SpringCloud 之Gateway组件详解

1.网关

1.1 网关简介

大家都都知道在微服务架构中，一个系统会被拆分为很多个微服务。那么作为客户端要如何去调用这么多的微服务呢?如果没有网关的存在，我们只能在客户端记录每个微服务的地址，然后分别去调用。

这样的架构，会存在着诸多的问题：
1.客户端多次请求不同的微服务，增加客户端代码或配置编写的复杂性
2.认证复杂，每个服务都需要独立认证。
3.存在跨域请求，在一定场景下处理相对复杂。
上面的这些问题可以借助API网关来解决。所谓的API网关，就是指系统的统一入口，它封装了应用程序的内部结构，为客户端提供统一服务，一些与业务本身功能无关的公共逻辑可以在这里实现，诸如认证、鉴权、监控、路由转发等等。架构如下图所示：

1.2 网关组件

在业界比较流行的网关，有下面这些：
Ngnix+lua
使用nginx的反向代理和负载均衡可实现对api服务器的负载均衡及高可用，lua是一种脚本语言,可以来编写一些简单的逻辑, nginx支持lua脚本
** Kong**
基于Nginx+Lua开发，性能高，稳定，有多个可用的插件(限流、鉴权等等)可以开箱即用。
问题:只支持Http协议;二次开发，自由扩展困难;提供管理API，缺乏更易用的管控、配置方式。Zuul 1.0
Netflix开源的网关，功能丰富，使用JAVA开发，易于二次开发
问题:缺乏管控，无法动态配置;依赖组件较多;处理Http请求依赖的是Web容器。
SpringCloud Gateway
Spring公司为了替换Zuul而开发的网关服务，将在下面具体介绍。

1.2.1 Gateway介绍

Spring Cloud Gateway是Spring公司基于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APl路由管理方式。它的目标是替代Netflix 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，监控和限流。
优点:
1·性能强劲:是第—代网关Zuul的1.6倍。
2·功能强大:内置了很多实用的功能，例如转发、监控、限流等。
3.设计优雅，容易扩展。
缺点:
1.其实现依赖Netty与WebFlux，不是传统的Servlet编程模型，学习成本高。
2.不能将其部署在Tomcat、Jetty等Servlet容器里，只能打成jar包执行。
3.需要Spring Boot 2.0及以上的版本，才支持。

1.2.2 Gateway实践

这里模拟通过浏览器访问网关，然后网关将请求转发到订单微服务，通过查询订单返回订单信息，在其中过程中订单中有用户信息，需要根据订单中的用户id调用用户微服务进行查询然后进行赋值然后返回订单信息。

新建一个网关微服务

导入依赖

       //注意导入了gateway网关不要导入Spring-boot-starter-web依赖，有冲突
       <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-gateway</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactId>
        </dependency>
     

配置application.yml

server:
  port: 7000

spring:
  rabbitmq:
    username: admin
    password: admin
    host: 182.92.167.13
    port: 5672
  application:
    name: gateway
  cloud:
    nacos:
      discovery:
        server-addr: localhost:8848
    gateway:
      routes: #路由数组，指当请求满足什么样的条件转发到哪个微服务上
        - id: order_router #当前路由标识，要求唯一
          uri: lb://provider #请求最终要被转发的地址，lb指的是从nacos中按照名称获取微服务，并按照负载均衡策略
          order: 1 #路由的优先级，数字越小代表路由的优先级越高
          predicates: #断言(条件判断，返回值是boolean，转发请求要满足的条件）
            - Path=/orderservice/**
          filters:
            - StripPrefix=1 #在请求转发之前去掉一层路径，这里去掉orderservice
      discovery:
        locator:
          enabled: true #让gateway可以发现nacos中的微服务，这个必须配置

首先在运行我们的项目的时候访问订单微服务http://localhost:9200/order/2就可以获得订单信息，通过上述配置后我们通过网关访问http://localhost:7000/orderservice/order/2也可以获得订单信息，然后证明我们配置成功。其实在gateway中有一层默认的设置，当我们把yml中配置的路由全部注释掉后然后访问http://localhost:7000/provider/order/2依然可以获得订单信息，其中provider为订单微服务的名称，默认设置和我们的配置相对比就是把orderservice换成了provider微服务名称。

1.2.3 Gateway执行流程

执行流程大体如下:
1.Gateway Client向Gateway Server发送请求
⒉.请求首先会被HttpWebHandlerAdapter进行提取组装成网关上下文
3.然后网关的上下文会传递到DispatcherHandler，它负责将请求分发给RoutePredicateHandlerMapping
4.RoutePredicateHandlerMapping负责路由查找，并根据路由断言判断路由是否可用
5.如果过断言成功，由FilteringWebHandler创建过滤器链并调用
6.请求会一次经过PreFilter--微服务--PostFilter的方法，最终返回响应

1.2.4 断言工厂

这里摘用网上的相关内置断言工厂的描述

**基于时间DateTime类型的断言工厂 **

此类型的断言根据时间做判断，主要有三个：
AfterRoutePredicateFactory：接收一个日期参数，判断请求日期是否晚于指定日期BeforeRoutePredicateFactory：接收一个日期参数，判断请求日期是否早于指定日期BetweenRoutePredicateFactory：接收两个日期参数，判断请求日期是否在指定时间段内

# 当前的请求必须要在下方指定的时间之后
- After=2017-01-20T17:42:47.789-07:00[America/Denver]

# 当前的请求必须在下方指定的时间之前
- Before=2017-01-20T17:42:47.789-07:00[America/Denver]

# 当前的请求必须在下方指定的时间段之内
- Between=2017-01-20T17:42:47.789-07:00[America/Denver],2017-01-21T17:42:47.789-07:00[America/Denver]

基于Cookie的断言工厂

判断请求Cookie中必须某个key对应的value必须为指定的值

# cookie中chocolate的值必须为ch.p   第二个参数的值可以使用正则表达式
- Cookie=chocolate,ch.p

基于请求头的断言工厂

根据请求头中的某一个参数来进行匹配

# 必须包含X-Request-Id请求头，第二个参数的值可以使用正则表达式
- Header=X-Request-Id,\d+

基于域名的断言工厂

多个域名使用逗号分隔，支持通配符

- Host=**.somehost.org,**.anotherhost.org

基于请求方法的断言工厂

支持GET请求或者POST请求，中间使用逗号分隔

- Method=GET,POST

于Path路径的断言工厂

也就是我们快速入门案例中使用的，也支持通配符，如果有多个path中间使用逗号分隔

- Path=/order_server/**

除了通配符的方式，它还支持占位符的方式就比如rest接口中在结尾携带一个请求参数的方式，就比如

/get/user/{id}

，这个id在路由匹配中肯定不能写死，

- Path=/red/{segment},/blue/{segment}

如果请求路径是，则此路由匹配，例如：/red/1 or /red/1/ 或 /red/blue or /blue/green。
Path Route Predicate Factory 有两个参数：一个 Spring 列表PathMatcher patterns和一个名为matchTrailingSlash（默认为true）的可选标志。如果matchTrailingSlash设置为false，则请求路径/red/1/将不匹配。

基于请求参数的断言工厂

根据请求参数中必须包含某个请求参数，或者某个请求参数的值是XXX，这个请求参数只能满足GET请求的方式在URL后面进行

?key=value

拼接的方式

# 请求参数中包含green这个参数，则与前面的路由进行匹配
- Query=green

# 如果请求参数包含red其值与正则gree.表达式匹配的查询参数，则前面的路由匹配，因此red=green red=greet都会会匹配。
- Query=red,gree.

根据请求客户端Ip的断言工厂

例如，如果请求的远程地址是

192.168.1.10

，则此路由匹配。

- RemoteAddr=192.168.1.1/24

根据权重

权重通常会有多个路由规则来组成，多个路由之间进行一个百分比的权重

权重需要配置两个参数，第一个参数是组名，第二个是权重值，多个路由如果是在一组中那么组名需要相同

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: weight_high
        uri: https://weighthigh.org
        predicates:
        - Weight=group1,8
      - id: weight_low
        uri: https://weightlow.org
        predicates:
        - Weight=group1,2

该路由会将约 80% 的流量转发到weighthigh.org，将约 20% 的流量转发到weightlow.org

自定义断言工厂实现

首先在配置文件中添加如下，表示参数age年龄的范围，在这之间符合要求。

 gateway:
      routes: #路由数组，指当请求满足什么样的条件转发到哪个微服务上
        - id: order_router #当前路由标识，要求唯一
          uri: lb://provider #请求最终要被转发的地址，lb指的是从nacos中按照名称获取微服务，并按照负载均衡策略
          order: 1 #路由的优先级，数字越小代表路由的优先级越高
          predicates: #断言(条件判断，返回值是boolean，转发请求要满足的条件）
            - Path=/orderservice/**
            - Age=18,60
          filters:
            - StripPrefix=1

自定义代码实现如下

@Component
public class AgeRoutePredicateFactory extends AbstractRoutePredicateFactory<AgeRoutePredicateFactory.Config> {
    //断言逻辑
    public Predicate<ServerWebExchange> apply(AgeRoutePredicateFactory.Config config) {
        return new Predicate<ServerWebExchange>() {
            @Override
            public boolean test(ServerWebExchange serverWebExchange) {
                String age = serverWebExchange.getRequest().getQueryParams().getFirst("age");
                if(age!=null){
                    int myage = Integer.parseInt(age);
                    if(myage>config.minAge&&myage<config.maxAge)
                        return true;
                    else
                        return false;
                }
                return false;
            }
        };
    }

    public AgeRoutePredicateFactory() {
        super(AgeRoutePredicateFactory.Config.class);
    }
    //读取配置文件中的参数值，赋值到配置类上的属性上
    public List<String> shortcutFieldOrder() {
        return Arrays.asList("minAge","maxAge");//这个位置的顺序必须和配置文件中的顺序对应
    }
    //用于接收配置文件中的对应参数
    @Data
    @NoArgsConstructor
    public static class Config{
        private int minAge;
        private int maxAge;
    }
}

1.2.5 过滤器

过滤器就是对于请求和响应做一些手脚。作用流程如下图：

从过滤器生命周期（影响时机点）的⻆度来说，主要有两个pre和post：
pre：这种过滤器在请求被路由之前调用。我们可以利用这类过滤器实现身份验证、在集群中选择 请求的微服务、记录调试信息等。
post：这种过滤器在路由到微服务以后执行。这类过滤器可用来为响应添加标准的HTTP Header、收集统计信息和指标、将响应从微服务发送给客户端。

从过滤器作用范围的角度来说，可分为另外两种，一种是针对于单个路由的gateway filter，它在配置文件中的写法同predict类似；另外一种是针对于所有路由的global gateway filer。现在从作用范围划分的维度来讲解这两种filter。

** 区别：**
GatewayFilter：网关过滤器，需要通过spring.cloud.routes.filters配置在具体的路由下，只作用在当前特定路由上，也可以通过配置spring.cloud.default-filters让它作用于全局路由上。
GlobalFilter：全局过滤器，不需要再配置文件中配置，作用在所有的路由上，最终通过GatewayFilterAdapter包装成GatewayFilterChain能够识别的过滤器。

内置局部过滤器

全局过滤器

内置的全局过滤器如下图：

自定义全局过滤器

内置的过滤器已经可以完成大部分的功能，但是对于企业开发的一些业务功能处理，还是需要我们自己编写过滤器来实现的，那么我们一起通过代码的形式自定义一个过滤器，去完成统一的权限校验。
开发中的鉴权逻辑:
1.当客户端第一次请求服务时，服务端对用户进行信息认证（登录)
2.认证通过，将用户信息进行加密形成token，返回给客户端，作为登录凭证·以后每次请求，客户端都携带认证的token
3.服务端对token进行解密，判断是否有效。

如下图：

自定义代码如下

@Component
@Order(-1)//越小优先级越高
@Slf4j
public class Filter implements GlobalFilter {
    public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
        String token = exchange.getRequest().getQueryParams().getFirst("token");

            if(token==null||!token.equals("admin")){
                //认证失败
                log.error("认证失败");
                exchange.getResponse().setStatusCode(HttpStatus.UNAUTHORIZED);
                return exchange.getResponse().setComplete();
            }

        return chain.filter(exchange);
    }
}