来保持高效运行。本节探讨负载均衡器如何通过处理服务间通信、管理动态扩展和确保容错能力来支持微服务，最终提升分布式架构的可靠性和性能。

如何为微服务架构选择负载均衡器？

选择最适合微服务的负载均衡器需要从多个维度评估您的需求：性能、协议支持、可配置性、成本和生态系统兼容性。由于微服务通常会产生比单体架构更高的内部服务间调用量，因此负载均衡器必须能够处理快速突发的流量和短暂的连接。

性能和可扩展性

考虑一下您的系统需要同时处理的请求量。是数千还是数百万？如果是，像Envoy、HAProxy 或 Nginx这样的工具是理想的选择——它们擅长管理大量流量。在微服务架构中，服务间通信会产生大量的网络流量，因此，高吞吐量且开销最小的负载均衡器对于保持性能和可靠性至关重要。

协议支持

您的微服务可能使用 HTTP/2 或 gRPC，因此选择能够有效路由这些协议的负载均衡器至关重要。一些较旧的负载均衡器难以支持高级或新兴协议，从而限制了您将来采用更高效通信模式的能力。

可观察性和日志记录

诊断微服务中的问题可能像迷宫一样复杂。寻找一个集成了日志记录或分布式跟踪解决方案（例如OpenTelemetry）的负载均衡器。这种级别的可见性可以显著缩短出现问题时的平均解决时间。

与服务发现集成

在微服务生态系统中，临时实例的出现和消失非常快。与服务注册中心（例如Consul、Eureka）的集成可确保负载均衡器始终拥有最新的信息，了解哪些服务实例处于健康状态并准备好接受请求。

成本和许可

注意预算。像HAProxy 或 Nginx这样的开源解决方案是免费的（或者有价格实惠的商业版本），而某些企业负载均衡器的价格可能不菲。权衡高级功能与价格至关重要，尤其对于初创公司或小型企业而言。

API 网关和负载均衡器一起使用：它们可以结合使用吗？

是的，绝对可以——许多生产级部署会将 API 网关与负载均衡器融合，以充分利用两者的优势。在 API 网关与负载均衡器的讨论中，最佳解决方案通常涉及同时使用这两个组件。负载均衡器通常位于网关集群的前端或后端，具体取决于您的架构需求。

当将 API 网关与中央 API 管理层相结合时，这种方法尤其强大，可以实现从网关到每个微服务或应用程序服务器的无缝路由。

选项 1. API 网关前的负载均衡器

在大规模架构中，您可以部署多个 API 网关实例以实现冗余。负载均衡器位于外层边缘，负责在网关实例之间分配传入的客户端流量。然后，每个网关实例会应用业务逻辑（身份验证、转换和路由），然后将请求转发到相应的微服务。

选项 2. 负载均衡器前面的 API 网关

在某些情况下，外部网关会先处理或转换传入流量，然后将其传递给负载均衡器，负载均衡器随后会在微服务之间分配请求。当网关需要先处理依赖于用户会话的逻辑，然后再确定请求的最终目的地时，这种安排尤其有用。

为什么要将它们结合起来？以下是几个主要原因：

• 可扩展性。大型企业通常使用多个网关实例。负载均衡器可确保这些网关均不会不堪重负。
• 安全性。一些组织倾向于通过极简负载均衡器路由流量，该负载均衡器在将请求转发到 API 网关之前终止 SSL。其他组织则首先在网关执行粗粒度的安全检查，然后使用第 4 层或第 7 层负载均衡器进行精细的流量分配。
• 冗余。如果网关实例发生故障，负载均衡器会检测到问题并将流量路由到其他地方。这种协同作用可以减少停机时间并增强弹性。

事实证明，与独立的 API 网关集群相比，结合负载均衡器和 API 网关的混合设置可以显著缩短故障转移响应时间。这种组合确保了高级路由和安全措施的到位，同时允许在网关或微服务不可用时自动将流量发送到其他路径。这使得系统更加强大、可靠。

关于负载均衡器与 API 网关的结论

负载均衡器和 API 网关对于确保系统平稳运行都至关重要，但它们的功能不同。负载均衡器通过在虚拟专用服务器（或任何类型的服务器）之间分配流量来确保它们不会过载。API 网关负责处理身份验证、安全性，并决定将哪些请求路由到哪些服务器。

在许多系统中，API 网关和负载均衡器是并行使用的——一个用于高效分配流量，另一个用于处理特定于 API 的问题。AWS 和 Azure 等云平台现在提供了融合这些功能的工具，使部署更加顺畅。

这种组合提升了微服务的可扩展性、可靠性和控制力。如果您优先考虑安全性和请求转换，那么 API 网关是理想之选。如果您的目标是均衡流量分配，那么负载均衡器必不可少。大多数大型系统都能从两者的结合中获益，确保系统在规模增长的同时保持稳定性和性能。