1. Kubernetes 集群介绍

Kubernetes（k8s）作为自动化容器操作的开源平台已经名声大噪，目前已经成为成为容器玩家主流选择。Kubernetes在容器技术的基础上，增加调度和节点集群间扩展能力，可以非常轻松地让你快速建立一个企业级容器应用集群，这个集群主要拥有以下能力：

• 自动化容器的部署和复制
• 随时扩展或收缩容器规模
• 将容器组织成组，并且提供容器间的负载均衡
• 很容易地升级应用程序容器的新版本
• 提供容器弹性，如果容器失效就替换它

下面是一个典型的Kubernetes架构图：

2. API网关作为Kubernetes集群的接入层架构

我们可以看到Kubernetes集群是有足够理由作为应用服务的首选，但是Kubernetes集群没有足够的接入能力，特别在大型应用中，它是不能够直接对用户提供服务的，否则会有非常大的安全风险。而API网关作为成熟的云产品，已经集成了非常丰富的接入能力，把API网关放在Kubernetes集群前面作为应用集群的接入服务使用，将大大提高Kubernetes集群的服务能力，可以作为标准的大型互联网应用的标准架构。下面是使用阿里云架构图：

从架构图中我们可以看到，API网关作为Kubernetes集群的桥头堡，负责处理所有客户端的接入及安全工作，API网关和Kubernetes集群中每个服务的内网SLB进行通信。

3. API网关接入能力

读者要问了，接入了API网关具体能为整个架构带来哪些好处呢？下面我们列一下这种架构中，API网关具体能给整个应用带来什么价值。

1.API网关允许客户端和API网关使用多种协议进行通信，其中包括：

* HTTP  
* HTTP2  
* WebScoket

2.API网关使用多种方法保证和客户端之间的通信安全：

* 允许定义API和APP之间的授权关系，只有授权的APP允许调用；
* 全链路通信都使用签名验证机制，包括客户端和API网关之间的通信和API网关和后端服务之间的通信，保证请求在整个链路上不会被篡改；
* 支持用户使用自己的SSL证书进行HTTPS通信；
* 支持OPENID CONNECT；

3.API网关具备iOS/Android/Java三种SDK的自动生成能力，并且具备API调用文档自动生成能力；

4.API网关支持入参混排能力，请求中的参数可以映射到后端请求中的任何位置；

5.API网关提供参数清洗能力，用户定义API的时候可以指定参数的类型，正则等规则，API网关会帮用户确认传输给后端服务的请求是符合规则的数据；

6.API网关支持流量控制能力，支持的维度为用户/APP/API；

7.API网关提供双向通信的能力；具体双向通信相关的使用规则请参考：https://help.aliyun.com/document_detail/66031.html

8.API网关提供基于请求数/错误数/应答超时时间/流量监控报警能力，所有的报警信息会使用短信或者邮件在一分钟内发出；

9.API网关已经和阿里云的SLS产品打通，用户可以将所有请求日志自动上传到用户自己的SLS中，后继好对访问日志进行统计分析；

10.API网关支持Mock模式，在联通中这个能力非常方便；

11.API网关支持用户自动以的IP白名单和黑名单；

12.API网关结合阿里云的云市场，为Provider提供向API使用者收费的能力。

阿里云的API网关是一个上线数年的成熟云产品，在稳定性和性能方面，经过了时间和阿里云的工程师的不断打磨，有高性能需求的用户尽管放马过来。

4. 在阿里云快速配置Kubernetes集群和API网关

阿里云支持快速创建Kubernetes集群，同一个Region内的Kubernetes集群和API网关的集成也非常简单，下面我们来一步一步地在阿里云中配置出本文第二节中架构设计。我们假设要创建的目标集群是一个Tomcat集群，同时有6个容器对外服务，对外服务的接口是8080。

4.1 创建Kubernetes集群，生成具备内网SLB的服务

首先我们来通过yaml文件创建一个具备内网SLB的Kubernetes集群。

4.1.1 在控制台创建一个Kubernetes

1.进入Kubernetes集群管理控制台界面：https://cs.console.aliyun.com/#/k8s/cluster/list

2.点击左上角“创建Kubernetes集群”按钮，进入

3.在创建集群页面选择不同的规格

4.创建成功后可以在Kubernetes列表页面看到刚才创建的集群。

4.1.2 在Kubernetes集群内创建一个多容器的服务

现在集群有了，我们需要在集群内创建一个服务，这个服务由6个容器组成，每个容器都由最新的Tomcat镜像生成。容器的服务端口是8080，整个服务对外服务的端口也是8080。

1.进入Kubernetes集群管理控制台界面：https://cs.console.aliyun.com/#/k8s/cluster/list
2.选在刚才创建的Kubernetes集群，点击“控制台”链接：

3.进入Kubernetes集群的控制台页面后，点击左边菜单栏的“服务”按钮，进入服务页面后，点击右上角的“创建”按钮进入创建页面：

4.进入创建页面后，点击使用文本创建按钮，输入下面的资源编排文本点击上传按钮进行创建：

apiVersion: extensions/v1beta1
kind: Deployment
metadata:
  name: tomcat-demo
spec:
  replicas: 6
  selector:
    matchLabels:
      app: tomcat-demo
  template:
    metadata:
      labels:
        app: tomcat-demo
    spec:
      containers:
      - name: tomcat-demo
        image: tomcat:latest
        ports:
        - containerPort: 8080

---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: tomcat-demo
  annotations:
    service.beta.kubernetes.io/alicloud-loadbalancer-address-type: intranet
spec:
  ports:
  - port: 8080
    targetPort: 8080
    name: tomcat-demo
  selector:
    app: tomcat-demo
  type: LoadBalancer

对这段编排模板创建文本做下解释：

1. 第一段是使用最新的Tomcat镜像创建6个容器的意思，容器的服务端口是8080；
2. 第二段是将所有标签为“tomcat-demo”的容器，建立一个服务。服务使用内网SLB对外提供服务。

另外，所有资源编排的模板执行都可以在“容器服务”，使用模板这个页面去执行部署，在这个页面有所有的资源模板，可以改后即发：

好了，目前为止，我们已经创建了一个Kubernetes集群，并且在这个集群下面创建了六个容器，每个容器上面跑着一个最新的Tomcat。这六个容器组成一个服务，使用内网SLB对内网提供服务。我们可以进入服务详情页面看到整个服务的运行情况：

需要注意的是，我们外部服务的地址是一个VPC地址，是不可以直接在API网关上配置的，下面我们看看对于VPC的内网地址如何在API网关上配置。

4.2 在API网关创建Kubernets集群的API

4.2.1 创建VPC授权

API网关如果要访问VPC内的SLB，需要增加VPC网络的授权，首先我们需要准备VPC的标识和内网SLB的示例ID，我们可以在VPC控制台获取：

1.登录VPC控制台（vpcnext.console.aliyun.com），找到刚才创建Kubernetes服务时自动创建的VPC，点击进去查看详情，我们可以在这个页面看到VPC的标识：

2.我们点击SLB实例，进入SLB列表页面，然后点击进入SLB实例详情页面，我们可以在这个页面找到SLB的实例ID:

好了，目前我们已经获取到了VPC的ID和SLB的实例ID,下面我们来创建API网关的授权：

3.进入API网关授权页面：https://apigateway.console.aliyun.com/#/cn-beijing/vpcAccess/list ，点击右上角的创建授权按钮，弹出创建VPC授权的小页面，将刚才查询到的VPC标识和SLB实例ID填入到对应的内容中：

点击确认按钮后，授权关系就创建好了。

4.2.1 创建API

在API网关控制台创建API的时候，后端服务这块，我们需要选择刚才创建的VPC授权关系，然后API的请求就会直接发送到刚才创建的内网SLB上去了。

API定义的其他字段的描述请参阅文档：
https://help.aliyun.com/document_detail/29478.html

4.3 调用测试

API建立好了以后，我们把API发布到线上就可以使用API网关的测试工具进行测试，看看能否将请求发送到刚才创建的Kubernetes集群中去。
我们进入刚才创建好的API的详情页面，点击左侧菜单中的调试API，进入调试页面。在调试页面填写好相应的参数，点击“发起请求”按钮。

我们可以看到，请求发送到了Kubernetes的集群中的容器中，并且收到了容器中tomcate的200的应答。

5 总结

让我们总结一下本文的内容，在前三节中，我们描述了Kubernetes集群和API网关的各项能力，并且画出了结合他俩作为后端应用服务生产的架构图。我们结合API网关+Kubernetes集群的架构替代了传统的Nginx(Ecs)+Tomcat(Ecs)（如下图），让系统具备了动态伸缩，动态路由，支持多协议接入，SDK自动生成，双向通信等各项能力，成为可用性更高，更灵活，更可靠的一套架构。

在最后一节，我们描述了在阿里云的公有云如何创建一整套API网关加Kubernetes的流程，关键点在于Kubernetes集群通过VPC中的SLB结合容器做服务发现，API网关绑定VPC中的SLB，将所有请求发送到SLB上。下面我们再总结一下：

1. 创建一个Kubernetes的集群；
2. 使用资源编排命令，在Kubernetes集群中创建六个运行这最新版本的Tomcat的容器，并且基于这六个容器创建一个VPC内负载均衡（SLB）的服务；
3. 到VPC内找到VPC的ID和SLB的实例ID，在API网关创建一个VPC授权；
4. 在API网关创建一些列API，后端服务使用刚才创建的VPC授权。这些API的请求将发送到Kubernetes集群的SLB上，由SLB分发给容器内部的Tomcat服务上。