Soluciones de API Gateway para la industria automotriz

Bajo la ola de la digitalización y la inteligencia, las industrias de fabricación y automotriz enfrentan oportunidades y desafíos sin precedentes. Los automóviles ya no son solo un producto mecatrónico para el transporte, sino un tercer espacio además del hogar y la empresa. Los automóviles han evolucionado para ser más inteligentes con una profunda integración de software y hardware.

Desde la perspectiva de los consumidores, la maniobrabilidad y la seguridad se han convertido en la configuración estándar de los automóviles. Todos tienen mayores exigencias para los automóviles, un producto industrial que ha existido durante más de 100 años: los automóviles inteligentes. Esto se refleja en la asistencia al conductor, pero también en la programación OTA (Over-the-air), el control por voz, el controlador central de pantalla táctil, etc., lo que requiere mayores demandas para el procesamiento de datos en tiempo real, la capacidad de cómputo y la iteración de productos del software automotriz.

Desde la perspectiva de las aplicaciones comerciales, el IoV (Internet de los Vehículos) y los datos de la cadena de suministro se están volviendo cada vez más complejos. Como resultado, romper los silos de información, abrir los datos de diferentes sistemas y acelerar la innovación empresarial se han convertido en puntos críticos para las empresas de fabricación y automotrices.

Desde la perspectiva del cambio tecnológico, el software de código abierto y nativo de la nube brindan soporte técnico a las empresas de fabricación y automotrices para acelerar la transformación digital. Estas empresas pueden aprovechar la oportunidad en la conversión utilizando bien las tecnologías nativas de la nube.

Hoy en día, más de 5,000 chips están presentes en un automóvil eléctrico con función de asistencia al conductor, ejecutando cientos de millones de líneas de código. La nueva era de los "Vehículos Definidos por Software (SDV)" está cada vez más cerca.

A través del análisis de las estadísticas y la investigación de la comunidad de código abierto de Apache APISIX, descubrimos que Apache APISIX se utiliza ampliamente en la Cuarta Revolución Industrial, cubriendo fábricas digitales, vehículos inteligentes, chips de IA, conducción autónoma, gobernanza de microservicios en empresas automotrices, finanzas automotrices, ventas B2B de automóviles, ventas B2C de automóviles usados y otros campos.

A continuación, se presentan algunos ejemplos:

1. Fábrica Digital: Plataforma de Fábrica Europea
2. Empresas Automotrices: Geely Auto, XPeng Motors, Lotus Cars, Li Auto, BeyonCa Autos
3. IA y Conducción Autónoma: Horizon Robotics, Momenta
4. Finanzas Automotrices: Servicios Financieros de BMW
5. Reconocimiento de Voz: AiSpeech

Como una puerta de enlace API nativa de la nube, Apache APISIX es un componente fundamental que puede procesar solicitudes API de varios terminales como automóviles, dispositivos IoT, aplicaciones móviles, etc. El uso generalizado de Apache APISIX en industrias relacionadas con la automoción también está impulsando a los proyectos de código abierto a iterar hacia adelante para satisfacer las necesidades de más usuarios empresariales.

Proporcionaremos soluciones industriales acumuladas a través de API7 Enterprise y API7 Cloud. Bienvenido a contactarnos: https://api7.ai/contact.

A continuación, descubramos cómo la puerta de enlace API y Apache APISIX ayudan a los usuarios empresariales a resolver problemas prácticos a través de algunos casos de uso típicos.

La Plataforma de Fábrica Europea utiliza APISIX como su Puerta de Enlace de Seguridad

EFPF (Plataforma de Fábrica Europea) es una federación de plataformas de fabricación digital (DMP) financiada por el programa Horizonte 2020 de la Comisión Europea. La unión incluye 30 empresas y organizaciones de 10 países europeos, como Siemens, Airbus SE, institutos de investigación y universidades, entre otros. Proporciona soluciones innovadoras en Industria 4.0, IoT, inteligencia artificial, big data y fabricación digital.

EFPF ofrece una variedad de herramientas y servicios, muchos de los cuales proporcionan una o más API que otras herramientas y servicios pueden utilizar. La plataforma EFPF puede monitorear, controlar y analizar el uso de API mediante la Puerta de Enlace API. Además, la Puerta de Enlace API permite definir políticas sobre cómo los usuarios interactúan con las API expuestas por diferentes empresas en la plataforma.

La herramienta de gestión de API o Puerta de Enlace de Seguridad API (ASG) utilizada en la plataforma EFPF es un componente en Data Spine. ASG es la puerta de enlace fronteriza para todas las llamadas API y proporciona servicios expuestos externamente disponibles en el ecosistema EFPF. Mientras actúa como un servicio proxy, también aplica políticas de seguridad en las llamadas de servicio en curso. En EFPF, ASG se implementa utilizando Apache APISIX.

Aquí hay varias razones para elegir Apache APISIX:

• Velocidad: Como ASG actuará como proxy de las llamadas desde Data Spine a otras plataformas en el ecosistema, la latencia de las llamadas se minimiza.
• Plugins Personalizados: ASG debería depender de un código/configuración mínima para desarrollar plugins de seguridad personalizados.
• Licencia: Se prefiere una licencia permisiva (Apache / MIT) para la implementación de ASG.
• Soporte para MQTT.

Además de esto, también se abordan los siguientes problemas de gestión de API:

• Configuración de API, gestión del ciclo de vida y descubrimiento de servicios
• Uniformidad y completitud de las especificaciones de API
• Gestión de contratos de interfaz entre proveedores y consumidores de servicios

A través de la puerta de enlace API proporcionada por EFPF, las 30 empresas de la alianza pueden proporcionar, obtener e intercambiar varios tipos de datos a través de API y, sobre esta base, realizar la gestión de derechos y el control de seguridad de API.

XPeng Motors utiliza APISIX para construir un habitáculo inteligente

XPeng Motors es una empresa automotriz de referencia entre las nuevas fuerzas de fabricación de automóviles en China. Desde su fundación, ha insistido en la investigación y desarrollo independiente en "automóviles inteligentes", invirtiendo un 20% en I+D, la proporción más alta en comparación con Li Auto Inc. y Nio Inc.

Ha sido controvertido si el software y hardware de los automóviles deben ser desarrollados de manera independiente por las empresas automotrices. Muchos creen que estas empresas solo necesitan centrarse en la integración, ya que no es rentable invertir mucho dinero y tiempo en el autodesarrollo. Sin embargo, desde otro punto de vista, el autodesarrollo de software y hardware puede lograr una experiencia de usuario unificada y perfecta de los productos y mantener una posición ventajosa en las iteraciones posteriores después de acumular experiencia.

Tomando el "habitáculo inteligente" característico de XPeng Motors como ejemplo, presentemos el papel de Apache APISIX en él.

En el controlador central de pantalla táctil de XPeng Motors, los usuarios necesitan estar conectados a Internet para operar y utilizar todas las funciones, incluido el reconocimiento y control por voz, mapas y navegación, música, películas, etc., cuyas API se procesan a través de Apache APISIX.

Para las aplicaciones y servicios del IoV, no habrá alta concurrencia y tráfico pesado, como en productos de Internet como Weibo y WeChat, sino que se enfatiza más en la estabilidad y la baja latencia. Cuando servicios críticos como el reconocimiento de voz y la navegación fallan o se retrasan, los usuarios atribuirían el problema a XPeng Motors, reduciendo significativamente la satisfacción y experiencia del usuario.

Además, XPeng Motors también necesita desarrollar más transmisión y análisis de datos, conectando el "cerebro" de la nube con el del automóvil:

1. Hacer la conducción más segura: Los datos subyacentes del automóvil, como los hábitos de conducción, la velocidad, la duración de la batería, la carga de la batería, la presión de los neumáticos, etc., junto con datos en tiempo real como la temperatura, el clima y la congestión de las carreteras, pueden combinarse para mejorar la seguridad de la conducción;

2. Hacer la conducción más cómoda: Las funciones de conducción asistida, OTA, estacionamiento automático, etc., son inseparables del procesamiento de datos en tiempo real y el análisis de big data acumulado en segundo plano.

Para que la presentación de las funciones anteriores sea más perfecta, es necesario garantizar la disponibilidad y la baja latencia del servicio a nivel técnico, en lo que los automóviles inteligentes están trabajando actualmente.

Antes de usar Apache APISIX, bajo la función de habitáculo inteligente de XPeng Motors, la secuencia de ejecución de una API emitida desde el sistema del automóvil era: API del Cliente -> SLB de Alibaba Cloud (Balanceador de Carga del Servidor) (capa 4) -> NGINX (capa 7) -> Zuul -> Servicio.

El extremo izquierdo de la imagen anterior representa el lado del cliente de XPeng Motors. Hay tres fuentes principales de solicitudes del cliente: clientes de automóviles comunes, páginas web o navegadores de Internet, y aplicaciones oficiales de XPeng u otras aplicaciones y mini-programas.

Luego, el tráfico recopilado finalmente pasa por el módulo de operador y se envía al SLB de la sala de servidores interna para el reenvío estándar del protocolo de capa 4. Podemos considerar esto como un puerto de recepción para los datos de tráfico, transformando el tráfico al primer NGINX, el segundo NGINX y finalmente a Zuul para su procesamiento.

Esta arquitectura rápidamente encontró problemas:

1. Las solicitudes API pasan por dos puertas de enlace API, NGINX y Zuul, aumentando un salto en el tiempo de transmisión de la API. Sin embargo, cada ajuste afecta la disponibilidad del servicio y el rendimiento de la latencia.

2. Cuando esta función se utiliza para el desarrollo secundario para conectarse con el sistema interno de la empresa, NGINX necesita desarrollarse utilizando módulos C, mientras que Zuul está en Java. La diferencia de lenguaje aumentará el ciclo de desarrollo y los costos incrementales para el mantenimiento posterior.

3. Después de actualizar la ruta y el certificado SSL, NGINX necesita reiniciarse. Además, habrá un período de indisponibilidad para los servicios, afectando la presentación de los servicios en cierta medida.

Además, como un componente fundamental, la Puerta de Enlace API también es uno de los componentes que el equipo de infraestructura de XPeng Motors necesita mantener. Teniendo en cuenta algunos de los puntos críticos actuales a nivel funcional, XPeng Motors espera encontrar un proyecto con una comunidad activa, iteración a largo plazo y desarrollo saludable para reducir los costos de uso y mantenimiento de su propio negocio a nivel arquitectónico.

Después de usar APISIX, su arquitectura se ajustó, como se muestra a continuación.

Se puede ver que el flujo de procesamiento de la escena ha cambiado después de usar APISIX. La secuencia de ejecución de una API emitida desde el sistema del automóvil cambió a lo siguiente: API del Cliente -> SLB de Alibaba Cloud (capa 4) -> APISIX (capa 7) -> Servicio.

Como se ve en el cambio del orden de ejecución, el segundo NGINX y Zuul en el flujo de procesamiento anterior fueron reemplazados por APISIX, por lo que el enlace solo necesita pasar por 4 componentes para su procesamiento.

APISIX-DP desempeña dos roles en la nueva arquitectura. El primer rol es actuar como un Ingress de K8s, funcionando como la entrada y salida de tráfico; el segundo es actuar como una puerta de enlace de microservicios. Entonces, podrías preguntarte: ¿por qué mantenemos un NGINX en el nuevo proceso? Se utiliza principalmente para distribuir el tráfico relacionado, identificar la puerta de enlace API de microservicios correspondiente y luego enviarlo al Servicio.

A nivel práctico de XPeng Motors, el nuevo proceso ayuda a XPeng Motors a conectar varios componentes mediante APISIX. La ventaja de hacer esto es que plantea mayores exigencias para los productos de puerta de enlace, que no solo requieren una fuerte estabilidad, sino también soporte para todos los sistemas de microservicios internos. Además, desde el nivel del usuario, esta conexión permite una gestión de tráfico más unificada dentro del servicio, acortando el enlace de comunicación general mientras se reduce la latencia.

Por lo tanto, la adopción de APISIX brinda más posibilidades a la infraestructura de XPeng Motors a nivel técnico:

1. Apache APISIX puede conectarse a más componentes de registro y descubrimiento de servicios, permitiendo ajustes más flexibles en la migración y arquitectura de múltiples sistemas internos.
2. APISIX tiene un plugin MQTT que puede manejar solicitudes de terminales IoT.
3. La arquitectura y el ecosistema de APISIX son más nativos de la nube, lo que es más amigable para arquitecturas multi-nube e híbridas en el futuro, y se alinea con el plan a largo plazo de la empresa para la evolución tecnológica.

En el futuro, Apache APISIX no solo puede ayudar a XPeng Motors a manejar el tráfico API norte-sur, sino también a manejar más tráfico, como dispositivos IoT, Ingress de K8s y mallas de servicios, para reducir la complejidad y los costos de mantenimiento de la infraestructura.

Geely Auto coordina la gestión global de tráfico basada en Apache APISIX

Geely Auto es un fabricante de automóviles de propiedad privada establecido en 1996, cuyo negocio principal es la fabricación y distribución de automóviles y piezas de automóviles. Geely Auto comenzó a usar APISIX en el entorno de producción aproximadamente un año después de que Apache APISIX se abriera al público.

En los escenarios de uso de Geely, APISIX se utiliza principalmente para implementar algunos negocios en el escenario de la puerta de enlace de microservicios. Como se muestra en la siguiente figura, algunas funciones relacionadas se desarrollan y utilizan internamente por Geely.

La aplicación actual de APISIX por parte de Geely se centra principalmente en la gestión de tráfico interno dentro de la empresa, enfocándose en las puertas de enlace API para microservicios.

Al usar APISIX, Geely comercializó sus API internas para lograr la desacoplamiento y la suscripción mutua de servicios entre productores y consumidores, cuya supervisión o gestión unificada debe llevarse a cabo.

Con el aumento gradual del tipo y escala de negocios, la distribución global de Geely se amplió. Así, comenzaron a aparecer algunos procesamientos de tráfico global o solicitudes entre salas de servidores de centros de datos.

En este caso, ¿qué papel desempeña APISIX?

Externamente, la solicitud del usuario llega primero a la red pública para acceder al nodo más cercano, como el Cluster A. Sin embargo, por ejemplo, cuando el nodo no está disponible o surgen problemas relacionados con la soberanía de los datos, se descubre que el Cluster A puede no ser capaz de procesar la solicitud actual del usuario. Basándose en las dos situaciones anteriores, Geely ha implementado internamente una red de múltiples capas, como se muestra en la figura anterior.

Esta arquitectura de red de múltiples capas se utiliza para lograr la gobernanza global del tráfico y realizar la programación entre clústeres, logrando así la liberación canaria y la alta disponibilidad de la soberanía de datos multi-país o escenarios entre salas de servidores.

Horizon Robotics implementa la invocación y autenticación de servicios multi-nube basada en APISIX

Beijing Horizon Robotics Technology R&D Co., Ltd. se dedica principalmente a la investigación y desarrollo de chips de IA en el borde y tiene capacidades líderes en algoritmos de inteligencia artificial y diseño de chips.

Como el único que ha logrado la producción en masa de chips de inteligencia artificial de grado automotriz, Horizon Robotics está comprometido a promover la innovación y el desarrollo de la industria automotriz a través del empoderamiento de tecnologías subyacentes.

Para una empresa de IA de rápido crecimiento, es crucial garantizar la amigabilidad con la gestión empresarial y la operación estable, donde la puerta de enlace se erige como el primer punto de control.

Debido a algunos problemas irresolubles en la puerta de enlace anterior, Horizon volvió a seleccionar la puerta de enlace y finalmente eligió Apache APISIX Ingress Controller como la puerta de enlace de tráfico de la empresa para proporcionar servicios de manera uniforme.

La selección de APISIX Ingress se basa principalmente en los siguientes puntos:

• Plugins abundantes: Apache APISIX tiene un gran ecosistema de plugins. Todos los plugins admitidos por APISIX pueden usar apisix-ingress-controller para la configuración declarativa y pueden personalizar plugins para un solo backend bajo ApisixRoute.

• Configuración visual: Puedes ver cada ruta de apisix con APISIX Dashboard. Si el mismo nombre de dominio está configurado en múltiples namespace o múltiples archivos yaml, puedes buscar el prefijo path en APISIX Dashboard para localizarlo rápidamente cuando ocurra un conflicto.

• Verificación granular: APISIX Ingress Controller verificará los recursos declarados por el CRD que gestiona. Si se declara un Servicio inexistente en el CRD, el mensaje de error se almacenará en el event de ApisixRoute. La operación incorrecta no tendrá efecto, reduciendo algunos problemas causados por errores de operación en cierta medida.

• Funciones ricas: APISIX admite recarga en caliente y plugins en caliente, reescritura de solicitudes proxy, autenticación multifactor, desarrollo de plugins en múltiples lenguajes, y más. Para más funciones, consulta Funciones de APISIX.

• Comunidad activa: En comparación con otras comunidades, APISIX tiene muchos desarrolladores activos y una respuesta rápida a los Issues de GitHub.

• Alto rendimiento: En la figura a continuación, se puede ver que en las pruebas de estrés comparadas con Envoy, el rendimiento de APISIX es aproximadamente un 120% del de Envoy. Cuantos más núcleos haya, más significativa será la diferencia en QPS.

Aplicación de la arquitectura

Como se ve en el diagrama de arquitectura a continuación, APISIX Ingress actúa como una entrada de tráfico completo.

En otras palabras, ya sea un sistema de gestión de datos, sistema de análisis de problemas, herramienta de línea de comandos, Web, plataforma SaaS o OpenAPI, todo el tráfico de acceso ingresa al upstream (Servicios de Negocio) a través de APISIX Ingress.

Como la empresa tiene un servicio de autenticación especial, utiliza directamente el plugin forward-auth de Apache APISIX para realizar la autenticación externa.

En la capa de la puerta de enlace, todo el tráfico ingresa a través del nombre de dominio de acceso. En este momento, el tráfico primero pasará por el LVS (Linux Virtual Server), y luego el LVS lo reenviará a los nodos APISIX en el backend. Finalmente, APISIX distribuirá el tráfico según las reglas de enrutamiento y lo entregará al Pod correspondiente.

Para permitir que LVS apunte directamente a APISIX Ingress, el puerto predeterminado de APISIX Ingress se cambió de 9180 a 80, lo que facilita el reenvío y procesamiento del tráfico.

Aplicación práctica

En una llamada de servicio en un entorno multi-nube, parte del tráfico de negocio llegará primero al IDC (Centro de Datos de Internet) local y luego llegará al Pod a través de APISIX Ingress. Además, algunos servicios accederán a los servicios de Alibaba Cloud a través de nombres de dominio, y en algunos escenarios, habrá servicios relacionados con llamadas entre servicios.

Principalmente se trata de entrenamiento multi-nube. Los usuarios utilizarán el IDC como entrada, y podrán enviar tareas al clúster de nube correspondiente después de seleccionar el clúster.

Cuando Horizon Robotics comenzó a usar Apache APISIX Ingress, Apache APISIX no admitía el plugin forward-auth, por lo que Horizon personalizó un plugin basado en apisix-go-plugin-runner.

Sin embargo, esto agregó una capa de llamadas gRPC, lo que hizo que la depuración fuera más difícil, ya que muchos registros no se podían ver. A principios de este año, Apache APISIX admitió el plugin forward-auth. Luego, Horizon Robotics reemplazó el plugin personalizado con el oficial, lo que redujo una capa de llamadas gRPC, contribuyendo a un monitoreo más conveniente.

Resumen

En el contexto de los "automóviles definidos por software", API7.ai ayuda a las empresas automotrices, como XPeng Motors, Geely Auto y Horizon Robotics, a gestionar mejor la conexión y los datos del Internet de los Vehículos, proporcionando a los clientes servicios más estables y productos de iteración más rápida.

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