背景：

饿了么随着业务量的增长，单个数据中心的容量无法支撑全部流量，同时传统机房冷备份方式的缺陷，促使饿了么异地多活应运而生；而作为多活重要组件之一的API-Router，扮演着客户端入口流量到后端机房路由的重要角色，当一个机房出现故障甚至宕机，可以实现机房快速切换。

设计目标：

1、入口流量可以根据sharding key规则路由到对应的机房（准确的说是ezone）；

2、配合机房切换规则，能实现流量的转移；

3、尽可能的实现高性能、高可用、高并发，保护后端服务、削峰填谷；

前两点，主要是API-Router所需要实现的主要功能；第三点，是面对饿了么业务体量成倍的上涨带来的挑战所需要解决的问题；因此，API-Router定位为一个HTTP反向代理和负载均衡器，在此基础上实现路由的分发。

一、流量路由实现篇：

API-Router根据业务分集群部署在云上，参考饿了么异地多活的整体架构，API-Router的物理架构如下，

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1、API-Router从Router控制台获取维护的每个域名的ezone到数据中心地址的映射关系；

2、API-Router将订阅GZS的关于shard到机房ezone的路由表；

3、API-Router在内存中，将请求头中的sharding key（地理位置、商户ID、订单ID），根据一套sharding规则，计算出shard；最常见的一种规则算法是，根据用户的经纬度，通过地里围栏算法，计算出相应的多边形，而这个多边形提前被分配了一个shard；

3、根据前3步，API-Router就拥有了sharding key-->shard-->ezone-->数据中心的映射表，最后将请求转发到对应的数据中心上；

流量转移的实现：

当后端机房故障时，API-Router会根据GZS主动推送的shard到ezone映射关系变更的消息，实现流量到ezone的切换，从而保证了服务的高可用；

二、技术实现篇：

API-Router采用了基于Netty的全后端异步非阻塞模型，以此来尽可能减少请求在这一层上的网络损耗，Epoll的特性使其支持更高的连接数，同时采取一些保护后端服务的措施来保证整个服务链路的稳定运行。

1、削峰填谷：

从架构图上可知，API-Router处于网站的入口，因此在这一层对流量进行削峰填谷，可以对后端服务免受瞬时流量的冲击起很大的保护作用。

每个http请求过来，首先会根据路由规则计算出后端的upstream，每个upstream对应一个scheduler，然后在scheduler里面依次通过信号量来限并发、通过入队列排队来堆积请求，从而实现流量的整形，示意图如下：

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2、连接复用

随着饿了么用户量增长，客户端到router机器连接数越来越高，鉴于TCP连接对性能的影响，router到后端采用了连接池复用技术，因此减少了到后端的连接数（以生产某机器为例，前端到Router连接数在10w左右，经过连接复用到后端减少到140+），示意图如下：

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3、热加载filter，处理request & response

API-Router作为处于网站链路最前端的一个Proxy，会有很多需要处理请求/响应的需求。为此，我们实现了一个类似拦截器链的功能，每个拦截器称之为Filter，可以拦截request和response，然后对其做一些类似限流、熔断、反爬虫、白名单、跨域等处理。而每个filter都是动态从控制台下发的，根据自定义的ClassLoader实现修改然后被动态加载到JVM，从而减少了发布的次数。Filter的示意图如下：

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4、多协议支持

API-Router目前支持了包括

• http/https
• websocket
• grpc
• http2
• TCP

5、更多

为了进一步提升单节点每秒所承载的流量，降低资源损耗，我们还从以下等方面实现无阻塞，提高性能。

• 异步日志
• 异步心跳
• 异步打点
• 异步Filter
• 异步链接创建

展望未来：

1、针对饿了么外卖订单高峰低谷波动特点，实现服务器资源分钟级动态扩容和缩容，提高资源利用率；

2、进一步提供高系统的可用性，防爬、防刷、防网络攻击；

作者介绍

罗辉, 2015年加入饿了么, 现任饿了么框架工具部资深工程师, 负责饿了么API-Router项目。
转自：https://zhuanlan.zhihu.com/p/32587960