API 在我們的數(shù)字世界中發(fā)揮著關(guān)鍵的作用，使各種不同的應(yīng)用能夠相互通信。然而，這些 API 的可靠性是保證依賴它們的應(yīng)用程序功能正常、性能穩(wěn)定的關(guān)鍵因素。本文，我們將探討提高 API 可靠性的五種主要策略。

1.全面測(cè)試

要確保 API 的可靠性，第一步是進(jìn)行全面的測(cè)試。需要進(jìn)行的測(cè)試包括：功能測(cè)試以驗(yàn)證 API 的正確運(yùn)行，集成測(cè)試以確保 API 能與其他系統(tǒng)正常協(xié)同，以及負(fù)載測(cè)試以理解 API 在大規(guī)模使用下的表現(xiàn)。

自動(dòng)化測(cè)試能在開(kāi)發(fā)周期的早期發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，回歸測(cè)試能保證新的修改不會(huì)對(duì)現(xiàn)有功能造成破壞。使用虛擬化或模擬技術(shù)可以模擬 API 依賴，進(jìn)行更深度的測(cè)試。此外，為了確保 API 的提供者和消費(fèi)者都能滿足約定的接口，契約測(cè)試非常重要。

下面我們將使用 Go 的內(nèi)置?testing?包，通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的例子對(duì)一個(gè)假設(shè)的 API 端點(diǎn)（用于訪問(wèn) API 的 URI）進(jìn)行測(cè)試。

假設(shè)我們有一個(gè)端點(diǎn)?GET /users/{id}?，用于返回用戶的詳細(xì)信息。

下面是我們可能編寫的測(cè)試代碼：

package main

import (
"net/http"
"net/http/httptest"
"testing"
)

// 這是一個(gè)簡(jiǎn)化的實(shí)際處理器函數(shù)示例
func UserHandler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
// ... 處理器邏輯
}

func TestUserHandler(t *testing.T) {
req, err := http.NewRequest("GET", "/users/1", nil)
if err != nil {
t.Fatal(err)
}

rr := httptest.NewRecorder()
handler := http.HandlerFunc(UserHandler)

handler.ServeHTTP(rr, req)

if status := rr.Code; status != http.StatusOK {
t.Errorf("handler returned wrong status code: got %v want %v",
status, http.StatusOK)
}

// 你還可以檢查響應(yīng)體是否符合預(yù)期的輸出
expected := `{"id": "1", "name": "John Doe"}`
if rr.Body.String() != expected {
t.Errorf("handler returned unexpected body: got %v want %v",
rr.Body.String(), expected)
}
}

這個(gè)測(cè)試創(chuàng)建了一個(gè)新的 HTTP 請(qǐng)求，模擬了對(duì)我們的??/users/{id}?端點(diǎn)的調(diào)用，然后把請(qǐng)求傳遞給了處理器函數(shù)。測(cè)試會(huì)檢查響應(yīng)狀態(tài)是否為??200 OK（即我們期望的成功請(qǐng)求應(yīng)返回的結(jié)果）以及響應(yīng)體是否與預(yù)期的輸出一致。

這個(gè)例子只是一個(gè)簡(jiǎn)單的示例，在實(shí)際應(yīng)用中，你可能會(huì)面臨更復(fù)雜的場(chǎng)景，包括測(cè)試各種邊界條件、錯(cuò)誤路徑等。此外，net/http/httptest?包提供了許多用于測(cè)試 HTTP 客戶端和服務(wù)器的工具。

總之，你可以結(jié)合單元測(cè)試、性能測(cè)試和持續(xù)的集成測(cè)試，為你的 API 構(gòu)建一個(gè)全面的測(cè)試套件。

單元測(cè)試的目的是確保你的 API 中每個(gè)組件的正確性。它通過(guò)驗(yàn)證每個(gè)部分的功能和隔離它們，使得你可以在早期發(fā)現(xiàn)并糾正問(wèn)題。單元測(cè)試通常通過(guò)模擬依賴項(xiàng)并獨(dú)立測(cè)試函數(shù)來(lái)完成。在 Go 語(yǔ)言中，可以利用諸如?testify?等包來(lái)達(dá)成這一目標(biāo)。

性能測(cè)試則是為了在高流量的情況下對(duì) API 進(jìn)行壓力測(cè)試。這種測(cè)試有助于你確定系統(tǒng)在高負(fù)載情況下的表現(xiàn)，識(shí)別瓶頸，并確保 API 能處理真實(shí)世界的使用情況。性能測(cè)試可以使用?JMeter?或Gatling?等工具進(jìn)行。

最后，持續(xù)集成測(cè)試則通過(guò)模擬用戶或客戶端對(duì) API 進(jìn)行一系列連續(xù)操作，來(lái)測(cè)試系統(tǒng)的工作流程。這類測(cè)試能夠提供對(duì)端到端工作流程、潛在的障礙或延遲，以及整體用戶體驗(yàn)的深入理解。這個(gè)過(guò)程可以自動(dòng)化并集成到你的 CI/CD 流程中，使得你可以持續(xù)監(jiān)控并及時(shí)反饋任何代碼更改的影響。

通過(guò)實(shí)施包括功能測(cè)試、單元測(cè)試、性能測(cè)試和持續(xù)合成測(cè)試在內(nèi)的全面的測(cè)試策略，你可以確保你的 API 不僅穩(wěn)定且高性能，還能為使用者提供無(wú)縫的體驗(yàn)。而在問(wèn)題出現(xiàn)時(shí)，這種多元化的測(cè)試方法可以幫助你快速定位并解決問(wèn)題的根源。

2.版本控制

在維護(hù)軟件系統(tǒng)的穩(wěn)定性方面，API 版本管理扮演了核心角色。隨著時(shí)間推移，API 可能會(huì)隨著需求變化和優(yōu)化，如果沒(méi)有適當(dāng)?shù)陌姹竟芾?，可能?huì)對(duì)現(xiàn)有的客戶端應(yīng)用造成破壞。這就是 API 版本管理的關(guān)鍵所在。通過(guò)維護(hù) API 的各個(gè)版本，你可以在引入新功能和優(yōu)化的同時(shí)，確保不影響使用舊版本 API 的應(yīng)用。

這種策略提升了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，因?yàn)榧词?API 經(jīng)過(guò)改動(dòng)和優(yōu)化，客戶端應(yīng)用依然可以穩(wěn)定運(yùn)行。它讓開(kāi)發(fā)者能夠部署 API 更新，而不需要擔(dān)心這些變化會(huì)對(duì)正在運(yùn)行的應(yīng)用造成破壞，保障了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和正常運(yùn)行。

保持向后兼容性是實(shí)現(xiàn) API 穩(wěn)定性的關(guān)鍵一環(huán)，也就是說(shuō)，新系統(tǒng)應(yīng)能與舊版 API 兼容。即使新的版本發(fā)布，使用舊 API 版本的應(yīng)用依然可以正常運(yùn)行。這避免破壞用戶體驗(yàn)，并給了開(kāi)發(fā)者足夠的時(shí)間，讓他們可以按照自己的節(jié)奏更新應(yīng)用以適應(yīng)新的 API ，而不是為了防止應(yīng)用出錯(cuò)而被迫升級(jí)。這樣做，有助于創(chuàng)建一個(gè)整體上更穩(wěn)定、更強(qiáng)大和更具有彈性的系統(tǒng)。

示例

在 Go 語(yǔ)言中，我們可以使用多種方式來(lái)進(jìn)行 API 的版本管理。

下面這個(gè)例子展示了如何通過(guò)在 URL 中嵌入 API 版本實(shí)現(xiàn)版本管理，這種方法通常被稱為"路徑版本控制"。

package main

import (
"fmt"
"net/http"
)

func handleRequest(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
  switch r.URL.Path {
case "/v1/users":
fmt.Fprintf(w, "You've hit the version 1 of the users API!")
case "/v2/users":
fmt.Fprintf(w, "You've hit the version 2 of the users API!")
default:
http.NotFound(w, r)
}
}

func main() {
http.HandleFunc("/", handleRequest)
http.ListenAndServe(":8080", nil)
}

在這個(gè)例子中，我們定義了一個(gè)處理函數(shù)，它根據(jù)請(qǐng)求的 URL 路徑來(lái)匹配響應(yīng)的代碼。當(dāng)訪問(wèn) "/v1/users" 路徑時(shí)，我們認(rèn)為這是對(duì)我們 API 第一版本的請(qǐng)求。同樣地，"/v2/users" 則對(duì)應(yīng)我們 API 的第二個(gè)版本。通過(guò)添加更多的分支，你可以輕松地?cái)U(kuò)展這種模式以適應(yīng)更多版本和端點(diǎn)。

此外，你也可以通過(guò)自定義頭部或媒體類型版本管理（也稱為"內(nèi)容協(xié)商"）來(lái)實(shí)現(xiàn)版本管理。

不論你選擇何種版本管理策略，都應(yīng)為 API 的每個(gè)版本維護(hù)清晰且最新的文檔，這是一種良好的實(shí)踐。

但是，我們也需要謹(jǐn)慎使用版本管理。我們應(yīng)盡可能地保持向后兼容性，并提供清晰的文檔。文檔應(yīng)詳細(xì)說(shuō)明每個(gè)新版本中的變化，并提供廢棄舊版本的合理時(shí)間表。

3. 面向失敗設(shè)計(jì)

在理想情況下，API 始終能夠正確運(yùn)行。然而在實(shí)際操作中，出現(xiàn)失敗的情況并不罕見(jiàn)。在設(shè)計(jì) API 的過(guò)程中，我們需要考慮其容錯(cuò)能力，這可能涉及到諸如優(yōu)雅降級(jí)（即系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行但是功能有所縮減）和故障轉(zhuǎn)移機(jī)制（即出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)切換到備份系統(tǒng)）等策略。

將明確的錯(cuò)誤消息和代碼納入 API，能有助于應(yīng)用程序更好地理解問(wèn)題所在以及采取應(yīng)對(duì)策略。我們可以通過(guò)重試邏輯、速率限制和斷路器，讓系統(tǒng)從臨時(shí)性問(wèn)題中恢復(fù)，避免故障級(jí)聯(lián)。

下圖顯示了應(yīng)對(duì)各種故障類型的操作方法：

示例：斷路器模式

在斷路器模式中，Go 語(yǔ)言有一個(gè)叫?go-hystrix?的熱門庫(kù)，該庫(kù)專注于延遲和容錯(cuò)處理。它主要是在服務(wù)停止時(shí)，通過(guò)快速失敗阻止故障級(jí)聯(lián)。以下是一個(gè)基本示例：

package main

import (
"github.com/afex/hystrix-go/hystrix"
"log"
"net/http"
"errors"
)

func main() {
hystrix.ConfigureCommand("my_command", hystrix.CommandConfig{
Timeout:               1000,
MaxConcurrentRequests: 100,
ErrorPercentThreshold: 25,
})

http.HandleFunc("/", func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
err := hystrix.Do("my_command", func() error {
// 調(diào)用其他服務(wù)
return nil
}, nil)

if err != nil {
log.Printf("Failed to talk to other services: %v", err)
http.Error(w, "Failed to talk to other services", http.StatusInternalServerError)
}
})

log.Fatal(http.ListenAndServe(":1234", nil))
}

在上述示例中，我們將一個(gè)命令封裝在?hystrix.Do()?中。如果基于我們?cè)O(shè)置的參數(shù)，傳入?Do()?的函數(shù)失敗或超時(shí)，斷路器就會(huì)被觸發(fā)，后續(xù)的調(diào)用將會(huì)立即失敗，而不再調(diào)用該函數(shù)。

請(qǐng)注意，這只是一個(gè)基本的示例，實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景將涉及更多復(fù)雜的用法，需要針對(duì)這個(gè)庫(kù)以及其他的彈性實(shí)用程序庫(kù)涉及的各種參數(shù)進(jìn)行細(xì)致調(diào)整。請(qǐng)務(wù)必閱讀各種庫(kù)的文檔，深入理解如何在你的代碼中有效地使用它們。

4. 監(jiān)控與分析

實(shí)時(shí)監(jiān)控與及時(shí)分析對(duì)于保證 API 的穩(wěn)定性至關(guān)重要。執(zhí)行一套全面的 API 監(jiān)控策略可以包括對(duì)運(yùn)行時(shí)間、性能以及錯(cuò)誤的檢測(cè)，這有助于我們?cè)趩?wèn)題擴(kuò)散影響用戶前，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理。

同時(shí)，深入分析 API 的使用模式可以讓我們得到重要的洞察。了解到高峰負(fù)載時(shí)段、最常使用的端點(diǎn)以及其他使用詳情后，您就可以主動(dòng)地找出可能存在的弱點(diǎn)，并據(jù)此進(jìn)行 API 優(yōu)化。

選擇正確的指標(biāo)去追蹤，對(duì)于了解你的 API 的健康狀態(tài)和性能至關(guān)重要。以下是一些需要考慮的關(guān)鍵指標(biāo)：

1.吞吐量：您的 API 單位時(shí)間內(nèi)處理的請(qǐng)求數(shù)量，可以進(jìn)一步分為端點(diǎn)、HTTP 方法（如 GET、POST、PUT、DELETE 等）或響應(yīng)狀態(tài)碼。

2.錯(cuò)誤率：單位時(shí)間內(nèi)的錯(cuò)誤響應(yīng)數(shù)量，通常是指含有 4xx 或 5xx 狀態(tài)碼的響應(yīng)。同吞吐量一樣，這個(gè)指標(biāo)也可以按端點(diǎn)、HTTP 方法或具體的狀態(tài)碼進(jìn)行細(xì)分。

3.延遲：處理一個(gè)請(qǐng)求所需的時(shí)間，通常以一系列百分位數(shù)（如第 50、95 和 99 百分位）來(lái)追蹤，這可以幫助您了解典型和極端情況下的性能表現(xiàn)。您可能需要針對(duì)不同的端點(diǎn)或 HTTP 方法單獨(dú)追蹤此項(xiàng)。

4.流量：發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)量，可以按端點(diǎn)、HTTP 方法或響應(yīng)狀態(tài)碼進(jìn)行細(xì)分。

5.可用性：您的 API 正常運(yùn)行并能夠處理請(qǐng)求的時(shí)間占比，可以作為一個(gè)整體進(jìn)行測(cè)量，或者針對(duì)每一個(gè)單獨(dú)的端點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量。

6.飽和度：系統(tǒng)達(dá)到最大容量的程度，這可以通過(guò)測(cè)量 CPU 使用率、內(nèi)存使用率、磁盤 I/O 或其他可能限制系統(tǒng)處理更多負(fù)載的資源來(lái)了解。

7.斷路器觸發(fā)：如果您使用斷路器模式處理故障，您可能需要追蹤斷路器被觸發(fā)的頻率，這可以幫助您了解 API 或其依賴項(xiàng)失敗的頻率。

請(qǐng)記住，根據(jù)你的 API 特性和應(yīng)用需求，選擇追蹤的具體指標(biāo)可能會(huì)有所不同。關(guān)鍵是要選擇那些能為你提供有意義的 API 健康狀況和性能洞察力的指標(biāo)。

以 Prometheus 為例：

Prometheus?是一款內(nèi)建客戶端庫(kù)的開(kāi)源系統(tǒng)監(jiān)控和警告工具包，它支持用各種語(yǔ)言度量您的服務(wù)。下面就是一個(gè)示例，說(shuō)明如何使用 Go 客戶端庫(kù)在 HTTP 端點(diǎn)上展示指標(biāo)。

我們將使用 Prometheus 的 Go?客戶端?來(lái)展示和創(chuàng)建這些指標(biāo)。

package main


import (
"net/http"


"github.com/prometheus/client_golang/prometheus"
"github.com/prometheus/client_golang/prometheus/promhttp"
)


var (
httpRequestsTotal = prometheus.NewCounterVec(
prometheus.CounterOpts{
Name: "http_requests_total",
Help: "Number of HTTP requests",
},
[]string{"path"},
)


httpRequestDuration = prometheus.NewSummaryVec(
prometheus.SummaryOpts{
Name: "http_request_duration_seconds",
Help: "Duration of HTTP requests in seconds",
},
[]string{"path"},
)
)


func init() {
// Register the metrics.
prometheus.MustRegister(httpRequestsTotal)
prometheus.MustRegister(httpRequestDuration)
}


func handler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
// Increment the counter for the received requests.
httpRequestsTotal.WithLabelValues(r.URL.Path).Inc()


// Measure the time it took to serve the request.
timer := prometheus.NewTimer(httpRequestDuration.WithLabelValues(r.URL.Path))
defer timer.ObserveDuration()


// Handle the request.
w.Write([]byte("Hello, world!"))
}


func main() {


http.HandleFunc("/", handler)


// Expose the registered metrics via HTTP.
http.Handle("/metrics", promhttp.Handler())
http.ListenAndServe(":8080", nil)
}

在這個(gè)例子中，我們創(chuàng)建并注冊(cè)了兩個(gè)指標(biāo)：http_requests_total?和?http_request_duration_seconds。前者是一個(gè)計(jì)數(shù)器，每接收到一個(gè)請(qǐng)求就增加一次計(jì)數(shù)，后者是一個(gè)匯總指標(biāo)，用于記錄處理每個(gè)請(qǐng)求所花費(fèi)的時(shí)間。

然后，我們創(chuàng)建了一個(gè) HTTP 處理器，每處理一個(gè)請(qǐng)求，就會(huì)增加計(jì)數(shù)器并測(cè)量請(qǐng)求的執(zhí)行時(shí)長(zhǎng)。我們利用?promhttp.Handler()?在?/metrics?端點(diǎn)上展示這些指標(biāo)。

現(xiàn)在，只要你啟動(dòng)了服務(wù)器并向其發(fā)送請(qǐng)求，就可以通過(guò)訪問(wèn)?http://localhost:8080/metrics?或者使用工具如 curl 來(lái)查看這些指標(biāo)。

這只是一個(gè)基礎(chǔ)的示例，在實(shí)際應(yīng)用中，你可能會(huì)希望追蹤更多的指標(biāo)，并基于其他維度（如 HTTP 方法、響應(yīng)狀態(tài)碼等）對(duì)它們進(jìn)行細(xì)分。

5. 利用 API 網(wǎng)關(guān)

API 網(wǎng)關(guān)是一種強(qiáng)大的工具，能有效提升 API 的健壯性。作為系統(tǒng)的統(tǒng)一入口，API 網(wǎng)關(guān)能夠處理諸如路由、負(fù)載均衡、認(rèn)證、限流等多項(xiàng)功能。通過(guò)將這些問(wèn)題從 API 本體中抽離，你能更專注于業(yè)務(wù)邏輯，而非基礎(chǔ)設(shè)施。

另外，API 網(wǎng)關(guān)還可提供額外的彈性特性，如自動(dòng)故障轉(zhuǎn)移、為提高性能而對(duì)響應(yīng)進(jìn)行緩存，以及在高負(fù)載時(shí)對(duì)請(qǐng)求進(jìn)行緩沖或排隊(duì)。

下面列出了 API 網(wǎng)關(guān)能提供的部分功能，幫助你為技術(shù)棧選擇適合的 API 網(wǎng)關(guān)：

1. 請(qǐng)求路由：?API 網(wǎng)關(guān)可以依據(jù)請(qǐng)求中的路由信息將客戶端請(qǐng)求路由到合適的后端服務(wù)。
2. API 版本管理：?API 網(wǎng)關(guān)能管理多版本的 API，允許客戶端并行使用不同版本。
3. 限流：?為了避免請(qǐng)求過(guò)量淹沒(méi)后端服務(wù)，API 網(wǎng)關(guān)能夠限制某個(gè)或某組客戶端的請(qǐng)求速率。
4. 身份驗(yàn)證和授權(quán)：?API 網(wǎng)關(guān)通常處理客戶端請(qǐng)求的身份驗(yàn)證和授權(quán)，確保只有經(jīng)過(guò)驗(yàn)證并授權(quán)的請(qǐng)求才能到達(dá)后端服務(wù)。
5. API 密鑰管理：?API 網(wǎng)關(guān)通常管理 API 密鑰，這些密鑰用于跟蹤和控制 API 的使用方式。
6. 緩存：?為了提升性能并降低后端服務(wù)的負(fù)載，API 網(wǎng)關(guān)可以緩存后端服務(wù)的響應(yīng)，并在收到相同的請(qǐng)求時(shí)返回緩存的響應(yīng)。
7. 請(qǐng)求和響應(yīng)轉(zhuǎn)換：?API 網(wǎng)關(guān)可以將請(qǐng)求和響應(yīng)轉(zhuǎn)換為客戶端或后端服務(wù)所需的格式。
8. 熔斷器功能：?當(dāng)服務(wù)出現(xiàn)故障，API 網(wǎng)關(guān)可以通過(guò)將請(qǐng)求路由到正常運(yùn)行的服務(wù)來(lái)防止應(yīng)用程序崩潰。
9. 監(jiān)控和分析：?API 網(wǎng)關(guān)能收集 API 的使用和性能數(shù)據(jù)，用于分析、監(jiān)控和警報(bào)。
10. 安全策略：?API 網(wǎng)關(guān)可以執(zhí)行安全策略，如 IP 白名單，同時(shí)防止 SQL 注入、跨站腳本攻擊（XSS）等安全威脅。

以下是一些知名的開(kāi)源 API 網(wǎng)關(guān)：

1. Kong：Kong 是一個(gè)云原生、快速、可擴(kuò)展、分布式的微服務(wù)管理層（也稱為 API 網(wǎng)關(guān)或 API 中間件）。自 2015 年以來(lái)，它以開(kāi)源項(xiàng)目的形式存在，其核心功能是用 Lua 編寫的，并運(yùn)行在 Nginx 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器上。
2. Tyk：Tyk 是一個(gè)開(kāi)源的 API 網(wǎng)關(guān)，運(yùn)行速度快且可擴(kuò)展性強(qiáng)，既可以運(yùn)行在獨(dú)立服務(wù)器上，也可與已有的 Nginx 安裝進(jìn)行協(xié)同工作。
3. Express Gateway：Express Gateway 是一個(gè)基于 Express.js 構(gòu)建的微服務(wù) API 網(wǎng)關(guān)。該網(wǎng)關(guān)完全可擴(kuò)展，不依賴任何特定框架，能夠在短時(shí)間內(nèi)提供強(qiáng)大且可擴(kuò)展的解決方案。
4. KrakenD：KrakenD 是一個(gè)高性能的開(kāi)源 API 網(wǎng)關(guān)。KrakenD 消除了所有 SOA 架構(gòu)的復(fù)雜性，以支持應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)者快速發(fā)布新功能，同時(shí)保持出色的性能。

總的來(lái)說(shuō)，提升 API 的可靠性不是一項(xiàng)一次性任務(wù)，而是需要持續(xù)投入的工作。這包括嚴(yán)格的測(cè)試、精確的版本控制、遵循好的設(shè)計(jì)原則，智能地使用如 API 網(wǎng)關(guān)這樣的工具，以及持續(xù)的監(jiān)控和分析。有了這些策略，你就能構(gòu)建出能經(jīng)受住時(shí)間考驗(yàn)并為你的應(yīng)用程序提供可靠基礎(chǔ)的 API。

原文標(biāo)題：https://www.codereliant.io/5-ways-to-improve-your-api-reliability/

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太空電梯、MOSS、ChatGPT等，都預(yù)兆著2023年注定不會(huì)是平凡的一年。任何新的技術(shù)都值得推敲，我們應(yīng)要有這種敏感性。

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