统一网关Gateway

2023-11-08

Spring Cloud Gateway是Spring官方基于Spring 5.0,Spring Boot 2.0和Project Reactor等技术开发的网关,Spring Cloud Gateway旨在为微服务架构提供一种简单而有效的统一的API路由管理方式。Spring Cloud Gateway作为Spring Cloud生态系中的网关,目标是替代ZUUL,其不仅提供统一的路由方式,并且基于Filter链的方式提供了网关基本的功能,例如:安全,监控/埋点,和限流等。

一、网关作用介绍

网关功能:

  • 对用户请求做身份认证、权限校验
  • 将用户请求路由到微服务,并对微服务的不同实例实现负载均衡
  • 对用户请求做限流

在SpringCloud中网关的实现包括两种:

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

二、搭建网关服务

搭建网关服务的步骤:

  1. 创建新的module,引入SpringCloudGateway的依赖和nacos的服务发现依赖:
    <dependencies>
        <!--nacos服务发现依赖-->
        <dependency>
            <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactId>
        </dependency>
        <!--网关依赖 -->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-gateway</artifactId>
        </dependency>
    </dependencies>
  1. 编写路由配置及nacos地址:
  • 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
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,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代表负载均衡
          predicates: # 路由断言,判断请求是否符合规则
            - Path=/user/** #路径断言,判断路径是否以/user开头,如果是则符合
        - id: order-service
          uri: lb://orderservice
          predicates:
            - Path=/order/**
  1. 通过localhost:10010/order/101就能访问了。
    在这里插入图片描述

  2. 流程图
    在这里插入图片描述

三、路由断言工厂Route Predicate Factory

Route Predicate Factory 作用是读取用户定义的断言条件,对请求做出判断。

网关路由可以配置的内容包括:

  • 路由id:路由唯一标示
  • uri:路由目的地,支持lb和http两种
  • predicates:路由断言,判断请求是否符合要求,符合则转发到路由目的地
  • filters:路由过滤器,处理请求或响应

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,可以在spring官网查看用法。
Spring提供了11种基本的Predicate工厂:
在这里插入图片描述

四、路由过滤器 GatewayFilter

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。
在这里插入图片描述
Spring提供了31种不同的路由过滤器工厂。例如:
在这里插入图片描述
例如: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:在gateway中修改application.yml文件,给userservice的路由添加过滤器:

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,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代表负载均衡
          predicates: # 路由断言,判断请求是否符合规则
            - Path=/user/** #路径断言,判断路径是否以/user开头,如果是则符合
          filters: # 过滤器
            - AddRequestHeader=Truth, Itcast is freaking awesome! # 添加请求头

五、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:
  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,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代表负载均衡
          predicates: # 路由断言,判断请求是否符合规则
            - Path=/user/** #路径断言,判断路径是否以/user开头,如果是则符合
#          filters: # 过滤器
#            - AddRequestHeader=Truth, Itcast is freaking awesome! # 添加请求头
        - id: order-service
          uri: lb://orderservice
          predicates:
            - Path=/order/**
      default-filters: # 默认过滤器,会对所有的路由请求都生效
        - AddRequestHeader=Truth, Itcast is freaking awesome! # 添加请求头

六、全局过滤器 GlobalFilter

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。
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);
}

这里实现一个定义全局过滤器,拦截并判断用户身份的案例:
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。

步骤1:自定义过滤器:
自定义类,实现GlobalFilter接口,添加@Order注解:

@Order(-1) //优先级
@Component
public class AuthorizeFilter implements GlobalFilter {
    @Override
    public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
        //1、获取请求参数
        ServerHttpRequest request = exchange.getRequest();
        MultiValueMap<String, String> params = request.getQueryParams();
        //2、获取authorization参数
        String authorization = params.getFirst("authorization");
        //3、校验
        if("admin".equals(authorization)){
            //放行
            return chain.filter(exchange);
        }
        //4、拦截
        //4.1禁止访问
        exchange.getResponse().setStatusCode(HttpStatus.UNAUTHORIZED);
        //4.2结束处理
        return exchange.getResponse().setComplete();
    }
}

1.全局过滤器的作用是什么?
对所有路由都生效的过滤器,并且可以自定义处理逻辑。
2.实现全局过滤器的步骤?

  • 实现GlobalFilter接口
  • 添加@Order注解或实现Ordered接口
  • 编写处理逻辑

七、过滤器执行顺序

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。
在这里插入图片描述

  • 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。
    可以参考下面几个类的源码来查看:

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。

八、跨域问题处理

跨域:域名不一致就是跨域,主要包括:

  • 域名不同: www.taobao.com 和 www.taobao.org 和 www.jd.com 和 miaosha.jd.com
  • 域名相同,端口不同:localhost:8080和localhost8081
    跨域问题:浏览器禁止请求的发起者与服务端发生跨域ajax请求,请求被浏览器拦截的问题
    解决方案:CORS
    在这里插入图片描述

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:63343"
              - "http://www.leyou.com"
            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

再次查看,就没有跨域问题了。

在这里插入图片描述
CORS跨域要配置的参数包括哪几个?

  • 允许哪些域名跨域?
  • 允许哪些请求头?
  • 允许哪些请求方式?
  • 是否允许使用cookie?
  • 有效期是多久?

九、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。限流算法常见的包括两种:

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

计数器算法:
固定窗口计数器算法概念如下:

  • 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。

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。

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
  • 请求进入后,必须先尝试从桶中获取令牌,获取到令牌后才可以被处理
  • 如果令牌桶中没有令牌,则请求等待或丢弃
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