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Spring Cloud 之 Gateway.

一、Gateway 和 Zuul 的区别

Zuul 基于servlet 2.5 (works with 3.x)，使用阻塞API。它不支持任何长期的连接，如websocket。

Gateway建立在Spring Framework 5，Project Reactor 和Spring Boot 2 上，使用非阻塞API。支持Websocket，因为它与Spring紧密集成，所以它是一个更好的开发者体验。

为什么 Spring Cloud 最初选择了使用 Netflix 几年前开源的 Zuul 作为网关，之后又选择了自建 Gateway 呢？有一种说法是，高性能版的 Zuul2 在经过了多次跳票之后，对于 Spring 这样的整合专家可能也不愿意再继续等待，所以 Spring Cloud Gateway 应运而生。

本文不对 Spring Cloud Gateway 和 Zuul 的性能作太多赘述，基本可以肯定的是 Gateway 作为现在 Spring Cloud 主推的网关方案， Finchley 版本后的 Gateway 比 zuul 1.x 系列的性能和功能整体要好。

二、快速入门

我们来搭建一个基于 Eureka 注册中心的简单网关，不对 Gateway 的全部功能做过多解读，毕竟官方文档已经写的很详细了，或者可以阅读中文翻译文档。

SpringBoot 版本号：2.1.6.RELEASE

SpringCloud 版本号：Greenwich.RELEASE

1. pom.xml 

<dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-gateway</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-hystrix</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-client</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-data-redis-reactive</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-actuator</artifactId>
        </dependency>
    </dependencies>
  • spring-cloud-starter-gateway：Spring Cloud Gateway 的启动类
  • spring-cloud-starter-netflix-hystrix：Hystrix 作为网关的熔断方案
  • spring-cloud-starter-netflix-eureka-client：将网关纳入 Eureka 注册中心管理
  • spring-boot-starter-data-redis-reactive：限流方案，Spring Cloud Gateway 默认以 redis 实现限流
  • spring-boot-starter-actuator：用来监控 Gateway 的路由信息。

2. application.yml 

spring:
  application:
    name: cloud-gateway
  redis:
    host: 127.0.0.1
    timeout: 3000
    password: xxxx
    jedis:
      pool:
        max-active: 8
        max-idle: 4
  cloud:
    gateway:
      enabled: true
      metrics:
        enabled: true
      discovery:
        locator:
          enabled: true
      routes:
        # 普通服务的路由配置
        - id: cloud-eureka-client
          uri: lb://cloud-eureka-client
          order: 0
          predicates:
            - Path=/client/**
          filters:
            #  parts 参数指示在将请求发送到下游之前，要从请求中去除的路径中的节数。比如我们访问 /client/hello，调用的时候变成 http://localhost:2222/hello
            - StripPrefix=1
            # 熔断器
            - name: Hystrix
              args:
                name: fallbackcmd
                # 降级处理
                fallbackUri: forward:/fallback
            # 限流器
            # 这定义了每个用户 10 个请求的限制。允许 20 个突发，但下一秒只有 10 个请求可用。
            - name: RequestRateLimiter
              args:
                # SPEL 表达式获取 Spring 中的 Bean，这个参数表示根据什么来限流
                key-resolver: '#{@ipKeyResolver}'
                # 允许用户每秒执行多少请求（令牌桶的填充速率）
                redis-rate-limiter.replenishRate: 10
                # 允许用户在一秒内执行的最大请求数。（令牌桶可以保存的令牌数）。将此值设置为零将阻止所有请求。
                redis-rate-limiter.burstCapacity: 20
        # websocket 的路由配置
        - id: websocket service
          uri: lb:ws://serviceid
          predicates:
            - Path=/websocket/**
management:
  endpoints:
    web:
      exposure:
        # 开启指定端点
        include: gateway,metrics
eureka:
  client:
    service-url:
      defaultZone: http://user:password@localhost:1111/eureka/
  • spring.redis.*： redis 相关配置是为了实现 Gateway 的限流方案。
  • eureka.client.*：eureka 注册中心信息。
  • spring.cloud.gateway.discovery.locator.enabled：将网关配置为基于使用兼容 DiscoveryClient 注册中心注册的服务来创建路由。
  • spring.cloud.gateway.routes.*：配置路由信息
    • id：路由唯一标识
    • uri：路由转发地址，以 lb 开头的路由，会由 ribbon 处理，转发到 cloud-eureka-client 的服务处理。也可配置成 http 的单机路由 — http://localhost:2222。
    • order：路由执行顺序（也可理解成过滤器的执行顺序），执行顺序是从小到大执行，较高的值被解释为较低的优先级。
    • predicates：路由断言，匹配访问路径为 "/client/**" 的请求。
    • filters：网关的过滤器配置
  • management.endpoints.web.exposure.include：暴露 actuator 可以访问的端点
    • /actuator/gateway/routes 查看路由列表
    • /actuator/gateway/globalfilters 检索全局路由 — 对所有路由生效
    • /actuator/gateway/routefilters 检索局部路由 — 可配置只对单个路由生效
    • /actuator/gateway/refresh 清理路由缓存
    • /actuator/metrics/gateway.requests 获得路由请求数据

3. GatewayApplication.java 

@SpringBootApplication
@EnableDiscoveryClient
public class GatewayApplication {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(GatewayApplication.class, args);
    }

    /**
     * 限流的键定义，根据什么来限流
     */
    @Bean
    public KeyResolver ipKeyResolver() {
        return exchange -> Mono.just(exchange.getRequest().getRemoteAddress().getHostName());
    }

}

三、过滤器

Spring Cloud Gateway 同 Zuul 类似，有 “pre” 和 “post” 两种方式的 filter。客户端的请求先经过 “pre” 类型的 filter，然后将请求转发到具体的业务服务，收到业务服务的响应之后，再经过“post”类型的filter处理，最后返回响应到客户端。

与 Zuul 不同的是，filter 除了分为 “pre” 和 “post” 两种方式的 filter 外，在 Spring Cloud Gateway 中，filter 从作用范围可分为另外两种，一种是针对于单个路由的 gateway filter，它需要像上面 application.yml 中的 filters 那样在单个路由中配置；另外一种是针对于全部路由的global gateway filter，不需要单独配置，对所有路由生效。

全局过滤器

我们通常用全局过滤器实现鉴权、验签、限流、日志输出等。

通过实现 GlobalFilter 接口来自定义 Gateway 的全局过滤器；通过实现 Ordered 接口或者使用 @Order 注解来定义过滤器的执行顺序，执行顺序是从小到大执行，较高的值被解释为较低的优先级。

@Bean
    @Order(-1)
    public GlobalFilter a() {
        return (exchange, chain) -> {
            log.info("first pre filter");
            return chain.filter(exchange).then(Mono.fromRunnable(() -> {
                log.info("third post filter");
            }));
        };
    }

    @Bean
    @Order(0)
    public GlobalFilter b() {
        return (exchange, chain) -> {
            log.info("second pre filter");
            return chain.filter(exchange).then(Mono.fromRunnable(() -> {
                log.info("second post filter");
            }));
        };
    }

    @Bean
    @Order(1)
    public GlobalFilter c() {
        return (exchange, chain) -> {
            log.info("third pre filter");
            return chain.filter(exchange).then(Mono.fromRunnable(() -> {
                log.info("first post filter");
            }));
        };
    }

优先级最高的 filter ，它的 “pre” 过滤器最先执行，“post” 过滤器最晚执行。

局部过滤器

我们来定义一个 “pre” 类型的局部过滤器：

@Component
public class PreGatewayFilterFactory extends AbstractGatewayFilterFactory<PreGatewayFilterFactory.Config> {
    
    public PreGatewayFilterFactory() {
        super(Config.class);
    }

    @Override
    public GatewayFilter apply(Config config) {
        // grab configuration from Config object
        return (exchange, chain) -> {
            //If you want to build a "pre" filter you need to manipulate the
            //request before calling chain.filter
            ServerHttpRequest.Builder builder = exchange.getRequest().mutate();
            //use builder to manipulate the request
            ServerHttpRequest request = builder.build();
            return chain.filter(exchange.mutate().request(request).build());
        };
    }

    public static class Config {
        //Put the configuration properties for your filter here
    }
}

其中，需要的过滤器参数配置在 PreGatewayFilterFactory.Config 中。然后，接下来我们要做的，就是把局部过滤器配置在需要的路由上，根据 SpringBoot 约定大于配置的思想，我们只需要配置 PreGatewayFilterFactory.java 中，前面的参数就行了，即

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
        - id: cloud-eureka-client
          uri: lb://cloud-eureka-client
          order: 0
          predicates:
            - Path=/client/**
          filters:
            - pre
tips：

可以去阅读下 Gateway 中默认提供的几种过滤器，比如 StripPrefixGatewayFilterFactory.java 等。

四、动态路由

Spring Cloud Gateway 实现动态路由主要利用 RouteDefinitionWriter 这个 Bean：

public interface RouteDefinitionWriter {

	Mono<Void> save(Mono<RouteDefinition> route);

	Mono<Void> delete(Mono<String> routeId);
}

之前翻阅了网上的一些文章，基本都是通过自定义 controller 和出入参，然后利用 RouteDefinitionWriter 实现动态网关。但是，我在翻阅 Spring Cloud Gateway 文档的时候，发现 Gateway 已经提供了类似的功能：

@RestControllerEndpoint(id = "gateway")
public class GatewayControllerEndpoint implements ApplicationEventPublisherAware {

    /*---省略前面代码---*/

	@PostMapping("/routes/{id}")
	@SuppressWarnings("unchecked")
	public Mono<ResponseEntity<Void>> save(@PathVariable String id, @RequestBody Mono<RouteDefinition> route) {
		return this.routeDefinitionWriter.save(route.map(r ->  {
			r.setId(id);
			log.debug("Saving route: " + route);
			return r;
		})).then(Mono.defer(() ->
			Mono.just(ResponseEntity.created(URI.create("/routes/"+id)).build())
		));
	}

	@DeleteMapping("/routes/{id}")
	public Mono<ResponseEntity<Object>> delete(@PathVariable String id) {
		return this.routeDefinitionWriter.delete(Mono.just(id))
				.then(Mono.defer(() -> Mono.just(ResponseEntity.ok().build())))
				.onErrorResume(t -> t instanceof NotFoundException, t -> Mono.just(ResponseEntity.notFound().build()));
	}

     /*---省略后面代码---*/
}

要创建一个路由，发送POST请求

/actuator/gateway/routes/{id_route_to_create}

，参数为JSON结构，具体参数数据结构：

{
  "id": "first_route",
  "predicates": [{
    "name": "Path",
    "args": {"_genkey_0":"/first"}
  }],
  "filters": [],
  "uri": "http://www.uri-destination.org",
  "order": 0
}]

要删除一个路由，发送 DELETE请求

/actuator/gateway/routes/{id_route_to_delete}

五、附录

  • 更多 Cloud Gateway 使用可关注： https://github.com/JMCuixy/spring-cloud-demo/tree/master/cloud-gateway
  • 博文参考：https://blog.csdn.net/forezp/article/details/85057268
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