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

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Bug 终结者 发表于 2023/02/19 16:41:41 2023/02/19
【摘要】 【云原生】Spring Cloud Alibaba 之 Gateway 服务网关实战开发

@[TOC]

⚡引言

该项目基于 【云原生】SpringCloud Alibaba 之 Nacos注册中心实战 编写,源码地址见文末

一、什么是网关

Spring Cloud Gateway 是 Spring Cloud 的一个全新项目,该项目是基于 Spring 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

  • 请求路由
  • 权限控制
  • 限流

架构图

在这里插入图片描述

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Servlet 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

在这里插入图片描述

Next 下一步,命名为 gateway,单击 Finish完成创建

在这里插入图片描述

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

在这里插入图片描述

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!

在这里插入图片描述

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:

  1. 创建项目,引入nacos服务发现和gateway依赖

  2. 配置application.yml,包括服务基本信息、nacos地址、路由

路由配置包括:

  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,

  4. 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:

在这里插入图片描述

⛽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 application.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?

  1. 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
  2. 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:

在这里插入图片描述

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

六、源码地址

GitHub开源地址:https://github.com/wanghuichen/nacos-demo

GitEE 开源地址: https://gitee.com/javawhc/nacos-demo

⛵小结

以上就是【Bug 终结者】对 【云原生】Spring Cloud Alibaba 之 Gateway 服务网关实战开发 的简单介绍,Spring Cloud Alibaba 是目前比较火的微服务中间件,很强大,必须吃透!,同时,Gateway 服务网关是撑起分布式的请求入口,起到承上启下的作用,Gateway 也可以解决流量削峰问题,防止大规模请求一拥而上,导致服务不可用等问题,可以说,Gateway是一个很棒的服务网关!

如果这篇【文章】有帮助到你,希望可以给【Bug 终结者】点个赞👍,创作不易,如果有对【后端技术】、【前端领域】感兴趣的小可爱,也欢迎关注❤️❤️❤️ 【Bug 终结者】❤️❤️❤️,我将会给你带来巨大的【收获与惊喜】💝💝💝!

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