0201概述-网关Gateway-微服务架构

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1 前言

Spring Cloud Gateway是一个基于Spring Framework 5、Spring Boot 2和Project Reactor等技术开发的API网关，它提供了一系列的过滤器（Filter）来处理HTTP请求和响应，可以轻松地实现路由、负载均衡、限流、重试、熔断、安全控制等功能，可以作为微服务架构中的入口和边缘服务。

Spring Cloud Gateway的核心组件包括路由（Route）、断言（Predicate）、过滤器（Filter）等。路由用来将请求映射到不同的微服务上，断言则用来匹配请求的条件，过滤器则可以对请求进行修改和拦截。

Spring Cloud Gateway提供了丰富的可扩展性，可以通过编写自定义的路由、断言、过滤器等组件来满足各种复杂的业务需求。同时，它还集成了Spring Cloud的服务发现和负载均衡机制，可以自动地从注册中心中获取微服务的信息并进行负载均衡

下面我们根据官网文档和我们正在学习的开源项目pig文档以及其他相关文档，介绍一些我们开发中会用到的一些内容。

2 项目引入

项目工程pom.xml文件用引入：

<!-- 版本在spring-cloud-gateway-dependencies中指定 -->
<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-gateway</artifactId>
</dependency>

3 术语

核心概念	描述
Route（路由）	网关最基本的模块。它由一个 ID、一个目标 URI、一组断言（Predicate）和一组过滤器（Filter）组成。
Predicate（断言）	路由转发的判断条件，我们可以通过 Predicate 对 HTTP 请求进行匹配，例如请求方式、请求路径、请求头、参数等，如果请求与断言匹配成功，则将请求转发到相应的服务。
Filter（过滤器）	过滤器，我们可以使用它对请求进行拦截和修改，还可以使用它对上文的响应进行再处理。

注意：其中Route和Predicate必须同时申明

4 工作原理

gateway工作原理如下图4-1所示：

0201概述-网关Gateway-微服务架构

Spring Cloud Gateway是Spring Cloud生态系统中的一个API网关服务，它基于Spring 5，Spring Boot 2和Project Reactor构建，提供了一种简单而有效的方式来路由请求、进行限流、进行身份验证和授权、实现负载均衡等功能。

Spring Cloud Gateway的工作原理可以简单概括如下：

路由规则配置：开发人员通过配置文件或代码配置路由规则，定义请求的匹配规则和目标服务的位置。
请求到达网关：客户端请求到达Spring Cloud Gateway，被路由到对应的处理器。
过滤器链处理：Spring Cloud Gateway通过一系列过滤器链处理请求，每个过滤器可以进行一些操作，如修改请求头、重定向、转发、限流、身份验证等。
路由转发：根据路由规则，将请求转发到对应的目标服务，可以是Spring Boot应用程序、其他微服务或外部API。
响应处理：Spring Cloud Gateway收到目标服务的响应后，可以通过过滤器链对响应进行修改，然后将响应返回给客户端。

总之，Spring Cloud Gateway作为一种轻量级的API网关服务，可以通过路由规则和过滤器链处理请求，将请求转发到目标服务并处理响应，从而为微服务架构中的应用提供了一种高效、灵活和可扩展的解决方案。

5 配置示例

5.1 简洁配置

application.xml配置示例

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: after_route
        uri: https://example.org
        predicates:
        - Cookie=mycookie,mycookievalue

5.2 展开配置

application.xml配置示例

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: after_route
        uri: https://example.org
        predicates:
        - name: Cookie
          args:
            name: mycookie
            regexp: mycookievalue

6 Predicate

路由转发判断条件，可以根据很多信息去判断，包括时间、Cookie、Header、Host、Method、Path等等。

我们这里以开发中的常用的Path为例，示例如下：

routes:
  - id: admin-service_router
    uri: lb://admin-service
    predicates:
      - Path=/admin/**
    filters:
      - StripPrefix=1

/admin/**：**表示任意,匹配任意一级路径是admin的请求，转发到对应的uri

7 GatewayFilter

网关过滤器，可以对HTTP请求或者响应做修改。下面介绍2个开发用常用的网关过滤器：

StripPrefix：忽略前缀
RequestRateLimiter：请求限流

7.1 StripPrefix GatewayFilter

以#6中路由配置为例讲解，后面参数为数字，表示在向下转发的时候，忽略几段路径前缀。

routes:
  - id: admin-service_router
    uri: lb://admin-service
    predicates:
      - Path=/admin/**
    filters:
      - StripPrefix=1

这里stripPrefix值为1，对应的请求示例/admin/user在向下转发的时候忽略掉/admin/，变为/user；
路径分隔符默认/，StripPrefix值对应几个/xxx/分隔符包围的路径。

7.2 RequestRateLimiter GatewayFilter

网关限流实例：

① pom 依赖

这里一定要注意，是网关引入的redis-reactive，背压模式的redis。

<!--基于 reactive stream 的redis -->
<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-data-redis-reactive</artifactId>
</dependency>

② 配置按照请求IP 的限流

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: requestratelimiter_route
        uri: lb://pig-upms
        order: 10000
        predicates:
        - Path=/admin/**
        filters:
        - name: RequestRateLimiter
          args:
            redis-rate-limiter.replenishRate: 1  # 令牌桶每秒填充平均速率
            redis-rate-limiter.burstCapacity: 3  # 令牌桶总容量
            key-resolver: "#{@remoteAddrKeyResolver}" #SPEL表达式去的对应的bean
        - StripPrefix=1

配置bean，多维度限流量的入口对应上边key-resolver

/**
* 自定义限流标志的key，多个维度可以从这里入手
* exchange对象中获取服务ID、请求信息，用户信息等
*/
@Bean
KeyResolver remoteAddrKeyResolver() {
    return exchange -> Mono.just(exchange.getRequest().getRemoteAddress().getHostName());
}

6 Global Filters

全局过滤器，配合Ordered接口用来指定在过滤器执行链中的顺序。在开发中，我们一般用来做日志记录，获取自定义请求头信息，做校验等等。

下面看下日志记录的实例：

@Slf4j
@Component
public class ApiLoggingFilter implements GlobalFilter, Ordered {

   private static final String START_TIME = "startTime";

   private static final String X_REAL_IP = "X-Real-IP";// nginx需要配置

   @Override
   public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
      if (log.isDebugEnabled()) {
         String info = String.format("Method:{%s} Host:{%s} Path:{%s} Query:{%s}",
               exchange.getRequest().getMethod().name(), exchange.getRequest().getURI().getHost(),
               exchange.getRequest().getURI().getPath(), exchange.getRequest().getQueryParams());
         log.debug(info);
      }
      exchange.getAttributes().put(START_TIME, System.currentTimeMillis());
      return chain.filter(exchange).then(Mono.fromRunnable(() -> {
         Long startTime = exchange.getAttribute(START_TIME);
         if (startTime != null) {
            Long executeTime = (System.currentTimeMillis() - startTime);
            List<String> ips = exchange.getRequest().getHeaders().get(X_REAL_IP);
            String ip = ips != null ? ips.get(0) : null;
            String api = exchange.getRequest().getURI().getRawPath();

            int code = 500;
            if (exchange.getResponse().getStatusCode() != null) {
               code = exchange.getResponse().getStatusCode().value();
            }
            // 当前仅记录日志，后续可以添加日志队列，来过滤请求慢的接口
            if (log.isDebugEnabled()) {
               log.debug("来自IP地址：{}的请求接口：{}，响应状态码：{}，请求耗时：{}ms", ip, api, code, executeTime);
            }
         }
      }));
   }

   @Override
   public int getOrder() {
      return Ordered.LOWEST_PRECEDENCE;
   }

}

7 网关超时配置

路由超时配置可以为所有路由配置Http超时（响应和连接），并为每个特定路由覆盖Http超时。

7.① 配置全局路由超时时间

spring:
  cloud:
    gateway:
      httpclient:
        connect-timeout: 1000
        response-timeout: 10s

connect-timeout 必须以毫秒为单位指定连接超时时间.
response-timeout 必须指定为java.time.Duration

7.② 特定接口配置超时时间

- id: pig-upms      # 唯一的服务ID
  uri: lb://pig-upms # 注册中心的服务名称，实现负载均衡
  predicates:
  - Path=/admin/demo  #所有业务的请求前缀
  metadata:
    response-timeout: 200
    connect-timeout: 200

可以通过路由的metadata以下两个参数配置每个路由超时：

connect-timeout 必须以毫秒为单位指定连接超时时间.
response-timeout 必须以毫秒为单位指定响应超时时间.

8 网关CORS 跨域配置

CORS跨域配置，可以以不同的方式进行配置，这里介绍在网关进行配置的方式。

在网关的配置文件中加入以下内容(请根据实际情况修改)

spring:
  cloud:
    gateway:
#      default-filters:
#        - DedupeResponseHeader=Access-Control-Allow-Origin
      globalcors:
        corsConfigurations:
          '[/**]':
            allowedOriginPatterns: "*"           #注意这个设置只对 spring boot 2.4+ 有效，低版本 使用  allowedOrigins: "*" 属性
            allowed-methods: "*"
            allowed-headers: "*"
            allow-credentials: true
            exposedHeaders: "Content-Disposition,Content-Type,Cache-Control"

以上配置可作为开发环境使用，生成环境建议你根据实际情况修改（请先理解CORS，并参考org.springframework.cloud.gateway.config.GlobalCorsProperties）
跨域时会产生预检请求(Pre-Flight Request)，这样就会对你的服务器产生额外的网络请求。如果可以通过部署手段解决跨域，则可以关闭跨域支持，方法是把以上配置信息清理掉。