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背景
在微服务架构中,通常一个系统会被拆分为多个微服务,面对这么多微服务客户端应该如何去调用呢?如果没有其他更优方法,我们只能记录每个微服务对应的地址,分别去调用,但是这样会有很多的问题和潜在因素。
- 客户端多次请求不同的微服务,会增加客户端代码和配置的复杂性,维护成本比价高。
- 认证复杂,每个微服务可能存在不同的认证方式,客户端去调用,要去适配不同的认证,
- 存在跨域的请求,调用链有一定的相对复杂性(防火墙 / 浏览器不友好的协议)。
- 难以重构,随着项目的迭代,可能需要重新划分微服务
为了解决上面的问题,微服务引入了 网关 的概念,网关为微服务架构的系统提供简单、有效且统一的API路由管理,作为系统的统一入口,提供内部服务的路由中转,给客户端提供统一的服务,可以实现一些和业务没有耦合的公用逻辑,主要功能包含认证、鉴权、路由转发、安全策略、防刷、流量控制、监控日志等。
网关在微服务中的位置:
网关对比
- Zuul 1.0 : Netflix开源的网关,使用Java开发,基于Servlet架构构建,便于二次开发。因为基于Servlet内部延迟严重,并发场景不友好,一个线程只能处理一次连接请求。
- Zuul 2.0 : 采用Netty实现异步非阻塞编程模型,一个CPU一个线程,能够处理所有的请求和响应,请求响应的生命周期通过事件和回调进行处理,减少线程数量,开销较小
- GateWay : 是Spring Cloud的一个全新的API网关项目,替换Zuul开发的网关服务,基于Spring5.0 + SpringBoot2.0 + WebFlux(基于⾼性能的Reactor模式响应式通信框架Netty,异步⾮阻塞模型)等技术开发,性能高于Zuul
- Nginx+lua : 性能要比上面的强很多,使用Nginx的反向代码和负载均衡实现对API服务器的负载均衡以及高可用,lua作为一款脚本语言,可以编写一些简单的逻辑,但是无法嵌入到微服务架构中
- Kong : 基于OpenResty(Nginx + Lua模块)编写的高可用、易扩展的,性能高效且稳定,支持多个可用插件(限流、鉴权)等,开箱即可用,只支持HTTP协议,且二次开发扩展难,缺乏更易用的管理和配置方式
GateWay
官方文档:https://docs.spring.io/spring-cloud-gateway/docs/current/reference/html/#gateway-starter
Spring Cloud Gateway 是Spring Cloud的一个全新的API网关项目,目的是为了替换掉Zuul1,它基于Spring5.0 + SpringBoot2.0 + WebFlux(基于⾼性能的Reactor模式响应式通信框架Netty,异步⾮阻塞模型)等技术开发,性能⾼于Zuul,官⽅测试,Spring Cloud GateWay是Zuul的1.6倍 ,旨在为微服务架构提供⼀种简单有效的统⼀的API路由管理⽅式。
- 可以与Spring Cloud Discovery Client(如Eureka)、Ribbon、Hystrix等组件配合使用,实现路由转发、负载均衡、熔断、鉴权、路径重写、⽇志监控等
- Gateway还内置了限流过滤器,实现了限流的功能。
- 设计优雅,容易拓展
基本概念
路由(Route)是GateWay中最基本的组件之一,表示一个具体的路由信息载体,主要由下面几个部分组成:
- id:路由唯一标识,区别于其他的route
- url: 路由指向的目的地URL,客户端请求最终被转发到的微服务
- order: 用于多个Route之间的排序,数值越小越靠前,匹配优先级越高
- predicate:断言的作用是进行条件判断,只有断言为true,才执行路由
- filter: 过滤器用于修改请求和响应信息
核心流程
核心概念:
Gateway Client
向Spring Cloud Gateway
发送请求- 请求首先会被
HttpWebHandlerAdapter
进行提取组装成网关上下文 - 然后网关的上下文会传递到
DispatcherHandler
,它负责将请求分发给RoutePredicateHandlerMapping
RoutePredicateHandlerMapping
负责路由查找,并根据路由断言判断路由是否可用- 如果过断言成功,由
FilteringWebHandler
创建过滤器链并调用 - 通过特定于请求的
Fliter
链运行请求,Filter
被虚线分隔的原因是Filter可以在发送代理请求之前(pre)和之后(post)运行逻辑 - 执行所有pre过滤器逻辑。然后进行代理请求。发出代理请求后,将运行“post”过滤器逻辑。
- 处理完毕之后将
Response
返回到Gateway
客户端
Filter过滤器:
- Filter在pre类型的过滤器可以做参数效验、权限效验、流量监控、日志输出、协议转换等。
- Filter在post类型的过滤器可以做响应内容、响应头的修改、日志输出、流量监控等
核心思想
当用户发出请求达到 GateWay
之后,会通过一些匹配条件,定位到真正的服务节点,并且在这个转发过程前后,进行一些细粒度的控制,其中 Predicate(断言) 是我们的匹配条件,Filter 是一个拦截器,有了这两点,再加上URL,就可以实现一个具体的路由,核心思想:路由转发+执行过滤器链
这个过程就好比考试,我们考试首先要找到对应的考场,我们需要知道考场的地址和名称(id和url),然后我们进入考场之前会有考官查看我们的准考证是否匹配(断言),如果匹配才会进入考场,我们进入考场之后,(路由之前)会进行身份的登记和考试的科目,填写考试信息,当我们考试完成之后(路由之后)会进行签字交卷,走出考场,这个就类似我们的过滤器
Route(路由) :构建网关的基础模块,由ID、目标URL、过滤器等组成
Predicate(断言) :开发人员可以匹配HTTP请求中的内容(请求头和请求参数),如果请求断言匹配贼进行路由
Filter(过滤) :GateWayFilter的实例,使用过滤器,可以在请求被路由之前或者之后对请求进行修改
框架搭建
通过上述讲解已经了解了基础概念,我们来动手搭建一个GateWay
项目,来看看它到底是如何运行的
新建项目:cloud-alibaba-gateway-9006
版本对应:
GateWay属于SprinigCloud且有web依赖,在我们导入对应依赖时,要注意版本关系,我们这里使用的版本是 2.2.x的版本,所以配合使用的Hoxton.SR5
版本
在这里我们要注意的是引入GateWay一定要删除spring-boot-starter-web依赖,否则会有冲突无法启动
父类pom引用:
Hoxton.SR5
org.springframework.cloud
spring-cloud-dependencies
${spring-cloud-gateway-varsion}
pom
import
子类POM引用:
com.alibaba.cloud
spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery
org.springframework.cloud
spring-cloud-starter-gateway
2.2.5.RELEASE
org.projectlombok
lombok
yml配置
server:
port: 9006
spring:
application:
name: cloud-gateway-service
cloud:
nacos:
discovery:
server-addr: localhost:8848
gateway:
discovery:
locator:
enabled: false #开启注册中心路由功能
routes: # 路由
- id: nacos-provider #路由ID,没有固定要求,但是要保证唯一,建议配合服务名
uri: http://localhost:9001/nacos-provider # 匹配提供服务的路由地址 lb://表示开启负载均衡
predicates: # 断言
- Path=/mxn/** # 断言,路径相匹配进行路由
我们在之前的cloud-alibaba-nacos-9001
项目中添加下面测试代码
@RestController
@RequestMapping("/mxn")
public class DemoController {
@Value("${server.port}")
private String serverPort;
@GetMapping(value = "/hello")
public String hello(){
return "hello world ,my port is :"+serverPort;
}
}
启动Nacos、cloud-alibaba-nacos-9001
、cloud-alibaba-gateway-9006
通过gateway网关去访问9001的mxn/order看看。
首先我们在Nacos中看到我们服务是注册到Nacos中了
然后我们访问http://localhost:9001/mxn/hello
,确保是成功的,在通过http://localhost:9006/mxn/hello
去访问,也是OK,说明我们GateWay搭建成功,我们进入下一步
在上述方法中我们是通过YML去完成的配置,GateWay
还提供了另外一种配置方式,就是通过代码的方式进行配置,@Bean
注入一个 RouteLocator
import org.springframework.cloud.gateway.route.RouteLocator;
import org.springframework.cloud.gateway.route.builder.RouteLocatorBuilder;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
@Configuration
public class GateWayConfig {
/*
配置了一个id为path\_mxn的路由规则
当访问地址http://localhost:9999/mxn/**
就会转发到http://localhost:9001/nacos-provider/mxn/任何地址
*/
@Bean
public RouteLocator gateWayConfigInfo(RouteLocatorBuilder routeLocatorBuilder){
// 构建多个路由routes
RouteLocatorBuilder.Builder routes = routeLocatorBuilder.routes();
// 具体路由地址
routes.route("path\_mxn",r -> r.path("/mxn/**").uri("http://localhost:9001/nacos-provider")).build();
// 返回所有路由规则
return routes.build();
}
}
我们可以将路由注释掉之后看一下,重启9006服务,访问地址http://localhost:9006/mxn/hello
就可以转发到9001中具体的接口中
这里并不推荐,使用代码的方式来进行配置gateWay
,大家有个了解就可以,因为代码的配置维护的成本比较高,而且对于一些需要修改的项,需要改代码才可以完成,这样不利于维护和拓展,所以还是推荐大家使用yml进行配置。
GateWay负载均衡
在上述的讲解中,我们已经掌握了 GateWay
的一些基本配置和两种使用方式,下面我们就来讲解一下 GateWay
如何实现负载均衡
我们只需要在9006中添加lb://nacos-provider
就可以显示负载均衡。
当我们去访问http://localhost:9006/mxn/hello
的时候,就可以看到9001和9002不停的切换
Predicate 断言
在这一篇中我们来研究一下 断言 ,我们可以理解为:当满足条件后才会进行转发路由,如果是多个,那么多个条件需要同时满足
在官方提供的断言种类有11种(最新的有12种类型):
- After:匹配在指定日期时间之后发生的请求。
- Before:匹配在指定日期之前发生的请求。
- Between:需要指定两个日期参数,设定一个时间区间,匹配此时间区间内的请求。
- Cookie:需要指定两个参数,分别为name和regexp(正则表达式),也可以理解Key和Value,匹配具有给定名称且其值与正则表达式匹配的Cookie。
- Header:需要两个参数header和regexp(正则表达式),也可以理解为Key和Value,匹配请求携带信息。
- Host:匹配当前请求是否来自于设置的主机。
- Method:可以设置一个或多个参数,匹配HTTP请求,比如GET、POST
- Path:匹配指定路径下的请求,可以是多个用逗号分隔
- Query:需要指定一个或者多个参数,一个必须参数和一个可选的正则表达式,匹配请求中是否包含第一个参数,如果有两个参数,则匹配请求中第一个参数的值是否符合正则表达式。
- RemoteAddr:匹配指定IP或IP段,符合条件转发。
- Weight:需要两个参数group和weight(int),实现了路由权重功能,按照路由权重选择同一个分组中的路由
1. After : 表示配置时间之后才进行转发
时间戳获取代码,用于时间代码的获取:
public static void main(String[] args) {
ZonedDateTime zbj = ZonedDateTime.now();//默认时区
System.out.println(zbj);
}
spring:
application:
name: cloud-gateway-service
cloud:
nacos:
discovery:
server-addr: localhost:8848
gateway:
discovery:
locator:
enabled: true #开启注册中心路由功能
routes: # 路由
- id: nacos-provider #路由ID,没有固定要求,但是要保证唯一,建议配合服务名
uri: lb://nacos-provider # 匹配提供服务的路由地址 lb://表示开启负载均衡
predicates: # 断言
- Path=/mxn/** # 断言,路径相匹配进行路由
- After=2022-06-11T16:30:40.785+08:00[Asia/Shanghai] #在这个时间之后的请求够可以进行通过,之前的则不能进行访问
如果在时间段之前访问则404
Before
匹配ZonedDateTime
类型的时间,表示匹配在指定日期时间之前的请求,之后的请求则拒绝404错误
predicates: # 断言
- Path=/mxn/** # 断言,路径相匹配进行路由
# - After=2022-06-11T16:30:40.785+08:00[Asia/Shanghai] #在这个时间之后的请求够可以进行通过,之前的则不能进行访问
- Before=2022-06-11T15:30:40.785+08:00[Asia/Shanghai]
Between
Between
可以匹配ZonedDateTime
类型的时间,由两个ZonedDateTime
参数组成,第一个参数为开始时间,第二参数为结束时间,逗号进行分隔,匹配在指定的开始时间与结束时间之内的请求,配置如下:
predicates: # 断言
- Path=/mxn/** # 断言,路径相匹配进行路由
# - After=2022-06-11T16:30:40.785+08:00[Asia/Shanghai] #在这个时间之后的请求够可以进行通过,之前的则不能进行访问
# - Before=2022-06-11T15:30:40.785+08:00[Asia/Shanghai]
- Between=2022-06-11T15:30:40.785+08:00[Asia/Shanghai],2022-06-11T16:30:40.785+08:00[Asia/Shanghai]
Cookie
由两个参数组成,分别为name(Key)
和regexp(正则表达式)(Value
),匹配具有给定名称且其值与正则表达式匹配的Cookie。
路由规则会通过获取Cookie name值和正则表达式去匹配,如果匹配上就会执行路由,如果匹配不上则不执行。
predicates: # 断言
- Path=/mxn/** # 断言,路径相匹配进行路由
# - After=2022-06-11T16:30:40.785+08:00[Asia/Shanghai] #在这个时间之后的请求够可以进行通过,之前的则不能进行访问
# - Before=2022-06-11T15:30:40.785+08:00[Asia/Shanghai]
# - Between=2022-06-11T15:30:40.785+08:00[Asia/Shanghai],2022-06-11T16:30:40.785+08:00[Asia/Shanghai]
- Cookie=muxiaonong,[a-z]+ # 匹配Cookie的key和value(正则表达式)表示任意字母
小写字母匹配成功:
数字匹配不成功:
Header
由两个参数组成,第一个参数为Header名称
,第二参数为Header的Value值
,指定名称的其值和正则表达式相匹配的Header的请求
predicates: # 断言
- Path=/mxn/** # 断言,路径相匹配进行路由
# - After=2022-06-11T16:30:40.785+08:00[Asia/Shanghai] #在这个时间之后的请求够可以进行通过,之前的则不能进行访问
# - Before=2022-06-11T15:30:40.785+08:00[Asia/Shanghai]
# - Between=2022-06-11T15:30:40.785+08:00[Asia/Shanghai],2022-06-11T16:30:40.785+08:00[Asia/Shanghai]
# - Cookie=muxiaonong,[a-z]+ # 匹配Cookie的key和value(正则表达式)表示任意字母
- Header=headerName, \d+ # \d表示数字
请求头携带数字断言请求成功,
断言字母匹配失败:
Host
匹配当前请求是否来自于设置的主机。
predicates: # 断言
- Path=/mxn/** # 断言,路径相匹配进行路由
# - After=2022-06-11T16:30:40.785+08:00[Asia/Shanghai] #在这个时间之后的请求够可以进行通过,之前的则不能进行访问
# - Before=2022-06-11T15:30:40.785+08:00[Asia/Shanghai]
# - Between=2022-06-11T15:30:40.785+08:00[Asia/Shanghai],2022-06-11T16:30:40.785+08:00[Asia/Shanghai]
# - Cookie=muxiaonong,[a-z]+ # 匹配Cookie的key和value(正则表达式)表示任意字母
# - Header=headerName, \d+ # \d表示数字
- Host=**.muxiaonong.com #匹配当前的主机地址发出的请求
满足Host断言,请求成功
不满足Host断言失败
Method
可以设置一个或多个参数,匹配HTTP请求,比如POST,PUT,GET,DELETE
predicates: # 断言
- Path=/mxn/** # 断言,路径相匹配进行路由
# - After=2022-06-11T16:30:40.785+08:00[Asia/Shanghai] #在这个时间之后的请求够可以进行通过,之前的则不能进行访问
# - Before=2022-06-11T15:30:40.785+08:00[Asia/Shanghai]
# - Between=2022-06-11T15:30:40.785+08:00[Asia/Shanghai],2022-06-11T16:30:40.785+08:00[Asia/Shanghai]
# - Cookie=muxiaonong,[a-z]+ # 匹配Cookie的key和value(正则表达式)表示任意字母
# - Header=headerName, \d+ # \d表示数字
# - Host=**.muxiaonong.com #匹配当前的主机地址发出的请求
- Method=POST,GET
GET断言成功
PUT断言请求失败
Query
由两个参数组成,第一个为参数名称(必须),第二个为参数值(可选-正则表达式),匹配请求中是否包含第一个参数,如果有两个参数,则匹配请求中第一个参数的值是否符合第二个正则表达式。
predicates: # 断言
- Path=/mxn/** # 断言,路径相匹配进行路由
# - After=2022-06-11T16:30:40.785+08:00[Asia/Shanghai] #在这个时间之后的请求够可以进行通过,之前的则不能进行访问
# - Before=2022-06-11T15:30:40.785+08:00[Asia/Shanghai]
# - Between=2022-06-11T15:30:40.785+08:00[Asia/Shanghai],2022-06-11T16:30:40.785+08:00[Asia/Shanghai]
# - Cookie=muxiaonong,[a-z]+ # 匹配Cookie的key和value(正则表达式)表示任意字母
# - Header=headerName, \d+ # \d表示数字
# - Host=**.muxiaonong.com #匹配当前的主机地址发出的请求
# - Method=POST,GET
- Query=id,.+ # 匹配任意请求参数,这里如果需要匹配多个参数,可以写多个- Query=
断言匹配 请求成功
RemoteAddr
参数由CIDR 表示法(IPv4 或 IPv6)字符串组成,也就是匹配的ID地址,配置如下:
predicates: # 断言
- Path=/mxn/** # 断言,路径相匹配进行路由
# - After=2022-06-11T16:30:40.785+08:00[Asia/Shanghai] #在这个时间之后的请求够可以进行通过,之前的则不能进行访问
# - Before=2022-06-11T15:30:40.785+08:00[Asia/Shanghai]
# - Between=2022-06-11T15:30:40.785+08:00[Asia/Shanghai],2022-06-11T16:30:40.785+08:00[Asia/Shanghai]
# - Cookie=muxiaonong,[a-z]+ # 匹配Cookie的key和value(正则表达式)表示任意字母
# - Header=headerName, \d+ # \d表示数字
# - Host=**.muxiaonong.com #匹配当前的主机地址发出的请求
# - Method=POST,GET
# - Query=id,.+ # 匹配任意请求参数,这里如果需要匹配多个参数,可以写多个Query
- RemoteAddr=192.168.1.1/24
RemoteAddr
需要两个参数group和weight(int)权重数值,实现了路由权重功能,表示将相同的请求根据权重跳转到不同的uri地址,要求group的名称必须一致
routes: # 路由
- id: weight_high #路由ID,没有固定要求,但是要保证唯一,建议配合服务名
uri: https://blog.csdn.net/qq\_14996421
predicates: # 断言
- Weight=groupName,8
- id: weight_low #路由ID,没有固定要求,但是要保证唯一,建议配合服务名
uri: https://juejin.cn/user/2700056290405815
predicates: # 断言
- Weight=groupName,2
直接访问http://localhost:9006/
可以看到我们请求的地址成8/2比例交替显示, 80% 的流量转发到https://blog.csdn.net/qq_14996421,将约 20% 的流量转发到https://juejin.cn/user/2700056290405815
Predicate就是为了实现一组匹配规则,让请求过来找到对应的Route进行处理。如果有多个断言则全部命中后进行处理
GateWay Filter
路由过滤器允许修改传入的HTTP请求或者返回的HTTP响应,路由过滤器的范围是特定的路由.
Spring Cloud GateWay 内置的Filter生命周期有两种:pre(业务逻辑之前)、post(业务逻辑之后)
GateWay本身自带的Filter分为两种: GateWayFilter(单一)、GlobalFilter(全局)
GateWay Filter提供了丰富的过滤器的使用,单一的有32种,全局的有9种,有兴趣的小伙伴可以了解一下。
官方参考网址:https://docs.spring.io/spring-cloud-gateway/docs/current/reference/html/#global-filters
StripPrefix
StripPrefix 在我们当前请求中,通过规则值去掉某一部分地址,比如我们有一台服务中加入了一个前端nacos-provider
想要通过这个去访问,我们在项目cloud-alibaba-nacos-9001
中加入 context-path
server:
port: 9001
servlet:
context-path: /nacos-provider
现在9001的访问路径变为http://localhost:9001/nacos-provider/mxn/hello
,但是如果我们通过网关去访问路径就会变成http://localhost:9006/mxn/nacos-provider/mxn/hello
这个时候我们通过这个路径去访问是访问不成功的,想要解决这个方法,这个就用到了我们FIlter
中的 StripPrefix
routes: # 路由
- id: nacos-provider #路由ID,没有固定要求,但是要保证唯一,建议配合服务名
uri: lb://nacos-provider
predicates: # 断言
- Path=/mxn/** # 匹配对应地址
filters:
- StripPrefix=1 # 去掉地址中的第一部分
我们重新启动9006项目,再去访问
自定义Filter
虽然Gateway给我们提供了丰富的内置Filter,但是实际项目中,自定义Filter的场景非常常见,因此单独介绍下自定义FIlter的使用。
想要实现GateWay自定义过滤器,那么我们需要实现GatewayFilter接口和Ordered接口
@Slf4j
@Component
public class MyFilter implements Ordered, GlobalFilter {
/**
* @param exchange 可以拿到对应的request和response
* @param chain 过滤器链
* @return 是否放行
*/
@Override
public Mono filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
//获取第一个参数
String id = exchange.getRequest().getQueryParams().getFirst("id");
//打印当前时间
log.info("MyFilter 当前请求时间为:"+new Date());
//判断用户是否存在
if(StringUtils.isEmpty(id)){
log.info("用户名不存在,非法请求!");
//如果username为空,返回状态码为407,需要代理身份验证
exchange.getResponse().setStatusCode(HttpStatus.PROXY\_AUTHENTICATION\_REQUIRED);
// 后置过滤器
return exchange.getResponse().setComplete();
}
return chain.filter(exchange);
}
/**
* 设定过滤器的优先级,值越小则优先级越高
* @return
*/
@Override
public int getOrder() {
return 0;
}
}
当我们访问http://localhost:9006/mxn/nacos-provider/mxn/hello
请求,没有携带ID参数,请求失败
当我们访问http://localhost:9006/mxn/nacos-provider/mxn/hello?id=1
请求,请求成功
总结
到这里我们的GateWay
就讲解完了,对于GateWay的核心点主要有三个Route\Predicate\Filter
,我们搞懂了这三点,基本上对于GateWay
的知识就掌握的差不多了,GateWay核心的流程就是:路由转发+执行过滤器链,如果对文中有疑问的小伙伴,欢迎留言讨论。
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我是牧小农,怕什么真理无穷,进一步有进一步的欢喜~
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