【SpringCloud笔记】（8）服务网关之GateWay

GateWay

概述简介

官网地址：

上一代网关Zuul 1.x：https://github.com/Netflix/zuul/wiki（有兴趣可以了解一下）
gateway：https://cloud.spring.io/spring-cloud-static/spring-cloud-gateway/2.2.1.RELEASE/reference/html/

SpringCloud Gateway是Spring Cloud的一个全新项目，基于Spring 5.0+Spring Boot 2.0和Project Reactor等技术开发的网关，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。

SpringCloud Gateway作为Spring Cloud生态系统中的网关，目标是替代Zuul，在Spring Cloud 2.0以上版本中，没有对新版本的Zuul 2.0以上最新高性能版本进行集成，仍然还是使用的Zuul 1.x非Reactor模式的老版本。而为了提升网关的性能，SpringCloud Gateway是基于WebFlux框架实现的，而WebFlux框架底层则使用了高性能的Reactor模式通信框架Netty。

Spring Cloud Gateway的目标提供统一的路由方式且基于Filter链的方式提供了网关基本的功能，例如:安全，监控/指标，和限流。

一句话：SpringCloud Gateway使用的Webflux中的reactor-netty响应式编程组件，底层使用了Netty通讯框架。

在这里插入图片描述

为什么使用GateWay？

一方面因为Zuul1.0已经进入了维护阶段，而且Gateway是SpringCloud团队研发的，是亲儿子产品，值得信赖。而且很多功能Zuul都没有，用起来也非常的简单便捷。

Gateway是基于异步非阻塞模型上进行开发的，性能方面不需要担心。虽然Netflix早就发布了最新的Zuul 2.x,但Spring Cloud貌似没有整合计划。而且Netflix相关组件都宣布进入维护期，不知前景如何?

多方面综合考虑Gateway是很理想的网关选择。

Spring Cloud Gateway具有哪些特性？

  • 基于Spring Framework 5, Project Reactor和Spring Boot 2.0进行构建；

  • 动态路由:能够匹配任何请求属性;

  • 可以对路由指定Predicate (断言）和Filter (过滤器);

  • 集成Hystrix的断路器功能;

  • 集成Spring Cloud服务发现功能;

  • 易于编写的 Predicate (断言）和Filter (过滤器);

  • 请求限流功能;

  • 支持路径重写。

Spring Cloud Gateway 与Zuul的区别？

在SpringCloud Finchley正式版之前，Spring Cloud推荐的网关是Netflix提供的Zuul:

  • Zuul 1.x，是一个基于阻塞I/O的APlGateway

  • Zuul 1.x基于Servlet 2.5使用阻塞架构它不支持任何长连接(如WebSocket)Zuul的设计模式和Nginx较像，每次IО操作都是从工作线程中选择一个执行，请求线程被阻塞到工作线程完成，但是差别是Nginx用C+＋实现，Zuul用Java实现，而JVM本身会有第—次加载较慢的情况，使得Zuul的性能相对较差。

  • Zuul 2.x理念更先进，想基于Netty非阻塞和支持长连接，但SpringCloud目前还没有整合。Zuul 2.x的性能较Zuul 1.x有较大提升。在性能方面，根据官方提供的基准测试, Spring Cloud Gateway的RPS(每秒请求数）是Zuul的1.6倍。

  • Spring Cloud Gateway建立在Spring Framework 5，Project Reactor和Spring Boot2之上，使用非阻塞API。

  • Spring Cloud Gateway还支持WebSocket，并且与Spring紧密集成拥有更好的开发体验

Zuul 1.x是springcloud中所集成的zuul版本，采用的是tomcat容器，使用的是传统的servlet IO处理模型。

servlet由servlet container进行生命周期管理

  • container启动时构造servlet对象并调用servlet init()进行初始化，
  • container运行时接受请求，并为每个请求分配一个线程（一般从线程池中获取空闲线程）然后调用service()
  • container关闭时调用servlet destory()销毁servlet
    在这里插入图片描述

上述模式的缺点：

servlete—个简单的网络IO模型，当请求进入servlet container时，servlet container就会为其绑定一个线程在并发不高的场景下这种模型是适用的。但是一旦高并发（比如抽风用jemeter压),线程数量就会上涨，而线程资源代价是昂贵的（上下文切换，内存消耗大）严重影响请求的处理时间。

在一些简单业务场景下，不希望为每个request分配一个线程，只需要1个或几个线程就能应对极大并发的请求，这种业务场景下servlet模型没有优势

所以Zuul 1.x是基于servlet之上的一个阻塞式处理模型，即spring实现了处理所有request请求的一个servlet(DispatcherServlet)并由该servlet阻塞式处理处理。所以springcloud zuul无法摆脱servlet模型的弊端。

传统的Web框架比如说：struts2，springmvc等都是基于Servlet API与Servlet容器基础之上运行的。

但是，在Servlet3.1之后有了异步非阻塞的支持。而WebFlux是一个典型非阻塞异步的框架，它的核心是基于Reactor的相关API实现的。相对于传统的web框架来说，它可以运行在诸如Netty，Undertow及支持Servlet3.1的容器上。非阻塞式+函数式编程(Spring5必须让你使用java8)

SpringWebFlux是Spring5.0引入的新的响应式框架区别于SpringMVC,它不需要依赖ServletAPI，它是完全异步非阻塞的，并且基于Reactor来实现响应式流规范。

三个核心概念

Route(路由)：路由是构建网关的基本模块，它由ID，目标URI，一系列的断言和过滤器组成，如果断言为true则匹配该路由

Predicate(断言)：参考的是Java8的java.util.function.Predicate
开发人员可以匹配HTTP请求中的所有内容(例如请求头或请求参数)，如果请求与断言相匹配则进行路由

Filter(过滤)：指的是Spring框架中GatewayFilter的实例，使用过滤器，可以在请求被路虫前或者之后对请求进行修改。
在这里插入图片描述

web请求，通过一些匹配条件，定位到真正的服务节点。并在这个转发过程的前后，进行一些精细化控制。
而filter，就可以理解为一个无所不能的拦截器。有了这两个元素，再加上目标uri，就可以实现一个具体的路由了

GateWay工作流程

在这里插入图片描述

客户端向Spring Cloud Gateway发出请求。然后在Gateway Handler Mapping 中找到与请求相匹配的路由，将其发送到Gateway Web Handler。

Handler再通过指定的过滤器链来将请求发送到我们实际的服务执行业务逻辑，然后返回。

过滤器之间用虚线分开是因为过滤器可能会在发送代理请求之前(“pre”）或之后(“post”)执行业务逻辑。

Filter在“pre”类型的过滤器可以做参数校验、权限校验、流量监控、日志输出、协议转换等，

在“post”类型的过滤器中可以做响应内容、响应头的修改，日志的输出，流量监控等有着非常重要的作用。

入门配置（通过网关访问8001）

新建cloud-gateway-gateway9527模块

pom文件
gateway网关不需要引入web及actuator依赖

<artifactId>cloud-gateway-gateway9527</artifactId>
    
    <dependencies>
        <!--gateway-->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-gateway</artifactId>
        </dependency>
        <!--eureka-client-->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-client</artifactId>
        </dependency>
        <!-- 引入自己定义的api通用包，可以使用Payment支付Entity -->
        <dependency>
            <groupId>com.mzr.springcloud</groupId>
            <artifactId>cloud-api-commons</artifactId>
            <version>${project.version}</version>
        </dependency>
    </dependencies>

yml文件

server:
  port: 9527

spring:
  application:
    name: cloud-gateway

eureka:
  instance:
    hostname: cloud-gateway-service
  client: #服务提供者provider注册进eureka服务列表内
    service-url:
      register-with-eureka: true
      fetch-registry: true
      defaultZone: http://eureka7001.com:7001/eureka

主启动类

@SpringBootApplication
@EnableEurekaClient
public class GateWayMain9527
{
    public static void main(String[] args) {
            SpringApplication.run(GateWayMain9527.class, args);
    }
}

9527网关如何做路由映射？
我们目前不想暴露8001端口，希望在8001外面套一层9527。这样别人就攻击不了8001，有网关挡着
8001看看controller的访问地址

	@GetMapping(value = "/payment/get/{id}")
    public CommonResult getPaymentById(@PathVariable("id") Long id) {
        Payment payment = paymentService.getPaymentById(id);
        return ObjectUtils.isEmpty(payment) ? new CommonResult(444, "没有对应记录,查询ID: " + id + "serverPort" + serverPort, null) : new CommonResult(200, "查询成功,serverPort" + serverPort, payment);
    }
    
    @GetMapping(value = "/payment/lb")
    public String getPaymentLB()
    {
        return serverPort;
    }

在yml文件中添加网关信息

server:
  port: 9527

spring:
  application:
    name: cloud-gateway
  cloud:
    gateway:
      routes:
        - id: payment_routh                    #路由的ID，没有固定规则但要求唯一，建议配合服务名
          uri: http://localhost:8001          #匹配后提供服务的路由地址
          predicates:
            - Path=/payment/get/**           # 断言，路径相匹配的进行路由

        - id: payment_routh2                  #路由的ID，没有固定规则但要求唯一，建议配合服务名
          uri: http://localhost:8001          #匹配后提供服务的路由地址
          predicates:
            - Path=/payment/lb/**            # 断言，路径相匹配的进行路由
            
eureka:
  instance:
    hostname: cloud-gateway-service
  client: #服务提供者provider注册进eureka服务列表内
    service-url:
      register-with-eureka: true
      fetch-registry: true
      defaultZone: http://eureka7001.com:7001/eureka

启动eureka7001、payment8001、gateway9527微服务测试

添加网关前

在这里插入图片描述

添加网关后

在这里插入图片描述

访问说明

当访问 http://localhost:9527/payment/get/1 时，会通过http://localhost:9527匹配到http://localhost:8001，之后会根据/payment/get/1断言8001controller层是否存在/payment/get/**路径，如果存在返回true，反之返回false

在这里插入图片描述

gateway路由网关有两种配置方式：

  • 在配置文件yml中配置，见上边步骤
  • 代码中注入RouteLocator的Bean

使用第二种方式：通过9527网关访问到外网的百度新闻网址

@Configuration
public class GateWayConfig
{
    @Bean
    public RouteLocator customRouteLocator(RouteLocatorBuilder routeLocatorBuilder)
    {
        RouteLocatorBuilder.Builder routes = routeLocatorBuilder.routes();

        routes.route("path_route_mzr",
                r -> r.path("/guonei")
                        .uri("http://news.baidu.com/guonei")).build();

        return routes.build();
    }
}

通过微服务名称实现动态路由

以上案例存在一个问题，yml文件中routes信息uri是写死的，如果实现动态路由呢？

默认情况下Gateway会根据注册中心注册的服务列表，以注册中心上的微服务名为路径创建动态路由进行转发，从而实现动态路由的功能

启动一个eureka7001及两个服务提供者8001、8002，并修改9527模块yml文件

需要注意的是uri的协议为lb，表示启用Glteway的负载均衡功能。
lb://serviceName是spring cloudgateway在微服务中自动为我们创建的负载均衡uri

server:
  port: 9527

spring:
  application:
    name: cloud-gateway
  cloud:
    gateway:
      discovery:
        locator:
          enabled: true #开启从注册中心动态创建路由的功能，利用微服务名进行路由
      routes:
        - id: payment_routh #payment_route    #路由的ID，没有固定规则但要求唯一，建议配合服务名
          #uri: http://localhost:8001          #匹配后提供服务的路由地址
          uri: lb://CLOUD-PROVIDER-PAYMENT #匹配后提供服务的路由地址
          predicates:
            - Path=/payment/get/**         # 断言，路径相匹配的进行路由

        - id: payment_routh2 #payment_route    #路由的ID，没有固定规则但要求唯一，建议配合服务名
          #uri: http://localhost:8001          #匹配后提供服务的路由地址
          uri: lb://CLOUD-PROVIDER-PAYMENT #匹配后提供服务的路由地址
          predicates:
            - Path=/payment/lb/**         # 断言，路径相匹配的进行路由
          
eureka:
  instance:
    hostname: cloud-gateway-service
  client: #服务提供者provider注册进eureka服务列表内
    service-url:
      register-with-eureka: true
      fetch-registry: true
      defaultZone: http://eureka7001.com:7001/eureka

Predicate的使用

Spring Cloud Gateway将路由匹配作为Spring WebFlux HandlerMapping基础架构的一部分。

Spring Cloud Gateway创建Route对象时，使用RoutePredicateFactory 创建 Predicate对象，Predicate对象可以赋值给Route。

Spring Cloud Gateway包含许多内置的Route Predicate Factories。所有这些谓词都匹配HTTP请求的不同属性。多种谓词工厂可以组合，并通过逻辑and。

什么意思呢：类似与我们写sql中where关键字后边所跟的多种条件并使用and关键字连接，条件越多，匹配到的内容越精准

常用的Route Predicate

  • After Route Predicate
  • Before Route Predicate
  • Between Route Predicate
  • Cookie Route Predicate
  • Header Route Predicate
  • Host Route Predicate
  • Method Route Predicate
  • Path Route PredicateZ
  • Query Route Predicate

1、After Before Between 使用演示

predicates:
            - Path=/payment/lb/** 
            - After=2020-02-21T15:51:37.485+08:00[Asia/Shanghai] # 会在这个时间之后这个路由才生效
           #- Before=2020-02-05T15:10:03.685+08:00[Asia/Shanghai]
		   #- Between=2020-02-02T17:45:06.206+08:00[Asia/Shanghai],2020-03-25T18:59:06.206+08:00[Asia/Shanghai]

2、Cookie 使用演示

predicates:
	- Path=/payment/lb/**
	- Cookie=username,mzr,ch.p # 需要有这个Cookie值才生效  最后一个是正则表达式
	# 使用curl测试
	# 不带cookie（curl http://localhost:9527/payment/lb）
	# 带cookie（curl http://localhost:9527/payment/lb --cookie “username=mzr”）

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

3、Header 演示

predicates:
    - Header=X-Request-Id, \d+

在这里插入图片描述
…

更多演示在官网地址：
https://docs.spring.io/spring-cloud-gateway/docs/2.2.5.RELEASE/reference/html/#configuring-route-predicate-factories-and-gateway-filter-factories

说白了， 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。

Filter的使用

路由过滤器可用于修改进入的HTTP请求和返回的HTTP响应，路由过滤器只能指定路由进行使用。
Spring Cloud Gateway内置了多种路由过滤器，他们都由GatewayFilter的工厂类来产生

按生命周期分类：

  • pre
  • post

按种类分类：

  • GatewayFilter：
    参考：https://docs.spring.io/spring-cloud-gateway/docs/2.2.5.RELEASE/reference/html/#gatewayfilter-factories
  • GlobalFilter：
    参考：https://docs.spring.io/spring-cloud-gateway/docs/2.2.5.RELEASE/reference/html/#global-filters

普通过滤器

使用方法：与Predicate类似

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: payment_routh2
        uri: lb://CLOUD-PROVIDER-PAYMENT
        filters:
        - AddRequestHeader=X-Request-Id, 1024# 过滤器工厂会在匹配的请求头加上一对请求头，名称为X-Request-Id值为1024

拿AddRequestHeader举例，其他过滤器参考上述文档即可。重点学习自定义过滤器

自定义过滤器

能干嘛？

  • 全局日志记录
  • 统一网关鉴权

两个主要接口：implements GlobalFilter , ordered

使用案例：添加全局过滤器配置类

@Component
@Slf4j
public class MyLogGateWayFilter implements GlobalFilter,Ordered
{

    @Override
    public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain)
    {
        log.info("***********come in MyLogGateWayFilter:  "+new Date());

        String uname = exchange.getRequest().getQueryParams().getFirst("uname");
		//合法性检验
        if(uname == null)
        {
            log.info("*******用户名为null，非法用户，o(╥﹏╥)o");
            //设置response状态码，因为在请求之前过滤的，就算是返回NOT_FOUND也不会返回错误页面
            exchange.getResponse().setStatusCode(HttpStatus.NOT_ACCEPTABLE);
            //完成请求调用
            return exchange.getResponse().setComplete();
        }
        //过滤链放行
        return chain.filter(exchange);
    }

    //加载过滤器顺序，数字越小优先级越高，全局配置过滤器所以返回值应该为最小
    @Override
    public int getOrder()
    {
        return 0;
    }
}

启动测试

url中没有带uname参数报错

在这里插入图片描述

url中带uname参数访问正常

在这里插入图片描述

搞定~

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