编辑“︁Kubernetes API网关”︁

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== 简介 ==  
'''Kubernetes API网关'''是Kubernetes生态系统中用于管理、路由和保护API流量的关键组件。它充当集群内外部服务的统一入口点，提供负载均衡、身份验证、速率限制和流量监控等功能。API网关通常与Ingress控制器结合使用，但功能更强大，支持更复杂的路由规则和协议转换（如HTTP/gRPC/WebSocket）。

== 核心功能 ==  
API网关在Kubernetes中的主要功能包括：  
* '''路由管理'''：基于路径、主机名或请求头将流量分发到不同的服务。  
* '''安全控制'''：集成TLS终止、OAuth2/JWT验证和IP白名单。  
* '''流量治理'''：实现金丝雀发布、A/B测试和流量镜像。  
* '''可观测性'''：生成访问日志、指标和分布式追踪数据。  

== 常见实现方案 ==  
以下是Kubernetes中流行的API网关工具：  
{| class="wikitable"  
! 工具名称 !! 特点  
|-  
| [https://istio.io Istio + Gateway API] | 支持mTLS、自动注入Sidecar，与Service Mesh深度集成  
|-  
| [https://konghq.com Kong] | 插件生态丰富，支持无数据库模式  
|-  
| [https://traefik.io Traefik] | 动态配置，原生支持Kubernetes CRD  
|-  
| [https://www.getambassador.io Ambassador] | 基于Envoy，专为微服务设计  
|}  

== 部署示例（以Ingress-Nginx为例） ==  
以下是一个基础的Ingress资源定义，演示如何通过API网关路由流量：  
<syntaxhighlight lang="yaml">  
apiVersion: networking.k8s.io/v1  
kind: Ingress  
metadata:  
  name: example-ingress  
  annotations:  
    nginx.ingress.kubernetes.io/rewrite-target: /$1  
spec:  
  rules:  
  - host: api.example.com  
    http:  
      paths:  
      - path: /user-service(/|$)(.*)  
        pathType: Prefix  
        backend:  
          service:  
            name: user-service  
            port:  
              number: 80  
</syntaxhighlight>  

'''效果说明'''：  
* 访问 <code>api.example.com/user-service/profile</code> 的请求会被路由到<code>user-service:80/profile</code>  
* 注解<code>rewrite-target</code>实现了URL重写  

== 高级配置：金丝雀发布 ==  
通过API网关实现流量分流（20%流量到新版本）：  
<syntaxhighlight lang="yaml">  
apiVersion: networking.k8s.io/v1  
kind: Ingress  
metadata:  
  name: canary-ingress  
  annotations:  
    nginx.ingress.kubernetes.io/canary: "true"  
    nginx.ingress.kubernetes.io/canary-weight: "20"  
spec:  
  rules:  
  - host: api.example.com  
    http:  
      paths:  
      - path: /  
        backend:  
          service:  
            name: new-version  
            port:  
              number: 80  
</syntaxhighlight>  

== 架构示意图 ==  
<mermaid>  
graph LR  
  A[客户端] --> B(API网关)  
  B --> C{路由规则}  
  C -->|/auth| D[身份认证服务]  
  C -->|/api| E[业务服务]  
  C -->|/metrics| F[监控服务]  
  D & E & F --> G[(日志系统)]  
</mermaid>  

== 数学建模（流量控制） ==  
API网关的速率限制算法通常采用'''令牌桶模型'''：  
<math>  
R(t) = \min(B, R_0 + r \cdot t)  
</math>  
其中：  
* <math>B</math> 为桶容量  
* <math>R_0</math> 是初始令牌数  
* <math>r</math> 是令牌填充速率  

== 实际案例 ==  
'''电商平台场景'''：  
1. 用户访问 <code>shop.example.com/api/products</code>  
2. API网关：  
   - 验证JWT令牌  
   - 检查请求频率（≤100次/分钟）  
   - 将请求路由至<code>product-service</code>  
3. 返回商品数据时附加响应头<code>X-Cache-Hit: true</code>  

== 故障排查技巧 ==  
* '''检查网关日志'''：  
  <syntaxhighlight lang="bash">  
  kubectl logs -l app.kubernetes.io/name=ingress-nginx  
  </syntaxhighlight>  
* '''验证路由规则'''：  
  <syntaxhighlight lang="bash">  
  kubectl describe ingress example-ingress  
  </syntaxhighlight>  

== 扩展阅读 ==  
* [https://kubernetes.io/docs/concepts/services-networking/ingress/ Kubernetes官方Ingress文档]  
* [https://gateway-api.sigs.k8s.io Gateway API标准]  

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