Gateway 统一网关

一、初识 Gateway

1. 为什么需要网关

我们所有的服务可以让任何请求访问，但有些业务不是对外公开的，这就需要用网关来统一替我们筛选请求，它就像是房间的一道门，想进入房间就必须经过门。而请求想要访问微服务，就必须通过网关再到微服务。

2. 网关的作用

身份认证和权限校验

网关是微服务的入口，会验证用户是否有请求资格，如果没有则进行拦截

服务路由、负载均衡

网关不处理业务，根据拟定好的规则，将请求转发到对应的微服务中，这个过程就是路由。当对应的微服务有部署了多个，同样需要根据拟定的规则做负载均衡。

请求限流

请求量过高时，网关根据微服务能够接受的请求量来放行请求，避免服务压力过大。就像是红绿灯避免交通堵塞的原理类似。

在 SprignCloud 中网关的实现包括两种:

gateway
zuul：zuul 是基于 Servlet 实现的，属于阻塞式编程。而SpringCloudGateway 是基于 Spring5 中提供的 WebFlux, 属于响应式编程的实现，具备更好的性能。

二、入门案例

1. 创建新的module，引入SpringCloudGateway的依赖和nacos的服务发现依赖，如果没有统一管理版本号，需要加上<version></version>

<!--nacos服务注册发现依赖-->
        <dependency>
            <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactId>
        </dependency>
        <!--网关gateway依赖-->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-gateway</artifactId>
        </dependency>

2. 编写启动类

@SpringBootApplication
public class GatewayApplication {

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

3. 路由配置及nacos地址

3.1 创建application.yml文件

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（routes: 多个； route: 一个）
        - id: user-service # 路由id，自定义，只要唯一即可
          uri: lb://userservice # 第一种写法：路由的目标地址; lb（loadBalance）是指负载均衡，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(断言一般是布尔类型)
            - Path=/user/** # 这个是按照路径匹配，只要以/user/开头就符合要求
#        可以同时配置多个服务路由
        - id: baidu-demo
          uri: https://www.baidu.com  # 第二种写法：路由的目标地址 http就是固定地址
          predicates:
           - Path=/baidu/** # 注意使用本服务测试需要开启下面截取path，不然拼接的路径无效
#         filters: 
# path断言路由的请求格式默认为uri+path,如果不需要携带path可以截取掉
#           - StripPrefix=1    # 截取掉- Path中的第一级路径/baidu

# 初学期间为了方便调试与快速定位错误，可以将gateway打印日志级别调低
logging:
  level:
    org:
      springframework:
        cloud:
          gateway: trace

路由的配置包括：

1.路由id：路由的唯一标示

2.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

3.路由断言（predicates）：判断路由的规则，一般是布尔类型

4.路由过滤器（filters）：对请求或响应做处理

重启网关服务，访问 localhost:10010/user/1,如下图所示

被拦截状态

至此案例到此结束，为了更好的了解网关在这期间默默的付出了哪些，下面将网关原理聊一聊。

用户发送请求后，首先会通过网关，而网关是不做任何业务的，会去注册中心 Nacos 中拉取服务列表，然后根据负载均衡选择一个服务发送用户的请求。如下图

三、断言工厂

我们配置文件中写的断言规则是字符串，这些字符串会被断言工厂（Route Predicate Factory）读取处理，转变为路由判断的条件。断言工厂为我们把字符串转变为了判断条件。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

四、过滤器工厂

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

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
……

下面举个例子给所有进入userservice的请求添加一个请求头：Truth=itcast is freaking awesome!

实现方式：

1. 局部过滤器(GatewayFilter)

filters : 配置在路由下的过滤器只对当前路由的请求生效, filters 在 routes 的目录下

1. 在gateway中修改application.yml文件, 给userservice的路由添加过滤器

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: user-service 
        uri: lb://userservice 
        predicates: 
        - Path=/user/** 
        filters: # 路由过滤器
        - AddRequestHeader=Truth, me is freaking awesome! # 添加请求头

为了方便观察是否添加成功，这里改造方法如下

2. 默认过滤器(DefaultFilter)

default-filters : 对所有路由都生效的过滤器, default-filters 和 routes 同级目录

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: user-service 
        uri: lb://userservice 
        predicates: 
        - Path=/user/**
      default-filters: # 默认过滤器
      - AddRequestHeader=Truth, me is freaking awesome!

3. 全局过滤器(GlobalFilter)

全局过滤器 (GlobalFilter) 的作用也是处理一切进入网关的请求和微服务响应，与上面的作用一样。

区别在于

GatewayFilter通过配置定义，处理逻辑是固定的。
而上面的逻辑需要自己写代码实现，定义方式是实现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);
}

3.1 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

实现步骤

1. 在 gateway 中定义一个过滤器

@Order(-1)  // 权重注解，值越小优先级越高
@Component
public class AuthorizeFilter implements GlobalFilter {
    @Override
    public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
        // 1.获取请求参数
        MultiValueMap<String, String> params = exchange.getRequest().getQueryParams();
        // 2.获取authorization参数
        String auth = params.getFirst("authorization");
        // 3.校验
        if ("admin".equals(auth)) {
            // 放行
            return chain.filter(exchange);
        }
        // 4.拦截
        // 4.1.禁止访问，设置状态码
        exchange.getResponse().setStatusCode(HttpStatus.FORBIDDEN);
        // 4.2.结束处理
        return exchange.getResponse().setComplete();
    }
}

2. 测试，访问 http://localhost:10010/user/1?authorization=admin 可以看到成功获取到响应结果

若不符合要求则无法获取结果

4. 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。

过滤器执行顺序

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。

4.1 定义执行顺序的两种方式

5. 限流过滤器

限流：对应用服务器的请求做限制，避免因过多请求而导致服务器过载甚至宕机。限流算法如下：

计数器算法，又包括固定窗口计数器算法、滑动窗口计数器算法
漏桶算法(Leaky Bucket)
令牌桶算法（Token Bucket）

1. 计数器算法 --- 固定窗口计数器算法

将时间划分为多个窗口；
在每个窗口内每有一次请求就将计数器加一，当时间到达下一个窗口时，计数器重置。
如果计数器超过了限制数量，则本窗口内所有的请求都被丢弃。

但是这种会有个问题，假如我们在1s内允许通过的请求数量是100，如果在窗口失效的最后几毫秒发送了99个请求，接着又在下一个时间窗口开始时发送99个请求，那么这个用户这1s内就不止发送100个请求了，这就是临界值问题。

2. 计数器算法 --- 滑动窗口计数器算法

滑动窗口计算算法就是为了解决固定窗口计算算法存在临界值的问题而出现的。假设我们1秒内允许通过100个请求，但我们把1秒分成多个窗格（窗格数越多，流量过度越平滑）。

3. 漏桶算法

将每个请求视作"水滴"放入"漏桶"进行存储；
"漏桶"以固定速率向外"漏"出请求来执行，如果"漏桶"空了则停止"漏水”；
如果"漏桶"满了则多余的"水滴"会被直接丢弃。

4. 令牌桶算法

以固定的速率生成令牌，存入令牌桶中，如果令牌桶满了以后，多余令牌丢弃

六、跨域问题

跨域：域名、端口、协议三者任意一个不同就是跨域

域名不同： www.taobao.com 和 www.taobao.org 和 www.jd.com 和 miaosha.jd.com

端口不同：localhost:8080和localhost:8081

协议不同：https:xxx.com 和 http:xxx.com

跨域问题：浏览器禁止请求发送者与服务端跨域ajax请求，说白了就是请求被浏览器拦截的问题。
解决方案：CORS (跨域资源共享)

网关处理跨域采用的同样是CORS方案，并且只需要简单配置即可实现：

spring:
  cloud:
    gateway:
      globalcors: # 全局的跨域处理
        add-to-simple-url-handler-mapping: true # 解决options请求被拦截问题
        corsConfigurations:
          '[/**]':
            allowedOrigins: # 允许哪些网站的跨域请求 
              - "http://localhost:8090"
            allowedMethods: # 允许的跨域ajax的请求方式
              - "GET"
              - "POST"
              - "DELETE"
              - "PUT"
              - "OPTIONS"
            allowedHeaders: "*" # 允许在请求中携带的头信息
            allowCredentials: true # 是否允许携带cookie
            maxAge: 360000 # 这次跨域检测的有效期, 有效期内浏览器不询问是否拦截