【云原生】Spring Cloud Alibaba 之 Gateway 服务网关实战开发

本文介绍: Sprin g Cloud Gateway 是 Sprin g Cloud 的一个全新项目，该项目是基于 Sprin g 5.0，Sprin g Boot 2.0 和 Project Reactor 等响应式编程和事件流技术开发的网关，它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。

一、什么是网关

⛅网关的实现原理

二、Gateway 与 Zuul 的区别？

一、什么是网关

Sprin g Cloud Gateway 是 Sprin g Cloud 的一个全新项目，该项目是基于 Sprin g 5.0，Spring Boot 2.0 和 Project Reactor 等响应式编程和事件流技术开发的网关，它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。

⛅网关的实现原理

Gateway 服务网关是所有请求的统一入口，每次请求由服务网关接受并根据路径条件转发至不同的微服务中。

网关的核心特性

架构图

权限控制：网关作为微服务入口，需要校验用户是是否有请求资格，如果没有则进行拦截。

路由和负载均衡：一切请求都必须先经过gateway，但网关不处理业务，而是根据某种规则，把请求转发到某个微服务，这个过程叫做路由。当然路由的目标服务有多个时，还需要做负载均衡。

限流：当请求流量过高时，在网关中按照下流的微服务能够接受的速度来放行请求，避免服务压力过大。

二、Gateway 与 Zuul 的区别？

Spring Cloud 中的网关类型

Gateway
Zuul

两者之间的区别

Zuul 是基于Serv let 的实现，属于 阻塞式编程
Spring Cloud Alibaba Gateway 服务网关是基于 Spring5.x 提供的WebFlux，属于响应式编程的实现，具备更好的性能。

三、Gateway 服务网关快速 入门

⛄需求

基于 Spring Cloud Alibaba Gateway 服务网关完成路由转发，具体要求如下

必须基于 Gateway 服务网关转发路由至指定的微服务
配置路由的访问时间，order-service 服务访问必须在2022-07-09之前
配置服务的负载均衡，防止大规模请求造成服务无法访问

⏳项目搭建

新建 module

右击 nacos-demo 新建 module

Next 下一步，命名为 gateway，单击 Finish完成创建

引入依赖

<!--网关-->
<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-gateway</artifactId>
</dependency>
<!--nacos服务发现依赖-->
<dependency>
    <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactId>
</dependency>
<!--客户端负载均衡loadbalancer-->
<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-loadbalancer</artifactId>
</dependency>

配置项目基本信息

server:
  port: 10010 # 网关端口
spring:
  application:
    name: gateway # 服务名称
  cloud:
    nacos:
      server-addr: localhost:8848 # nacos地址
    gateway:
      routes: # 网关路由配置
        - id: user-service # 路由id，自定义，只要唯一即可
          # uri: http://127.0.0.1:8081 # 路由的目标地址 http就是固定地址
          uri: lb://userService # 路由的目标地址 lb就是负载均衡，后面跟服务名称
          predicates: # 路由断言，也就是判断请求是否符合路由规则的条件
            - Path=/user/** # 这个是按照路径匹配，只要以/user/开头就符合要求
        - id: order-service # 路由id，自定义，只要唯一即可
          # uri: http://127.0.0.1:8081 # 路由的目标地址 http就是固定地址
          uri: lb://orderService
          predicates:
            - Path=/order/**
            - Before=2022-07-09T17:42:47.789-07:00[Asia/Shanghai]

我们将符合Path 规则的一切请求，都代理到 uri参数指定的地址。

我们将 /user/**开头的请求，代理到lb://userService， /order/** 开头的请求，代理到 lb://orderService ， lb是负载均衡，根据服务名拉取服务列表，实现负载均衡。
新建 Application 启动类

package com.chen;

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;

@SpringBootApplication
public class GatewayApplication {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(GatewayApplication.class, args);
    }
}

✅启动测试

依赖服务启动

在启动之前，请务必启动 Nacos 服务，所有的服务都需要依赖于 Nacos服务注册中心来实现

启动 order-service、user–service、gateway服务

测试访问

访问 localhost:10010/user/1，符合/user/**规则，请求转发 uri 至 http://userService/user/1，得到结果

访问 localhost:10010/order/101，符合 /order/** 规则，但不符合 Before=2022-07-09T17:42:47.789-07:00[Asia/Shanghai] 规则，所以，转发uri失败！

测试成功，访问 user服务成功访问，访问order服务由于已过期限，所以报404未找到！

小结 Gateway服务网关项目

网关搭建步骤：

创建项目，引入nacos服务发现和gateway依赖
配置 app lication.yml，包括服务基本信息、nacos 地址、路由

路由配置包括：

路由id：路由的唯一标示
路由目标（uri）：路由的目标地址，http代表固定地址，lb代表根据服务名负载均衡
路由断言（predicates）：判断路由的规则，
路由过滤器（filters）：对请求或响应做处理

四、Gateway 断言 工厂

我们在配置文件中写的断言规则只是字符串，这些字符串会被Predicate Factory读取并处理，转变为路由判断的条件

例如Path=/user/**是按照路径匹配，这个规则是由

org.springframework.cloud.gateway.handler.predicate.PathRoutePredicateFactory类来

处理的，像这样的断言工厂在SpringCloudGateway还有十几个:
名称   说明   示例
After   是某个时间点后的请求   – After=2037-01-20T17:42:47.789-07:00[America/Denver]
Before   是某个时间点之前的请求   – Before=2031-04-13T15:14:47.433+08:00[Asia/Shanghai]
Between   是某两个时间点之前的请求   – Between=2037-01-20T17:42:47.789-07:00[America/Denver], 2037-01-21T17:42:47.789-07:00[America/Denver]
Cookie   请求必须包含某些cookie   – Cookie=chocolate, ch.p
Header   请求必须包含某些header   – Header=X-Request-Id, d+
Host   请求必须是访问某个host（域名）   – Host=.somehost.org,.anotherhost.org
Method   请求方式必须是指定方式   – Method=GET,POST
Path   请求路径必须符合指定规则   – Path=/red/{segment},/blue/**
Query   请求参数必须包含指定参数   – Query=name, Jack或者- Query=name
RemoteAddr   请求者的ip必须是指定范围   – RemoteAddr=192.168.1.1/24
Weight   权重处理

例如，Path、 Before，在Gateway项目快速入门中就用到了该断言工厂

具体的详细配置可看 Spring Cloud Alibaba Gateway 官网

五、Gateway 过滤器

GatewayFilter是网关中提供的一种过滤器，可以对进入网关的请求和微服务返回的响应做处理：

⛽过滤器工厂

路由器的种类

Spring提供了31种不同的路由过滤器工厂。例如：

名称   说明
AddRequestHeader   给当前请求添加一个请求头
RemoveRequestHeader   移除请求中的一个请求头
AddResponseHeader   给响应结果中添加一个响应头
RemoveResponseHeader   从响应结果中移除有一个响应头
RequestRateLimiter   限制请求的流量

请求头过滤器

下面我们以AddRequestHeader 为例来讲解。

需求：给所有进入 userservice的请求添加一个请求头：Truth= Hello WHC !!!

只需修改 gateway 服务的 app lication.yaml 文件即可添加路由过滤即可

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: user-service 
        uri: lb://userService 
        predicates: 
        - Path=/user/** 
        filters: # 过滤器
        - AddRequestHeader=Truth, Hello WHC !!! # 添加请求头

在userService 下写过滤器，只对userService服务生效，重新启动即可生效

默认过滤器

如果要对所有的路由都生效，则可以将过滤器工厂写到default下。格式如下：

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: user-service 
        uri: lb://userservice 
        predicates: 
        - Path=/user/**
      default-filters: # 默认过滤项，全局生效
      - AddRequestHeader=Truth, Hello WHC !!! # 添加请求头

添加该默认过滤器，对所有微服务生效，重新启动服务即可生效

过滤器小结

过滤器的作用是什么？

对路由的请求和响应做加工处理，比如添加请求头，返回指定响应信息
配置在路由下的过滤器只对当前服务生效

defaultFilters的作用是什么？

配置过滤器，并对全局服务生效

♨️全局过滤器

上一节的过滤器中，可以看出，这些过滤器都是固定的，如果我们想要拦截请求，做自己的业务逻辑更是无法实现

全局过滤器的作用

全局过滤器的作用也是处理一切进入网关的请求和微服务响应，与GatewayFilter的作用一样。区别在于GatewayFilter通过配置定义，处理逻辑是固定的；而GlobalFilter的逻辑需要自己写代码实现。

实现流程

实现GlobalFilter接口

public interface GlobalFilter {
    /**
     *  处理当前请求，有必要的话通过{@link GatewayFilterChain}将请求交给下一个过滤器处理
     *
     * @param exchange 请求上下文，里面可以获取Request、Response等信息
     * @param chain 用来把请求委托给下一个过滤器 
     * @return {@code Mono<Void>} 返回标示当前过滤器业务结束
     */
    Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain);
}

在filter中编写自定义逻辑，可以实现下列功能：

登录状态判断
权限校验
请求限流等

自定义全局过滤器

需求：定义全局过滤器，拦截请求，判断请求的参数是否满足下面条件：

参数中是否有authorization，
authorization参数值是否为admin

如果同时满足则放行，否则拦截

核心代码

package com.chen.gateway;

import org.springframework.cloud.gateway.filter.GatewayFilterChain;
import org.springframework.cloud.gateway.filter.GlobalFilter;
import org.springframework.core.Ordered;
import org.springframework.core.annotation.Order;
import org.springframework.http.HttpStatus;
import org.springframework.http.server.reactive.ServerHttpRequest;
import org.springframework.stereotype.Component;
import org.springframework.util.MultiValueMap;
import org.springframework.web.server.ServerWebExchange;
import reactor.core.publisher.Mono;

/**
 * 认证过滤器类
 * 需要通过注解或接口的形式去管理过滤器的顺序，因为一个项目中可能有多个过滤器
 */
//@Order(-1)
@Component
public class AuthorizeFilter implements GlobalFilter, Ordered {
    @Override
    public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
        // 网关基于 WebFlux 响应式编程编写，api可能有些不一样

        // 1. 获取请求参数
        ServerHttpRequest request = exchange.getRequest();
        // 2. 获取参数中的authorization 参数
        MultiValueMap<String, String> params = request.getQueryParams();
        // 3， 判断参数值是否等于 admin
        String auth = params.getFirst("authorization");
        // 4. 如果相等，放行
        if ("admin".equals(auth)) {
            return chain.filter(exchange);
        }

        // 设置响应码，未登录
        exchange.getResponse().setStatusCode(HttpStatus.UNAUTHORIZED);

        // 5，如果不等，则拦截
        return exchange.getResponse().setComplete();
    }

    @Override
    public int getOrder() {
        return -1;
    }
}

过滤器的执行顺序

请求进入网关会碰到三类过滤器：当前路由的过滤器、DefaultFilter、GlobalFilter

请求路由后，会将当前路由过滤器和DefaultFilter、GlobalFilter，合并到一个过滤器链（集合）中，排序后依次执行每个过滤器：

排序的规则是什么呢？

每一个过滤器都必须指定一个int 类型的order值，order值越小，优先级越高，执行顺序越靠前。
GlobalFilter通过实现Ordered接口，或者添加@Order注解来指定order值，由我们自己指定
路由过滤器和defaultFilter的order由Spring指定，默认是按照声明顺序从1递增。
当过滤器的order值一样时，会按照 defaultFilter > 路由过滤器 > GlobalFilter的顺序执行。

详细内容，可以查看源码：

org.springframework.cloud.gateway.route.RouteDefinitionRouteLocator#getFilters()方法是先加载 defaultFilters，然后再加载某个route的filters，然后合并。
org.springframework.cloud.gateway.handler.FilteringWebHandler#handle()方法会加载全局过滤器，与前面的过滤器合并后根据order排序，组织过滤器链