基于SpringCloudGateway實現(xiàn)微服務網(wǎng)關的方式
（一）什么是微服務網(wǎng)關
后端寫完所有的微服務之后，最終是要交給前端去調用。我們都知道每個微服務都有各自的端口號，如果前端直接通過IP加端口的方式去調用微服務會很麻煩。如果想對請求增加限制也會變得十分困難。這個時候微服務網(wǎng)關就出現(xiàn)了。
微服務網(wǎng)關又成為API網(wǎng)關，它是系統(tǒng)對外的唯一入口。APl網(wǎng)關封裝了系統(tǒng)內部架構，為每個客戶端提供一個定制的APl。API網(wǎng)關方式的核心要點是，所有的客戶端和消費端都通過統(tǒng)一的網(wǎng)關接入微服務，在網(wǎng)關層處理所有的非業(yè)務功能。通常，網(wǎng)關也是提供REST/HTTP的訪問API。服務端通過API-GW注冊和管理服務。
聽起來有些抽象，下面就做一張圖給大家展示一下：前端的請求統(tǒng)一由微服務網(wǎng)關進行管理，微服務網(wǎng)關可以調用各個微服務，同時自身還有多種功能。
API網(wǎng)關的職責有身份驗證、監(jiān)控、負載均衡、緩存、請求分片與管理、靜態(tài)響應處理，最重要的功能是和外界聯(lián)系。
常見的API網(wǎng)關實現(xiàn)方式有Zuul，traefix，Spring Cloud Gateway等等。目前主流的微服務網(wǎng)關是Spring Cloud Gateway。
（二）Spring Cloud Gateway網(wǎng)關
Spring Cloud Gateway是Spring 官方基于Spring 5.0，Spring Boot 2.0和Project Reactor 等技術開發(fā)的網(wǎng)關，旨在為微服務架構提供一種簡單而有效的統(tǒng)一的API路由管理方式，統(tǒng)一訪問接口。Spring Cloud Gateway作為Spring Cloud 生態(tài)系中的網(wǎng)關，目標是替代Netflix ZUUL，其不僅提供統(tǒng)一的路由方式，并且基于Filter鏈的方式提供了網(wǎng)關基本的功能，例如：安全，監(jiān)控/埋點，和限流等。
2.1 核心概念：
路由（route）：路由是網(wǎng)關最基礎的部分，路由信息由一個ID，一個目的URL，一組斷言工廠和一組Filter組成。
斷言（predicates）：java8中的斷言函數(shù)，Spring Cloud Gateway中的斷言函數(shù)允許開發(fā)者去定義匹配來自Http Request中的任何信息。當斷言為真時，則匹配路由。
過濾器（filter）：對請求和響應進行過濾
下面通過實踐來操作微服務網(wǎng)關，本項目有依賴于Nacos與Sentinel，如果不需要這部分的內容可以在配置文件中去除。
2.2 搭建環(huán)境：
1、引入工程導入依賴
創(chuàng)建api_gateway_server工程，在工程中的pom.xml中導入依賴，項目全局依賴如下：
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 https://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
<modelVersion>4.0.0</modelVersion>
<groupId>com.javayz</groupId>
<artifactId>nacos-discovery-spring-cloud-gateway</artifactId>
<version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
<name>nacos-discovery-spring-cloud-gateway</name>
<description>Demo project for Spring Boot</description>
<properties>
<java.version>1.8</java.version>
<projec.build.sourceEncoding>UTF-8</projec.build.sourceEncoding>
<project.reporting.outputEncoding>UTF-8</project.reporting.outputEncoding>
<spring-boot.version>2.3.0.RELEASE</spring-boot.version>
<spring-cloud-alibaba.version>2.2.1.RELEASE</spring-cloud-alibaba.version>
</properties>
<dependencies>
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-actuator</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
<artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
<artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-sentinel</artifactId>
</dependency>
<!--springcloudgateway-->
<dependency>
<groupId>org.springframework.cloud</groupId>
<artifactId>spring-cloud-starter-gateway</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.projectlombok</groupId>
<artifactId>lombok</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<groupId>com.alibaba.csp</groupId>
<artifactId>sentinel-spring-cloud-gateway-adapter</artifactId>
<version>1.7.2</version>
</dependency>
</dependencies>
<!--當前項目繼承的依賴-->
<dependencyManagement>
<dependencies>
<dependency>
<groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
<artifactId>spring-cloud-alibaba-dependencies</artifactId>
<version>${spring-cloud-alibaba.version}</version>
<type>pom</type>
<scope>import</scope>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-dependencies</artifactId>
<version>${spring-boot.version}</version>
<type>pom</type>
<scope>import</scope>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework.cloud</groupId>
<artifactId>spring-cloud-dependencies</artifactId>
<version>Hoxton.SR3</version>
<type>pom</type>
<scope>import</scope>
</dependency>
</dependencies>
</dependencyManagement>
<build>
<plugins>
<plugin>
<groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
<artifactId>maven-compiler-plugin</artifactId>
<configuration>
<source>1.8</source>
<target>1.8</target>
<encoding>UTF-8</encoding>
</configuration>
</plugin>
<plugin>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
</plugin>
</plugins>
</build>
</project>
2、配置啟動類
創(chuàng)建GatewayApplication類
@EnableDiscoveryClient
@SpringBootApplication
public class NacosDiscoverySpringCloudGatewayApplication {
public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(NacosDiscoverySpringCloudGatewayApplication.class, args);
}
}
3、編寫配置文件
這里對配置文件的編寫使用.yml格式的配置文件，在resource文件夾下創(chuàng)建applicaiion.yml。這里需要注意的是gateway下routes的配置，首先用id自定義網(wǎng)關；接著定義uri，意思是當訪問的是9090端口（即訪問的是網(wǎng)關時），就自動把ip和端口號變成該uri；最后寫斷言predicates，這里的Path=/index/** 指得是自動匹配 /index/**的路徑。當請求地址為http://localhost:9090/index/1時，微服務網(wǎng)關會去訪問http://nacos-discovery-consumer/index/1,這就是微服務網(wǎng)關調用微服務的功能。
server:
port: 9090
spring:
application:
name: nacos-discovery-spring-cloud-gateway
cloud:
gateway:
discovery:
locator:
enabled: true #啟用discoveryClient網(wǎng)關集成,實現(xiàn)服務發(fā)現(xiàn)
routes:
- id: route1
uri: lb://nacos-discovery-consumer #lb://表示負載均衡
predicates: #判斷條件
- Path=/test,/index/**
（三） 路由配置詳解
路由斷言中有許多匹配規(guī)則，之前只介紹了Path，其實還有許多匹配規(guī)則
predicates:
#匹配一個時間，在這個時間之后發(fā)生的請求才能訪問（格式是ZonedDateTime）
- After=2021-03-14T11:31:08.377+08:00[Asia/Shanghai]
#匹配一個時間，在這個時間之前發(fā)生的請求才能訪問（ZonedDateTime）
- Before=2021-03-14T11:31:08.377+08:00[Asia/Shanghai]
#匹配兩個時間，在這個時間之間才能訪問
- Between=2021-03-14T11:31:08.377+08:00[Asia/Shanghai],2021-03-14T12:31:08.377+08:00[Asia/Shanghai] #路由斷言之間
#路由斷言Cookie匹配，匹配給定名稱（如master）或者正則表達式，如下面配置，請求的cookie中必須有token=master才能訪問
- Cookie=token,master
#根據(jù)請求頭信息匹配，使用方式和cookie類似
- Header=XXX,XXX
#根據(jù)host地址匹配
- Host=**.somehost.org
#根據(jù)請求方法匹配
- Method=GET
#根據(jù)請求路徑進行匹配
- Path=***
#根據(jù)參數(shù)匹配，如果配置為token，則所有的請求必須要帶上token=XXX
- Query=token
#根據(jù)遠程IP匹配
- RemoteAddr=192.168.1.1/24
#權重,第一個參數(shù)是組名，第二個參數(shù)是權重，兩個route下配置不同權重，會根據(jù)權重負載訪問
- Weight=group1,8
定義請求路徑時，我們還可以據(jù)微服務名稱拉取請求路徑，下面是兩種不同方法定義uri，實現(xiàn)同樣的功能。
uri: http://127.0.0.1:9001 #當訪問9090端口時，自動把ip和端口替換為此uri uri: lb://userservice #根據(jù)微服務名稱拉取請求路徑
總體的配置：
server:
port: 9090
spring:
application:
name: nacos-discovery-spring-cloud-gateway
cloud:
gateway:
discovery:
locator:
enabled: true #啟用discoveryClient網(wǎng)關集成,實現(xiàn)服務發(fā)現(xiàn)
routes:
- id: route1
uri: lb://nacos-discovery-consumer #lb://表示負載均衡
predicates: #判斷條件
- Path=/test,/index/**,/**
nacos:
discovery:
server-addr: 192.168.78.128:8848
username: nacos
password: nacos
sentinel:
eager: true
transport:
dashboard: localhost:8080
3.1 自定義斷言配置
自定義斷言的實現(xiàn)分為兩步，假設我們現(xiàn)在要實現(xiàn)一個自定義的過濾器，規(guī)則是必須攜帶一個token，并且token要等于指定的值。
1、定義配置類：這里包含在配置文件要傳入的對象值
@Data
public class TokenConfig {
private String token;
}
2、定義路由斷言工廠：首先是命名必須是XXXRoutePredicateFactory，繼承 AbstractRoutePredicateFactory
@Slf4j
@Component
public class TokenRoutePredicateFactory extends AbstractRoutePredicateFactory<TokenConfig> {
public TokenRoutePredicateFactory(){
super(TokenConfig.class);
}
//用來把配置中的值變成一個集合
@Override
public List<String> shortcutFieldOrder() {
return Collections.singletonList("token");
}
//通過jdk1.8的斷言接口來返回true或者false，如果是true表示過濾器不攔截
@Override
public Predicate<ServerWebExchange> apply(TokenConfig config) {
return exchange ->{
//獲取request請求參數(shù)
MultiValueMap<String,String> valueMap=exchange.getRequest().getQueryParams();
boolean flag=false;
List<String> list=new ArrayList<>();
//將request請求的value保存到集合里
valueMap.forEach((k,v)->{
list.addAll(v);
});
//判斷有沒有和配置文件中相同的值
for (String s:list){
log.info("Token"+s);
if (StringUtils.equalsIgnoreCase(s,config.getToken())){
flag=true;
break;
}
}
return flag;
};
}
}
最后在斷言處寫上我們自定義的內容:
predicates: #判斷條件 - Path=/test,/index/**,/** - Token=javayz
只有鏈接是http://localhost:9090/sentinel/test1?token=javayz帶上token=javayz的請求才能訪問。
3.2 斷言不匹配404頁面自定義
SpringCloudGateway默認給出的404頁面是
這樣的頁面實在不友好，我們可以通過自定義的方式讓他返回一個JSON字符串
public class MyErrorWebExceptionHandler extends DefaultErrorWebExceptionHandler {
public MyErrorWebExceptionHandler(ErrorAttributes errorAttributes, ResourceProperties resourceProperties, ErrorProperties errorProperties, ApplicationContext applicationContext) {
super(errorAttributes, resourceProperties, errorProperties, applicationContext);
}
/**
* 指定響應處理方法為JSON處理
* @param errorAttributes
* @return
*/
@Override
protected RouterFunction<ServerResponse> getRoutingFunction(ErrorAttributes errorAttributes) {
return RouterFunctions.route(RequestPredicates.all(),this::renderErrorResponse);
}
/**
* 根據(jù)code獲取對應的HttpStatus
* @param errorAttributes
* @return
*/
@Override
protected int getHttpStatus(Map<String, Object> errorAttributes) {
return (int) errorAttributes.get("status");
}
/**
* 構建異常信息
* @param request
* @param ex
* @return
*/
private String buildMessage(ServerRequest request,Throwable ex){
StringBuilder builder = new StringBuilder("Failed to handle request:");
builder.append(request.methodName());
builder.append(" ");
builder.append(request.uri());
if (ex!=null){
builder.append(ex.getMessage());
}
return builder.toString();
}
/**
* 返回的json數(shù)據(jù)
* @param status
* @param errorMsg
* @param data
* @return
*/
public static Map<String,Object> response(int status,String errorMsg,Object data){
Map<String,Object> map=new HashMap<>();
map.put("code",status);
map.put("message",errorMsg);
map.put("data",data);
return map;
}
}
新建一個類叫做MyErrorWebExceptionHandler：
再編寫一個配置類，將自定義的異常頁面代碼注入到Bean容器中：
@Configuration
public class GatewayConfiguration {
private final ServerProperties serverProperties;
private final ApplicationContext applicationContext;
private final ResourceProperties resourceProperties;
private final List<ViewResolver> viewResolvers;
private final ServerCodecConfigurer serverCodecConfigurer;
public GatewayConfiguration(ServerProperties serverProperties, ApplicationContext applicationContext, ResourceProperties resourceProperties, ObjectProvider<List<ViewResolver>> viewResolversProvider, ServerCodecConfigurer serverCodecConfigurer) {
this.serverProperties = serverProperties;
this.applicationContext = applicationContext;
this.resourceProperties = resourceProperties;
this.viewResolvers = viewResolversProvider.getIfAvailable(Collections::emptyList);
this.serverCodecConfigurer = serverCodecConfigurer;
}
@Bean("myErrorWebExceptionHandler")
@Order(Ordered.HIGHEST_PRECEDENCE)
public ErrorWebExceptionHandler myErrorWebExceptionHandler(ErrorAttributes errorAttributes){
MyErrorWebExceptionHandler exceptionHandler=new MyErrorWebExceptionHandler(
errorAttributes,
this.resourceProperties,
this.serverProperties.getError(),
this.applicationContext
);
exceptionHandler.setViewResolvers(this.viewResolvers);
exceptionHandler.setMessageWriters(this.serverCodecConfigurer.getWriters());
exceptionHandler.setMessageReaders(this.serverCodecConfigurer.getReaders());
return exceptionHandler;
}
}
最后訪問到404就會以JSON的格式返回，方便調用方做處理。
(四）Spring Cloud Gateway過濾器
Spring Cloud Gateway除了具有請求路由功能之外，也支持對請求的過濾。
生命周期：
過濾器有兩種生命周期，PRE和POST：
PRE：這種過濾器在請求被路由之前調用。我們可利用這種過濾器實現(xiàn)身份驗證、在集群中選擇請求的微服務、記錄調試信息等。
POST：這種過濾器在路由到微服務以后執(zhí)行。這種過濾器可用來為響應添加標準的HTTP Header、收集統(tǒng)計信息和指標、將響應從微服務發(fā)送給客戶端等。
過濾器類型：
GatewayFilter：應用到單個路由或者一個分組的路由上
GlobalFilter：應用到所有的路由上
局部過濾器可以使用Spring Cloud Gateway內置的方法，在官網(wǎng)中（docs.spring.io/spring-clou…
官方過濾器：
這里簡單介紹幾個：
spring:
cloud:
gateway:
routes:
- id: add_request_header_route
uri: https://example.org
filters:
- AddRequestHeader=X-Request-red, blue
添加AddRequestHeader過濾器后，每次請求轉發(fā)給微服務后都會在header種增加一個X-Request-red。
- AddRequestParameter=red, blue
添加Request參數(shù)，每次請求轉發(fā)給微服務后都會增加一個請求參數(shù)。
自定義全局過濾器： 創(chuàng)建一個Filter包，在包下新建GatewayFilter類，自定義全局過濾器需要繼承GlobalFilter, Ordered接口，并重寫接口的兩個方法
@Component
public class GatewayFilter implements GlobalFilter, Ordered {
//在里面寫過濾器的邏輯
@Override
public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
System.out.println("進入了過濾器");
//表示繼續(xù)向下執(zhí)行
return chain.filter(exchange);
}
//過濾器的優(yōu)先級，數(shù)值越小，優(yōu)先級越高
@Override
public int getOrder() {
return 0;
}
}
通過訪問可以看到控制臺上出現(xiàn)了打印的信息。
模擬用戶認證過程：
全局過濾器可以實現(xiàn)對全局的用戶驗證。修改gatewayFilter，編寫失敗的邏輯，如果獲取到的request請求中第一個屬性不是access-token或為空，則返回HttpStatus.UNAUTHORIZED的報錯
@Component
public class GatewayFilter implements GlobalFilter, Ordered {
//在里面寫過濾器的邏輯
@Override
public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
System.out.println("進入了過濾器");
String token = exchange.getRequest().getQueryParams().getFirst("access-token");
if (token==null){
//如果不存在，認證失敗
System.out.println("沒有登陸");
exchange.getResponse().setStatusCode(HttpStatus.UNAUTHORIZED);
return exchange.getResponse().setComplete();
}
return chain.filter(exchange);
}
//過濾器的優(yōu)先級，數(shù)值越小，優(yōu)先級越高
@Override
public int getOrder() {
return 0;
}
}
在瀏覽器中輸入：http://localhost:9090/sentinel/test1，出現(xiàn)報錯，因為沒有access-token
在瀏覽器中輸入：http://localhost:9090/sentinel/test1?access-token=1，獲取正確結果。
(五) 網(wǎng)關限流
在實際環(huán)境中會遇到這樣的問題，同一時間會有許多請求去調用微服務，大量請求的進入很有可能導致微服務被破環(huán)，因此限流就變得很重要。
5.1 常見的一些限流算法：
計數(shù)器算法：設定一個單位時間內的計數(shù)值，如果單位時間內訪問的請求大于這個設定的值，則之后的請求都拒絕。直到單位時間內的值低于這個值才繼續(xù)接收。
漏桶算法：我們可以把漏桶算法想象成一個漏斗。請求進來時先到漏斗中，然后按設定好的輸出速率分配到微服務上。當一下子有很多請求進來時，只能在漏斗上等著。為了控制流量，需要設置兩個變量：一個是桶的大小，另一個是漏斗流出的速率。
令牌桶算法：令牌桶算法是對漏桶算法的一種改進，相比于漏桶算法，令牌桶算法能允許一定程度的突發(fā)調用。令牌桶算法的原理：在令牌桶算法中，存在一個桶，用來存放固定數(shù)量的令牌，令牌會以一定速率放到桶中，桶中的令牌滿了之后就不會再放令牌。當一個請求來臨時，要先在令牌桶中拿到一個令牌，才能去調用微服務，當令牌桶中沒有令牌的時候，后來到的請求就需要等待。令牌桶算法除了可以限流，還允許一定程度的突發(fā)調用：比如一個令牌桶的容量是100，在沒有請求的時候，令牌桶中的令牌數(shù)量是滿的。此時如果突然來了100個請求，那么這100個請求都能被立刻執(zhí)行。
5.2 集成Sentinel進行限流
添加依賴
<dependency>
<groupId>com.alibaba.csp</groupId>
<artifactId>sentinel-spring-cloud-gateway-adapter</artifactId>
<version>1.7.2</version>
</dependency>
添加Sentinel配置：
spring:
cloud:
sentinel:
eager: true
transport:
dashboard: localhost:8080
將Sentinel過濾器注入到Bean容器中
@Bean
@Order(-1)
public GlobalFilter sentinelGatewayFilter(){
return new SentinelGatewayFilter();
}
這樣就可以用Sentinel的方式對網(wǎng)關進行限流了。
對于限流后的錯誤提示，我們可以修改默認錯誤提示方式，改成自定義或者跳轉到錯誤頁面：
@Configuration
public class GatewayConfiguration {
private final ServerProperties serverProperties;
private final ApplicationContext applicationContext;
private final ResourceProperties resourceProperties;
private final List<ViewResolver> viewResolvers;
private final ServerCodecConfigurer serverCodecConfigurer;
public GatewayConfiguration(ServerProperties serverProperties, ApplicationContext applicationContext, ResourceProperties resourceProperties, ObjectProvider<List<ViewResolver>> viewResolversProvider, ServerCodecConfigurer serverCodecConfigurer) {
this.serverProperties = serverProperties;
this.applicationContext = applicationContext;
this.resourceProperties = resourceProperties;
this.viewResolvers = viewResolversProvider.getIfAvailable(Collections::emptyList);
this.serverCodecConfigurer = serverCodecConfigurer;
}
//自定義一個錯誤處理
@Bean(name = "myBlockRequestHandler")
public BlockRequestHandler myBlockRequestHandler(){
BlockRequestHandler blockRequestHandler=new BlockRequestHandler() {
@Override
public Mono<ServerResponse> handleRequest(ServerWebExchange serverWebExchange, Throwable throwable) {
return ServerResponse.status(HttpStatus.BAD_GATEWAY)
.contentType(MediaType.APPLICATION_JSON)
.body(BodyInserters.fromValue("服務被限流了"));
}
};
return blockRequestHandler;
}
//用自定義的handler替換掉默認的，或者重定向
@Bean
@Order(Ordered.HIGHEST_PRECEDENCE)
public SentinelGatewayBlockExceptionHandler sentinelGatewayBlockExceptionHandler(BlockRequestHandler myBlockRequestHandler){
//自定義Block處理
GatewayCallbackManager.setBlockHandler(myBlockRequestHandler);
//重定向block處理
//GatewayCallbackManager.setBlockHandler(new RedirectBlockRequestHandler("http://www.baidu.com"));
return new SentinelGatewayBlockExceptionHandler(viewResolvers,serverCodecConfigurer);
}
@Bean
@Order(-1)
public GlobalFilter sentinelGatewayFilter(){
return new SentinelGatewayFilter();
}
}
5.3 網(wǎng)關實現(xiàn)跨域
這個和SpringBoot中解決跨域的思路類似，配置CorsConfig
@Configuration
public class CorsConfig {
@Bean
public CorsWebFilter corsWebFilter(){
CorsConfiguration configuration=new CorsConfiguration();
configuration.addAllowedHeader("*");
configuration.addAllowedMethod("*");
configuration.addAllowedOrigin("*");
UrlBasedCorsConfigurationSource source=new UrlBasedCorsConfigurationSource(new PathPatternParser());
source.registerCorsConfiguration("/*",configuration);
return new CorsWebFilter(source);
}
}
（六）總結
本章內容比較多，但是把SpringCloudGateway基本會遇到的內容都講解了一遍，希望對你有幫助。
到此這篇關于基于SpringCloudGateway實現(xiàn)微服務網(wǎng)關的文章就介紹到這了,更多相關SpringCloudGateway?微服務網(wǎng)關內容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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