API Gateway: Ihr Tor zur modernen Anwendungsarchitektur

Sesam, öffne dich! In einer Welt, in der Microservices und APIs das Rückgrat digitaler Transformationen bilden, spielen API Gateways eine entscheidende Rolle. Sie fungieren als zentrale Schaltstellen, die Anfragen von Clients effizient zu den richtigen Backend-Diensten leiten und die Performance optimieren. Erfahren Sie in unserem Artikel, wie API Gateways funktionieren, welche Herausforderungen sie lösen und welche Arten es gibt. Mit unserem Tutorial für MuleSofts Anypoint Flex Gateway werden Sie Teil der modernen Softwarearchitektur.

Das erwartet Sie in diesem Artikel: 

• Was ist ein API Gateway?
• Wie funktioniert ein API Gateway?
• Welche Herausforderungen und Probleme löst ein API Gateway?
• Welche Arten von API Gateways gibt es?
• API Gateway in der Praxis: So verwenden Sie MuleSofts Anypoint Flex Gateway
• Fazit: API Gateway richtig einsetzen und profitieren

Was ist ein API Gateway?

Ein API Gateway ist ein wesentlicher Bestandteil moderner Anwendungsarchitekturen, insbesondere im Kontext von Microservices. API steht für Application Programming Interface, auf Deutsch: Programmierschnittstelle. Es handelt sich um einen Server, der als einheitlicher Einstiegspunkt für Anfragen an eine Gruppe von Backend-Diensten fungiert. 

Wie funktioniert ein API Gateway?

Ein API Gateway funktioniert ähnlich wie ein Hoftor. Der Client klopft am Tor und fragt bestimmte Daten an. Hinter dem Tor wartet der Backend-Dienst. Die vom Client angefragten Daten werden nach der Anfrage gesammelt und an das Tor gebracht. Dabei bleiben die Abläufe hinter dem Tor für den Client unsichtbar. 

Architektur und Funktionen eines API Gateways

Von Eingangsverkehr bis Response Handling – wir geben Ihnen einen Überblick über die Funktionen eines API Gateways.

Eingangsverkehr

Alle Anfragen von Clients gehen zuerst an das API Gateway. Dies schafft einen einzigen Zugangspunkt für alle Client-Anfragen, anstatt dass die Clients direkt mit den einzelnen Microservices kommunizieren.

Anfragen-Routing

Das API Gateway analysiert die eingehenden Anfragen und leitet sie an den entsprechenden Microservice weiter. Dies basiert auf der URL, dem HTTP-Methoden-Typ (GET, POST, PUT, DELETE etc.), und anderen Parametern. Das Routing ermöglicht eine flexible Verteilung der Anfragen auf die richtigen Dienste.

Sicherheitskontrollen

Das API Gateway überprüft, ob der Client über die erforderlichen Berechtigungen verfügt, um die angeforderten Ressourcen zu nutzen. Dies kann über verschiedene Authentifizierungsmethoden erfolgen, wie OAuth, JWT, API-Schlüssel, etc.

Nach der Authentifizierung stellt das API Gateway sicher, dass der authentifizierte Client die nötigen Zugriffsrechte auf die spezifischen Ressourcen hat.

Datenumwandlung

Das API Gateway kann Datenformate konvertieren, zum Beispiel von XML zu JSON oder umgekehrt. Es kann auch Protokolle übersetzen, zum Beispiel von HTTP zu WebSocket, um die Interoperabilität zwischen verschiedenen Systemen zu gewährleisten.

Lastverteilung und Skalierung

Das API Gateway verteilt eingehende Anfragen auf mehrere Instanzen eines Microservice, um die Last gleichmäßig zu verteilen und die Skalierbarkeit zu erhöhen. Dies trägt dazu bei, die Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit der Dienste zu verbessern.

Caching

Durch das Zwischenspeichern von Antworten auf häufige Anfragen kann das API Gateway die Antwortzeiten verbessern und die Belastung der Backend-Dienste reduzieren.

Rate Limiting und Throttling

Das API Gateway kann die Anzahl der Anfragen, die ein Client in einem bestimmten Zeitraum senden darf, begrenzen, um Missbrauch zu verhindern und die Ressourcen effizient zu verwalten. Throttling hilft, Überlastungen zu vermeiden und die Dienstqualität aufrechtzuerhalten.

Monitoring und Logging

Das API Gateway protokolliert alle Anfragen und Antworten, sammelt Metriken und überwacht die API-Nutzung. Diese Daten sind entscheidend für das Debugging, die Leistungsmessung und das Sicherheitsmanagement.

Response Handling

Nach Verarbeitung durch die Backend-Dienste leitet das API Gateway die Antworten zurück an die Clients. Es kann auch zusätzliche Schritte ausführen, wie die Zusammenführung von Antworten aus mehreren Microservices oder die Transformation der Antwortdaten.

Beispiel eines typischen Workflows

Eine Anfrage wurde gesendet. Und jetzt? Bei einem API Gateway startete der folgende Workflow: 

• Client-Anfrage: Ein:e Benutzer:in sendet eine Anfrage über eine Mobile App an das API Gateway, um die Details eines Produkts abzurufen.
• Routing: Das API Gateway überprüft die Anfrage und leitet sie an den zuständigen Microservice (z. B. den Produktkatalog-Service) weiter.
• Authentifizierung und Autorisierung: Das Gateway authentifiziert den:die Benutzer:in und überprüft, ob er oder sie die Berechtigung hat, die Produktinformationen abzurufen.
• Anfrageverarbeitung: Der Produktkatalog-Service verarbeitet die Anfrage und sendet die Produktdetails zurück an das API Gateway.
• Datenumwandlung: Falls notwendig, wandelt das API Gateway die Daten in ein geeignetes Format um.
• Antwort an den Client: Das API Gateway sendet die Produktdetails an die Mobile App zurück.

Vorteile des API-Gateway-Ansatzes

Die Vorteile der API-Gateway-Funktionen lassen sich folgendermaßen zusammenfassen: 

• Zentralisierte Verwaltung: Ein einziger Einstiegspunkt für alle API-Anfragen erleichtert die Verwaltung und Überwachung.
• Sicherheitsverbesserung: Zentrale Implementierung von Sicherheitsmechanismen verbessert den Schutz der APIs.
• Performance-Optimierung: Caching, Lastverteilung und andere Optimierungen verbessern die Reaktionszeiten und Zuverlässigkeit.

Ein API Gateway ist somit ein vielseitiges und leistungsfähiges Werkzeug, das die Kommunikation zwischen Clients und Microservices vereinfacht und optimiert, während es gleichzeitig die Verwaltung und Sicherheit verbessert.

Welche Herausforderungen und Probleme löst ein API Gateway?

Ein API Gateway adressiert und löst eine Vielzahl von Herausforderungen und Problemen, die in modernen Anwendungsarchitekturen, insbesondere bei der Nutzung von Microservices, auftreten. Wir stellen Ihnen die wichtigsten Lösungen vor, die ein API Gateway bietet.

#1 Komplexität der Kommunikation

Herausforderung: Die direkte Kommunikation zwischen Clients und zahlreichen Microservices kann komplex und schwierig zu verwalten sein.

Lösung: Ein API Gateway bietet einen einheitlichen Einstiegspunkt, der die Komplexität reduziert, indem es die Anfragen der Clients verarbeitet und an die entsprechenden Microservices weiterleitet.

#2 Sicherheit und Zugangskontrolle

Herausforderung: Sicherzustellen, dass nur autorisierte Benutzer auf bestimmte Dienste zugreifen können, ist essentiell, aber herausfordernd.

Lösung: Authentifizierungs- und Autorisierungsmechanismen werden mit API Gateways zentral implementiert, um den Zugang zu den Diensten zu kontrollieren und zu sichern.

#3 Lastverteilung und Skalierbarkeit

Herausforderung: Gleichmäßige Verteilung der Last und effiziente Skalierung der Dienste.

Lösung: Ein API Gateway bietet Lastverteilungsfunktionen, die sicherstellen, dass die Anfragen gleichmäßig auf die verfügbaren Ressourcen verteilt werden, was die Skalierbarkeit und Zuverlässigkeit der Dienste erhöht.

#4 Datenumwandlung und Protokollübersetzung

Herausforderung: Unterschiedliche Dienste verwenden unterschiedliche Datenformate und Kommunikationsprotokolle.

Lösung: Mithilfe eines API Gateways werden Anfragen und Antworten transformiert oder zwischen verschiedenen Protokollen wie HTTP und gRPC konvertiert.

#5 Sicherheitsüberprüfung und Schutz vor Angriffen

Herausforderung: Schutz vor bösartigen Anfragen und DDoS-Angriffen.

Lösung: Sicherheitsmechanismen wie Rate Limiting, IP-Whitelisting, SSL/TLS-Verschlüsselung und Schutz vor DDoS-Angriffen werden durch das API Gateway implementiert.

#6 API-Verwaltung und Monitoring

Herausforderung: Überwachung der API-Nutzung und Leistung in Echtzeit.

Lösung: Ein API Gateway sammelt und analysiert Metriken und Logs, die für das Monitoring und die Fehlerbehebung notwendig sind, und bietet Einblicke in die API-Leistung und -Nutzung.

#7 Caching und Performance-Optimierung

Herausforderung: Verbesserung der Reaktionszeiten und Reduzierung der Last auf Backend-Dienste.

Lösung: Häufig angefragte Daten werden zwischengespeichert, was die Antwortzeiten verbessert und die Belastung der Backend-Dienste reduziert.

#8 Service Discovery und dynamische Skalierung

Herausforderung: Dynamisches Auffinden und Verwalten von Diensten in einer verteilten Umgebung.

Lösung: Ein API Gateway kann in Service-Discovery-Systeme integriert werden, um dynamisch verfügbare Dienste zu ermitteln und zu verwalten.

#9 API-Versionierung und Kompatibilität

Herausforderung: Verwaltung von verschiedenen API-Versionen und Sicherstellung der Abwärtskompatibilität.

Lösung: Die Versionierung von APIs wird unterstützt, was eine reibungslose Migration zwischen verschiedenen API-Versionen ermöglicht.

#10 Fehlerbehandlung und -weiterleitung

Herausforderung: Umgang mit Fehlern und deren Weiterleitung an die entsprechenden Stellen.

Lösung: Ein API Gateway kann Fehler erkennen, behandeln und benutzerdefinierte Fehlermeldungen zurückgeben, sowie Wiederholungslogik und Circuit Breaker implementieren.

#11 Verkehrsmanagement und Priorisierung

Herausforderung: Steuerung des Datenverkehrs und Priorisierung bestimmter Anfragen.

Lösung: Das Verkehrsmanagement und die Priorisierung von Anfragen basierend auf vordefinierten Richtlinien werden durch ein API Gateway unterstützt.

#12 Integration und Orchestrierung

Herausforderung: Integration verschiedener Dienste und Orchestrierung komplexer Geschäftsprozesse.

Lösung: Ein API Gateway kann die Integration und Orchestrierung von Anfragen über mehrere Dienste hinweg unterstützen, indem es API-Komposition und Aggregation ermöglicht.

Welche Arten von API Gateways gibt es?

Es gibt verschiedene Arten von API Gateways, die sich in ihrer Implementierung, ihrem Bereitstellungsmodell und ihren speziellen Funktionen unterscheiden. Hier sind die gängigsten Arten von API Gateways:

• Cloud-basierte API Gateways: werden von Cloud-Anbietern als Managed Services angeboten.
• On-Premises API Gateways: werden in lokalen Rechenzentren bereitgestellt und betrieben.
• Open-Source API Gateways: sind quelloffen und können von der Entwicklergemeinschaft genutzt und angepasst werden.
• Hybrid API Gateways: bieten eine Kombination aus Cloud- und On-Premises-Funktionen, um eine flexible Bereitstellung zu ermöglichen.
• Microservice API Gateways: Speziell für Microservices-Architekturen entwickelt, bieten diese Gateways spezifische Funktionen zur Unterstützung von Microservices.
• Event-basierte API Gateways: sind darauf ausgelegt, Ereignisse (Events) zu verarbeiten und API-Aufrufe basierend auf diesen Ereignissen zu steuern.
• GraphQL API Gateways: sind speziell für die Verwaltung und Orchestrierung von GraphQL-Anfragen konzipiert.
• Edge API Gateways: werden nahe am Client oder an den Netzwerkrändern bereitgestellt, um die Latenz zu reduzieren und die Leistung zu verbessern.

Jede dieser Arten von API Gateways bietet spezifische Vorteile und ist für unterschiedliche Anwendungsfälle und Architekturen geeignet. Die Auswahl des passenden API Gateways hängt von Ihren spezifischen Anforderungen, der Infrastruktur und Ihren bevorzugten Bereitstellungsmodellen ab.

API Gateway in der Praxis: So verwenden Sie MuleSofts Anypoint Flex Gateway

In diesem Tutorial geben wir Ihnen einen Überblick über das Anypoint Flex Gateway von MuleSoft. Bitte beachten Sie, dass es sich hierbei nicht um ein technisches Tutorial handelt. Es ist als eine Einführung in das Produkt gedacht. Wir geben

• einen Überblick über die Funktionsweise von Flex Gateway,
• ein Beispiel für die Konfiguration im verbundenen Modus und 
• einen Überblick über die Anwendung von Richtlinien im API Manager.

Was ist Anypoint Flex Gateway?

Anypoint Flex Gateway ist das neue ultraschnelle Gateway von MuleSoft, das entwickelt wurde, um APIs überall zu verwalten und zu sichern. Das Gateway ist so konzipiert, dass es die Leistung liefert, die für die anspruchsvollsten Anwendungen erforderlich ist, und gleichzeitig Sicherheit und Verwaltung auf Unternehmensniveau bietet.

Gut zu wissen: Forrester errechnete, dass Sie für jeden heute in MuleSoft investierten US-Dollar innerhalb von 3 Jahren eine Rendite von 5,45 US-Dollar erzielen.

Sie können das Gateway auf zwei Arten konfigurieren: im verbundenen Modus über die Web-Benutzeroberfläche der Anypoint Plattform oder lokal zur Verwaltung von APIs in privaten Umgebungen.

Konfigurieren von Anypoint Flex Gateway im angeschlossenen Modus

Werfen wir einen Blick auf die Konfiguration von Flex Gateway im verbundenen Modus. Sie können Flex Gateway als Linux-Dienst, als Docker-Container oder als Kubernetes-Ingress-Controller bereitstellen und ausführen. Alle Einrichtungsbefehle für die Bereitstellung von Flex Gateway sind im Runtime Manager verfügbar. Kopieren Sie zur Installation einfach die Befehle und fügen Sie sie in Ihr Terminal ein, um Flex Gateway schnell zu registrieren, bereitzustellen und zu starten.

Nach der Registrierung und Konfiguration wird das Gateway im Runtime Manager als verbunden angezeigt. Dann können Sie zum API-Manager gehen, um jede API zu verwalten und zu sichern.

Wenn Sie Flex Gateway über den API Manager eine neue API hinzufügen möchten, können Sie entweder aus Exchange importieren oder eine neue API erstellen.

Sobald Sie die Spezifikation hochgeladen haben, erkennt der API Manager die URL der Backend-Implementierung und ermöglicht Ihnen, Änderungen an Ihrer Gateway-Konfiguration vorzunehmen.

Nachdem Sie die Konfiguration überprüft haben, stellen Sie sie einfach auf dem Gateway bereit.

Der gesamte Datenverkehr zum Backend wird jetzt über Flex Gateway geleitet. Sie erhalten detaillierte Analyse- und Telemetriedaten für jede eingesetzte API.

Richtlinien in API Manager anwenden 

Es ist einfach, Richtlinien über den API Manager anzuwenden. Es gibt mehrere vorgefertigte Richtlinien für Compliance, Servicequalität, Sicherheit und Fehlerbehebung, die häufig mit APIs verwendet werden.

Wenden Sie dafür eine Ratenbegrenzungsrichtlinie an:

Nach dem Hinzufügen wendet Flex Gateway die Richtlinie sofort und ohne Ausfallzeiten oder Unterbrechungen auf die API an. Wenn wir die API aufrufen, wird die Meldung zur Ratenbegrenzung nach ein paar Anfragen zurückgegeben.

Jetzt können Sie Anypoint Flex Gateway zur Verwaltung von APIs einsetzen, unabhängig von Architekturmustern oder der Art der Umgebung. Es ist flexibel für alle Anwendungsfälle oder Architekturen, was uns zu unserem Namen inspiriert hat: Anypoint Flex Gateway.

Fazit: API Gateway richtig einsetzen und profitieren

Wir stellen fest: API Gateways sind unverzichtbare Werkzeuge in der modernen Softwarearchitektur. Sie bieten nicht nur eine effiziente und sichere Methode zur Verwaltung von API-Aufrufen, sondern verbessern auch die Leistung und Skalierbarkeit von Anwendungen. Durch die Zentralisierung von Funktionen wie Authentifizierung, Lastverteilung und Datenumwandlung ermöglichen API Gateways eine reibungslose Kommunikation zwischen Clients und Microservices. 

Ob in der Cloud, On-Premises oder als Hybridlösung wie Anypoint Flex Gateway – API Gateways sind der Schlüssel zur erfolgreichen Implementierung und Verwaltung komplexer Anwendungslandschaften. Sie sind ein wesentliches Element für die Digitalisierung und die Integration von Services, die Sie und Ihr Unternehmen zukunftssicher und wettbewerbsfähig machen.