Deep Dive into API Gateway Architecture: Core Components and Design Principles

API7.ai

March 6, 2025

API Gateway Guide

소개: API 게이트웨이 아키텍처가 중요한 이유

API 게이트웨이는 클라이언트와 백엔드 서비스 간의 트래픽을 관리하며 현대 애플리케이션의 정문 역할을 합니다. 요청 라우팅, 인증, 속도 제한과 같은 기능은 잘 알려져 있지만, 이러한 기능을 뒷받침하는 아키텍처가 확장성, 유연성 및 성능을 결정합니다.

잘 설계된 API 게이트웨이는 다음과 같은 특징을 가져야 합니다:

  • 낮은 지연 시간으로 초당 수백만 건의 요청을 처리할 수 있어야 합니다.
  • 플러그인 시스템을 통해 확장성을 지원해야 합니다.
  • 분산된 노드 간에 설정 변경을 효율적으로 동기화해야 합니다.
  • 보안과 장애 허용성을 보장해야 합니다.

이 글은 Apache APISIX, Kong, Traefik, KrakenD와 같은 API 게이트웨이의 핵심 아키텍처를 탐구하며, 그 구성 요소와 설계 원칙을 분석합니다.

API 게이트웨이의 핵심 구성 요소

요청 처리 및 라우팅

라우팅은 API 게이트웨이의 중추입니다. 들어오는 요청이 어떻게 처리되고 업스트림 서비스로 전달되는지를 결정합니다.

주요 설계 고려 사항:

  • 매칭 알고리즘: API 게이트웨이는 트라이 기반 트리, 해시 테이블 또는 정규식 기반 패턴 매칭을 사용하여 조회 속도를 최적화합니다.
  • 동적 재구성: 게이트웨이를 재시작하지 않고도 라우트를 조정할 수 있어야 합니다.
  • 트래픽 제어: 카나리 릴리스와 블루-그린 배포와 같은 기능은 고급 라우팅 로직을 필요로 합니다.

예시:

  • Apache APISIX는 효율적인 라우트 매칭을 위해 radixtree를 사용합니다.
  • Kong과 Envoy는 모든 라우트를 순회하며 하나씩 매칭합니다.

요청 처리 및 라우팅

업스트림 관리

업스트림은 API 게이트웨이가 트래픽을 라우팅하는 백엔드 서비스를 나타냅니다. 효과적인 업스트림 관리는 다음을 보장합니다:

  • 로드 밸런싱: 라운드 로빈, 최소 연결, 해시 기반 전략.
  • 헬스 체크: 실패한 인스턴스로 트래픽을 보내지 않도록 자동화된 서비스 모니터링.
  • 연결 풀링: 더 나은 성능을 위해 지속적인 연결을 최적화.

예시:

  • APISIX와 Kong은 사용자 정의 가능한 헬스 체크 및 로드 밸런싱 플러그인을 지원합니다.
  • Envoy는 xDS 기반 서비스 디스커버리 방식을 사용합니다.

플러그인 시스템과 확장성

API 게이트웨이의 정의적인 특징 중 하나는 플러그인을 통한 확장성입니다.

주요 아키텍처 접근 방식:

  • 임베디드 스크립팅 (Lua, JavaScript, Wasm): Kong과 APISIX는 Lua를 사용하며, Envoy는 Wasm을 지원합니다.
  • 외부 플러그인: 일부 게이트웨이는 gRPC 또는 HTTP를 통해 원격 실행을 허용합니다.
  • 플러그인 체이닝: 보안, 변환 및 분석을 위해 플러그인이 잘 정의된 순서로 실행되어야 합니다.

설정 관리 및 동기화

설정 관리는 라우트, 플러그인 및 보안 설정을 동적으로 업데이트하는 데 중요합니다.

일반적인 동기화 메커니즘:

  • 데이터베이스 기반 설정: Kong(PostgreSQL, Cassandra)에서 사용.
  • Etcd 기반 저장소: APISIX는 분산 설정 동기화를 위해 etcd를 사용합니다.
  • 정적 파일 기반 설정: Traefik은 YAML/TOML 파일에서 설정을 로드합니다.

보안 및 속도 제한

보안은 API 게이트웨이 아키텍처의 기본적인 계층입니다.

핵심 보안 기능:

  • 인증: JWT, OAuth2, API 키 검증.
  • 속도 제한: 소비자별 할당량을 강제.
  • 요청 검증: 잘못된 요청을 방지.

예시:

  • Apache APISIX는 누출 버킷 및 슬라이딩 윈도우 알고리즘을 통해 속도 제한을 구현합니다.

보안 및 속도 제한

API 게이트웨이가 요청을 처리하는 방법: 데이터 흐름 개요

단계별 API 게이트웨이 요청 처리

  1. 클라이언트 요청 도착: API 게이트웨이가 들어오는 API 호출을 수신합니다.
  2. 라우트 매칭: 요청이 미리 정의된 규칙에 대해 평가됩니다.
  3. 인증 및 보안 검사: API 키, JWT 토큰 또는 OAuth2 흐름이 검증됩니다.
  4. 변환 및 플러그인 실행: 필요한 경우 헤더, 페이로드 및 요청 본문이 수정됩니다.
  5. 로드 밸런싱 및 업스트림 선택: 라우팅 로직에 따라 요청이 전달됩니다.
  6. 응답 처리 및 로깅: 게이트웨이는 로그와 메트릭을 캡처하고 응답 변환을 적용합니다.

결론: 확장 가능하고 신뢰할 수 있는 API 게이트웨이 설계

잘 설계된 API 게이트웨이는 현대 애플리케이션에 필수적입니다. APISIX, Kong, Envoy와 같은 API 게이트웨이는 구현 방식에서 차이가 있지만, 효율적인 라우팅, 유연한 플러그인 시스템, 견고한 보안 및 분산 설정 관리와 같은 공통적인 아키텍처 원칙을 공유합니다.

이러한 내부 메커니즘을 이해함으로써 엔지니어는 API 게이트웨이를 선택, 배포 또는 심지어 구축할 때 더 나은 결정을 내릴 수 있습니다.

다음 단계

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