掌握API架构：API基础知识

Byron McNaught高级解决方案营销经理 | F5

应用程序编程接口（API）正备受关注。

API并非新生事物，但近年来，受新冠疫情期间数字化转型加速、软件集成不断增强，以及为将传统应用迁移至云平台而开展的重构工作等因素影响，API无序扩张持续加剧，影响着组织的管理、安全，甚至影响其为在现代数字经济中取得成功而做出的架构选择。

从本质上讲，API可以代表机器的崛起。不过幸运的是，人类仍然掌控着API的构建、管理和安全（至少目前如此）。

从根本上说，用“API术语”来讲，使用方通常会通过由各种标准、架构和规范组成的统一接口，向提供方发送查询或请求。

例如，美国国家气象局（生产者）提供每日天气数据。手机上的天气应用（消费者）通过WeatherKit REST API调用（更准确地说是查询）该系统，然后通过天气应用的用户界面呈现数据。虽然这只是一个数百万用户使用的热门应用的简单示例，但值得注意的是，在现代数字体验的流量中，机器间通信占据了很大比例，而这由API提供支持。

API可带来多项技术优势，并转化为业务价值：

在 API 的实现方面，需要考虑多项因素，尤其是建模、版本控制和契约测试。这些因素有助于在设计、构建和维护期间解除依赖关系并确保互操作性。

构建、管理和保护API并没有绝对正确或错误的方法。事实上，随着API开始大量涌现，为了实现规模化使用，有必要对API的形式和结构进行标准化。由此诞生了OpenAPI计划及其制定的OpenAPI规范（OAS）。Swagger是OpenAPI规范最初的参考实现。如今，大多数工具已统一采用OpenAPI，而它依然风采不减（哈！）

事实上，可以使用多种标准、模式和规范来构建API。例如，采用RESTful风格的呈现方式、gRPC服务，以及与GraphQL模式的连接。

实施

概述

表述性状态转移（REST）提供了一种用于描述统一接口的轻量级架构模型，通常以HTTP作为底层传输协议。

REST是目前应用最广泛的API架构实现方式。

《Postman 2022 年 API 现状报告》

优势

• REST仅有一些非常基本的规则，入门门槛低，并具备强大的领域模型，因此实现起来相对简单。
• REST采用分层系统架构，对接口背后系统的复杂性进行了抽象。例如，使用者并不知道自己实际上是在与Web服务背后的数据库系统交互。
• REST可灵活支持多种内容类型（包括JSON和YAML）。

适用场景

• 当OpenAPI规范足以向使用者说明API的形式和结构时。
• 当需要根据HTTP标头动态确定缓存时，因为从生产者到消费者的请求默认是无状态的。
• 使用API网关扩展生产者提供的单个API的资源模型，或在同一基础URL上提供多个API时。

GraphQL是一种面向API的开源数据查询和操作语言，也是一种利用现有数据执行这些查询的运行时（由Facebook开发，现已成为Linux Foundation的一部分）。

• 提供一种可跨多个数据源进行查询的查询语言。
• 允许客户端精确请求所需字段，包括跨多个API的字段，从而缩短首次加载时间。
• 模式语言用于指定各个API中的类型以及API的组合方式，从而能够为所有API提供统一版本，简化版本管理。

• 作为部署在现有遗留系统之上的补充技术，用于抽象复杂性。
• 当API使用者需要对大量互联服务进行统一访问、筛选和查询时。
• 适用于受屏幕尺寸较小和网络可用性限制的移动设备。

gRPC是由Linux基金会管理的现代化开源高性能远程过程调用（RPC）框架。

• 通过使用HTTP/2、轻量级协议缓冲区、序列化有效负载和有状态实现，提供出色的性能和可靠性。
• 以可插拔方式支持负载均衡、跟踪、运行状况检查和身份验证。
• 高度的接口功能和消息互操作性，并为所有语言提供丰富的工具支持。

• 适用于分布式计算的最后一公里，将设备、移动应用和浏览器连接到后端微服务；也适用于支持移动端与桌面端或IoT交互的跨平台应用。
• 适用于容器间流量（“东西向”）。
• 适用于需要流式传输的外部接口（“南北向”），以及聊天、金融、新闻等流式应用。

了解这些API基础知识后，我们将在后续文章中探讨如何构建、管理和保护API架构，最后通过将旧版应用迁移到云平台，把这些内容融会贯通。

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