Comment concevoir une API Gateway pour une haute disponibilité (HA) ?

Introduction

Les API gateways constituent l'épine dorsale des architectures modernes de microservices, agissant comme le point d'entrée principal pour les requêtes des clients. Étant donné leur rôle crucial dans la gestion, le routage, la sécurisation et l'optimisation du trafic API, la conception d'une API gateway hautement disponible est essentielle pour prévenir les temps d'arrêt, atténuer les défaillances et garantir des opérations fluides.

Une architecture d'API gateway hautement disponible se compose de deux éléments principaux :

Plan de données : Responsable de la gestion et du transfert du trafic API. Il doit être sans état pour permettre une mise à l'échelle horizontale.
Plan de contrôle : Gère les configurations, les politiques et les métadonnées des API. Il doit être résilient aux défaillances pour garantir un fonctionnement fluide des API.

Dans cet article, nous aborderons les meilleures pratiques pour atteindre une haute disponibilité dans les deux plans, en couvrant la redondance, l'équilibrage de charge et les stratégies de reprise après sinistre.

Plan de données : Atteindre une gestion de trafic sans état et évolutive

Le plan de données est responsable du traitement des requêtes API. Pour atteindre une haute disponibilité, les principes de conception clés suivants doivent être respectés :

1. Conception sans état pour une mise à l'échelle élastique

Un plan de données d'API gateway bien conçu doit être sans état, ce qui signifie que chaque instance doit traiter les requêtes API de manière indépendante. Cela permet une mise à l'échelle horizontale, c'est-à-dire l'ajout ou la suppression dynamique d'instances en fonction de la charge du trafic.

Pourquoi sans état ? Une conception sans état garantit que le système reste flexible et résilient. Toute instance peut traiter des requêtes sans dépendre de l'affinité de session.
Implémentation : Utilisez un stockage partagé (par exemple, Redis, Memcached) pour la limitation de débit, les jetons d'authentification et d'autres données temporaires.

2. Équilibrage de charge pour la tolérance aux pannes

Pour répartir efficacement le trafic entre plusieurs instances d'API gateway, un équilibreur de charge (LB) doit être placé devant le plan de données.

Équilibrage de charge de couche 4 (TCP) : Efficace mais manque de visibilité sur les requêtes HTTP.
Équilibrage de charge de couche 7 (HTTP) : Offre un routage plus avancé et une terminaison SSL.
Meilleure pratique : Utilisez un équilibreur de charge multi-région (AWS ALB, GCP HTTP LB) pour un meilleur basculement et une latence réduite.

3. Mises à niveau sans temps d'arrêt

Les mises à jour progressives et les déploiements blue-green doivent être mis en œuvre pour garantir que les mises à jour de l'API gateway n'interrompent pas le trafic.

Déploiements Canary : Déployez progressivement de nouvelles instances d'API gateway et surveillez les performances avant un déploiement complet.
Mises à niveau progressives : Remplacez les instances séquentiellement pour éviter les temps d'arrêt.
Exemple d'outils : Déploiements progressifs de Kubernetes, rechargement gracieux de Nginx, rechargement à chaud d'Apache APISIX.

Plan de contrôle : Assurer la résilience des configurations

Le plan de contrôle est responsable de la gestion des configurations d'API, de l'authentification, des politiques et des règles de routage en amont. Étant donné que le plan de contrôle orchestre le comportement de l'API gateway, sa disponibilité est cruciale.

1. Redondance et haute disponibilité de la base de données

La plupart des plans de contrôle d'API gateway stockent les configurations d'API dans une base de données ou un magasin de clés-valeurs distribué. Ce composant doit être conçu pour une haute disponibilité.

Réplication de base de données : Utilisez des configurations primaire-réplica pour garantir le basculement (par exemple, PostgreSQL, MySQL).
Magasins distribués multi-nœuds : Pour les API gateway utilisant etcd ou Consul, assurez-vous d'avoir au moins 3 nœuds pour le consensus et la tolérance aux pannes.
Stockage basé sur le cloud : AWS RDS Multi-AZ, Google Cloud Spanner ou CockroachDB auto-hébergé pour une cohérence distribuée.

2. Gestion des défaillances du plan de contrôle

Si le plan de contrôle tombe en panne, les nouvelles configurations d'API ne peuvent pas être mises à jour. Cependant, le trafic API existant doit rester inchangé. Pour assurer la résilience :

Découpler le plan de données du plan de contrôle : Étant donné que le plan de données est sans état, il doit mettre en cache les dernières configurations pour éviter toute dépendance vis-à-vis du plan de contrôle.
Mécanisme de secours : Stockez les configurations d'API dans un stockage externe (par exemple, AWS S3, Google Cloud Storage) comme sauvegarde en cas de défaillance du plan de contrôle principal.

3. Synchronisation automatique des configurations

Les mises à jour de configuration doivent être répliquées de manière synchrone sur tous les nœuds de l'API gateway. Les stratégies incluent :

Synchronisation basée sur la poussée : Le plan de contrôle pousse activement les mises à jour vers le plan de données.
Synchronisation basée sur la traction : Les nœuds du plan de données récupèrent périodiquement les mises à jour du plan de contrôle.
Approche hybride : Une combinaison de poussée et de traction pour équilibrer performance et cohérence.

Meilleures pratiques pour une API gateway hautement disponible

Le plan de données doit être sans état : Évitez l'affinité de session et stockez les données temporaires dans un cache distribué.
Utilisez des équilibreurs de charge : Déployez des équilibreurs de charge L4/L7 pour répartir efficacement le trafic API.
Assurez la redondance de la base de données : Répliquez le stockage du plan de contrôle sur plusieurs nœuds ou régions.
Implémentez des mécanismes de basculement : Stockez les configurations d'API dans AWS S3 ou un stockage cloud pour la résilience du plan de contrôle.
Activez la mise en cache des configurations : Permettez aux API gateway de continuer à fonctionner même si le plan de contrôle est temporairement indisponible.
Déployez les nœuds d'API gateway dans plusieurs régions : Réduisez les risques de temps d'arrêt en distribuant géographiquement les nœuds.

Conclusion

La conception d'une API gateway hautement disponible nécessite une attention particulière à la mise à l'échelle du plan de données et à la résilience du plan de contrôle. En suivant les principes de conception sans état, en mettant en œuvre un équilibrage de charge approprié et en assurant la redondance de la base de données, les organisations peuvent construire une architecture d'API gateway capable de résister aux défaillances tout en maintenant des performances élevées.

Les solutions modernes d'API gateway comme Apache APISIX offrent des mécanismes intégrés pour la haute disponibilité. En intégrant des meilleures pratiques telles que la synchronisation automatique des configurations, les sauvegardes basées sur le cloud et les déploiements distribués, les équipes peuvent améliorer la fiabilité et la disponibilité des API.

FAQ : Haute disponibilité de l'API Gateway

1. Comment l'API Gateway assure-t-elle la haute disponibilité ?

En utilisant des plans de données sans état, un équilibrage de charge et des plans de contrôle redondants, les API gateways peuvent maintenir une haute disponibilité même en cas de défaillance.

2. Que se passe-t-il si le plan de contrôle de l'API Gateway tombe en panne ?

Le plan de données doit continuer à servir les requêtes en utilisant la dernière configuration connue. Des solutions de stockage de sauvegarde comme AWS S3 peuvent fournir des sources de configuration alternatives.

3. Dois-je déployer des API Gateways dans plusieurs régions ?

Oui, un déploiement multi-région garantit la résilience contre les défaillances des centres de données et réduit la latence pour les utilisateurs mondiaux.

Prochaines étapes

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