How to Architect an API Gateway for High Availability (HA)?

API7.ai

March 12, 2025

API Gateway Guide

Introducción

Las puertas de enlace de API sirven como la columna vertebral de las arquitecturas modernas de microservicios, actuando como el punto de entrada principal para las solicitudes de los clientes. Dado su papel crítico en el manejo, enrutamiento, seguridad y optimización del tráfico de API, diseñar una puerta de enlace de API altamente disponible es esencial para prevenir tiempos de inactividad, mitigar fallos y garantizar operaciones sin interrupciones.

Una arquitectura de puerta de enlace de API altamente disponible consta de dos componentes principales:

  1. Plano de datos: Responsable de manejar y reenviar el tráfico de API. Debe ser sin estado para permitir la escalabilidad horizontal.
  2. Plano de control: Gestiona las configuraciones, políticas y metadatos de la API. Debe ser resistente a fallos para garantizar operaciones fluidas de la API.

En este artículo, discutiremos las mejores prácticas para lograr alta disponibilidad en ambos planos, cubriendo redundancia, balanceo de carga y estrategias de recuperación ante desastres.

Plano de datos: Lograr un manejo de tráfico sin estado y escalable

El plano de datos es responsable de procesar las solicitudes de API. Para lograr alta disponibilidad, se deben seguir los siguientes principios clave de diseño:

1. Diseño sin estado para escalabilidad elástica

Un plano de datos de puerta de enlace de API bien diseñado debe ser sin estado, lo que significa que cada instancia debe procesar las solicitudes de API de manera independiente. Esto permite la escalabilidad horizontal: agregar o eliminar instancias dinámicamente según la carga de tráfico.

  • ¿Por qué sin estado? Un diseño sin estado garantiza que el sistema siga siendo flexible y resistente. Cualquier instancia puede procesar solicitudes sin depender de la afinidad de sesión.

  • Implementación: Utilice almacenamiento compartido (por ejemplo, Redis, Memcached) para limitación de tasa, tokens de autenticación y otros datos temporales.

2. Balanceo de carga para tolerancia a fallos

Para distribuir el tráfico de manera efectiva entre múltiples instancias de la puerta de enlace de API, se debe colocar un balanceador de carga (LB) frente al plano de datos.

  • Balanceo de carga de capa 4 (TCP): Eficiente pero carece de visibilidad sobre las solicitudes HTTP.

  • Balanceo de carga de capa 7 (HTTP): Ofrece enrutamiento más avanzado y terminación SSL.

  • Mejor práctica: Utilice un balanceador de carga multi-región (AWS ALB, GCP HTTP LB) para un mejor failover y una latencia reducida.

3. Actualizaciones sin tiempo de inactividad

Se deben implementar actualizaciones continuas y despliegues blue-green para garantizar que las actualizaciones de la puerta de enlace de API no interrumpan el tráfico.

  • Lanzamientos Canary: Implemente nuevas instancias de la puerta de enlace de API gradualmente y monitoree el rendimiento antes del lanzamiento completo.

  • Actualizaciones continuas: Reemplace las instancias secuencialmente para evitar tiempos de inactividad.

  • Herramientas de ejemplo: Despliegues continuos de Kubernetes, recarga elegante de Nginx, recarga en caliente de Apache APISIX.

Plano de control: Garantizar la resiliencia de la configuración

El plano de control es responsable de gestionar las configuraciones de API, autenticación, políticas y reglas de enrutamiento ascendente. Dado que el plano de control orquesta el comportamiento de la puerta de enlace de API, su disponibilidad es crucial.

1. Redundancia y alta disponibilidad de la base de datos

La mayoría de los planos de control de puertas de enlace de API almacenan configuraciones de API en una base de datos o un almacén de clave-valor distribuido. Este componente debe estar diseñado para alta disponibilidad.

  • Replicación de base de datos: Utilice configuraciones primaria-réplica para garantizar failover (por ejemplo, PostgreSQL, MySQL).

  • Almacenes distribuidos multi-nodo: Para puertas de enlace de API que utilizan etcd o Consul, asegúrese de tener al menos 3 nodos para consenso y tolerancia a fallos.

  • Almacenamiento basado en la nube: AWS RDS Multi-AZ, Google Cloud Spanner o CockroachDB autoalojado para consistencia distribuida.

2. Manejo de fallos del plano de control

Si el plano de control falla, no se pueden actualizar nuevas configuraciones de API. Sin embargo, el tráfico de API existente no debería verse afectado. Para garantizar resiliencia:

  • Desacoplar el plano de datos del plano de control: Dado que el plano de datos es sin estado, debe almacenar en caché las últimas configuraciones para evitar dependencias del plano de control.

  • Mecanismo de respaldo: Almacene configuraciones de API en almacenamiento externo (por ejemplo, AWS S3, Google Cloud Storage) como respaldo en caso de que el plano de control principal falle.

3. Sincronización automática de configuraciones

Las actualizaciones de configuración deben replicarse sincrónicamente en todos los nodos de la puerta de enlace de API. Las estrategias incluyen:

  • Sincronización basada en push: El plano de control envía activamente actualizaciones al plano de datos.

  • Sincronización basada en pull: Los nodos del plano de datos obtienen actualizaciones periódicamente del plano de control.

  • Enfoque híbrido: Una combinación de push y pull para equilibrar rendimiento y consistencia.

Mejores prácticas para una puerta de enlace de API altamente disponible

  1. El plano de datos debe ser sin estado: Evite la afinidad de sesión y almacene datos temporales en una caché distribuida.

  2. Utilice balanceadores de carga: Implemente balanceadores de carga L4/L7 para distribuir el tráfico de API de manera eficiente.

  3. Garantice redundancia de la base de datos: Replique el almacenamiento del plano de control en múltiples nodos o regiones.

  4. Implemente mecanismos de failover: Almacene configuraciones de API en AWS S3 o almacenamiento en la nube para resiliencia del plano de control.

  5. Habilite el almacenamiento en caché de configuraciones: Permita que las puertas de enlace de API sigan funcionando incluso si el plano de control no está disponible temporalmente.

  6. Despliegue nodos de puerta de enlace de API en múltiples regiones: Reduzca los riesgos de tiempo de inactividad distribuyendo nodos geográficamente.

Conclusión

Diseñar una puerta de enlace de API altamente disponible requiere una consideración cuidadosa de la escalabilidad del plano de datos y la resiliencia del plano de control. Siguiendo principios de diseño sin estado, implementando un balanceo de carga adecuado y garantizando redundancia de la base de datos, las organizaciones pueden construir una arquitectura de puerta de enlace de API que resista fallos mientras mantiene un alto rendimiento.

Las soluciones modernas de puerta de enlace de API como Apache APISIX ofrecen mecanismos integrados para alta disponibilidad. Al integrar mejores prácticas como sincronización automática de configuraciones, respaldos basados en la nube y despliegues distribuidos, los equipos pueden mejorar la confiabilidad y el tiempo de actividad de la API.

Preguntas frecuentes: Alta disponibilidad de la puerta de enlace de API

1. ¿Cómo garantiza la puerta de enlace de API la alta disponibilidad?

Utilizando planos de datos sin estado, balanceo de carga y planos de control redundantes, las puertas de enlace de API pueden mantener alta disponibilidad incluso durante fallos.

2. ¿Qué sucede si falla el plano de control de la puerta de enlace de API?

El plano de datos debe continuar sirviendo solicitudes utilizando la última configuración conocida. Las soluciones de almacenamiento de respaldo como AWS S3 pueden proporcionar fuentes alternativas de configuración.

3. ¿Debo desplegar puertas de enlace de API en múltiples regiones?

Sí, el despliegue multi-región garantiza resiliencia contra fallos en el centro de datos y reduce la latencia para usuarios globales.

Próximos pasos

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