API Gateway 的用途與設計：核心概念、運作方式與常見架構解析
API Gateway 是現代服務架構中不可或缺的核心組件，特別是在微服務、分散式後端與大型系統中，它負責統一對外入口、跨服務協作、安全管理與流量控制。理解 API Gateway 的角色，有助於在設計 API、部署服務與建立高可擴展系統時做出更好的架構決策。
一、API Gateway 的核心用途
1. 統一入口（Single Entry Point）
在微服務架構下，如果前端需要呼叫多個後端服務，會造成複雜的請求流程。 API Gateway 可以作為唯一的入口，統一接收所有外部請求，再根據邏輯分派到不同服務，大幅簡化前端流程。
2. 請求轉發與路由（Routing）
API Gateway 根據路由規則，把不同的 API 請求轉送到不同的服務：
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/auth/*→ 身分驗證服務 -
/user/*→ 使用者服務 -
/order/*→ 訂單服務 這讓後端能保持乾淨、獨立且高度模組化。
3. 安全管理（Authentication & Authorization）
API Gateway 可攔截請求並執行：
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Token 驗證
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API Key 驗證
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OAuth 2.0 / JWT
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IP 限制 這樣後端各服務就不用反覆實作相同的鑑權邏輯。
4. 流量控制（Rate Limiting）
為防止惡意流量、暴力攻擊或大量請求壓垮服務，API Gateway 可提供：
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每秒請求上限
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每 IP 限流
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API 使用配額
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全局流量管理
確保系統在高流量下依然穩定。
5. 負載平衡（Load Balancing）
API Gateway 可以自動在多台服務間分配請求，提高：
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併發能力
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穩定性
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可用性
並能在某服務異常時自動切換節點。
6. 日誌與監控（Logging & Monitoring）
API Gateway 是所有流量的第一站，可以統一記錄：
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API 使用率
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回應時間
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錯誤率
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流量來源
這些資訊對除錯與維運至關重要。
二、API Gateway 的工作流程
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使用者從前端或客戶端發送請求
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API Gateway 接收到請求
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進行 Token 驗證、安全檢查、參數過濾等
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根據路由規則分派到目標後端服務
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後端回傳資料給 Gateway
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Gateway 進行格式處理或統一回應格式
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回傳給使用者
這讓整個系統的 API 行為更一致、更安全。
三、常見的 API Gateway 功能模組
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認證模組：處理身份與權限
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路由模組：決定請求的目標服務
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緩存模組：加速熱門 API 回應
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流量管理模組：限流、配額、排隊
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轉換模組：Header、Query、Body 格式調整
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日誌模組：統一記錄所有請求
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監控模組：提供圖表化統計
四、API Gateway 的常見架構模式
1. 單一 Gateway（最常見）
所有外部請求都通過同一個 API Gateway。 適合一般網站或小型微服務。
2. 多層 Gateway（大型系統）
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外部 Gateway：負責公開 API
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內部 Gateway：負責服務間通訊 適合大型企業架構與高複雜度系統。
3. Sidecar 模式（Service Mesh）
在 Istio 等 Service Mesh 中，API Gateway 的功能部分分散在各 Proxy 中，由 Mesh 控制中心統一配置。
五、API Gateway 的優點與限制
優點
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強化 API 安全性
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提升架構清晰度
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降低前端負擔
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改善整體效能與容錯能力
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API 一致化管理更加簡單
限制
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增加系統複雜度
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可能成為單點瓶頸（需搭配高可用部署）
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初期設定較繁瑣
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高流量下需要搭配快取與分散部署
六、適合採用 API Gateway 的情況
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使用微服務架構
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多端（Web、App、小程式）共用 API
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系統需要統一流量管理
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各系統團隊需要解耦
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API 數量龐大並需要集中管理
七、總結
API Gateway 是現代系統的流量中樞，它統一管理安全、路由、流量、快取與監控，讓後端服務得以保持專注與模組化。雖然需要額外維運成本，但在中大型應用中，它能有效提升整體架構品質、可擴展性與可靠性。
如果搭配負載平衡、快取與服務網格，它甚至能成為整個後端架構的主要控制中心，是現代雲端與微服務不可或缺的一環。