基于SpringCloudGateway实现微服务网关的方式

(一)什么是微服务网关

后端写完所有的微服务之后,最终是要交给前端去调用。我们都知道每个微服务都有各自的端口号,如果前端直接通过IP加端口的方式去调用微服务会很麻烦。如果想对请求增加限制也会变得十分困难。这个时候微服务网关就出现了。

微服务网关又成为API网关,它是系统对外的唯一入口。APl网关封装了系统内部架构,为每个客户端提供一个定制的APl。API网关方式的核心要点是,所有的客户端和消费端都通过统一的网关接入微服务,在网关层处理所有的非业务功能。通常,网关也是提供REST/HTTP的访问API。服务端通过API-GW注册和管理服务。

听起来有些抽象,下面就做一张图给大家展示一下:前端的请求统一由微服务网关进行管理,微服务网关可以调用各个微服务,同时自身还有多种功能。

基于SpringCloudGateway实现微服务网关的方式_第1张图片

API网关的职责有身份验证、监控、负载均衡、缓存、请求分片与管理、静态响应处理,最重要的功能是和外界联系。

常见的API网关实现方式有Zuul,traefix,Spring Cloud Gateway等等。目前主流的微服务网关是Spring Cloud Gateway。

(二)Spring Cloud Gateway网关

Spring Cloud Gateway是Spring 官方基于Spring 5.0,Spring Boot 2.0和Project Reactor 等技术开发的网关,旨在为微服务架构提供一种简单而有效的统一的API路由管理方式,统一访问接口。Spring Cloud Gateway作为Spring Cloud 生态系中的网关,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/埋点,和限流等。

2.1 核心概念:

路由(route):路由是网关最基础的部分,路由信息由一个ID,一个目的URL,一组断言工厂和一组Filter组成。

断言(predicates):java8中的断言函数,Spring Cloud Gateway中的断言函数允许开发者去定义匹配来自Http Request中的任何信息。当断言为真时,则匹配路由。

过滤器(filter):对请求和响应进行过滤

下面通过实践来操作微服务网关,本项目有依赖于Nacos与Sentinel,如果不需要这部分的内容可以在配置文件中去除。

2.2 搭建环境:

1、引入工程导入依赖

创建api_gateway_server工程,在工程中的pom.xml中导入依赖,项目全局依赖如下:



    4.0.0
    com.javayz
    nacos-discovery-spring-cloud-gateway
    0.0.1-SNAPSHOT
    nacos-discovery-spring-cloud-gateway
    Demo project for Spring Boot
    
        1.8
        UTF-8
        UTF-8
        2.3.0.RELEASE
        2.2.1.RELEASE
    
 
    
        
            org.springframework.boot
            spring-boot-starter-actuator
        
 
        
            com.alibaba.cloud
            spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery
        
 
        
            com.alibaba.cloud
            spring-cloud-starter-alibaba-sentinel
        
 
        
        
            org.springframework.cloud
            spring-cloud-starter-gateway
        
        
            org.projectlombok
            lombok
        
 
        
            com.alibaba.csp
            sentinel-spring-cloud-gateway-adapter
            1.7.2
        
    
 
    
    
        
            
                com.alibaba.cloud
                spring-cloud-alibaba-dependencies
                ${spring-cloud-alibaba.version}
                pom
                import
            
 
            
                org.springframework.boot
                spring-boot-dependencies
                ${spring-boot.version}
                pom
                import
            
 
            
                org.springframework.cloud
                spring-cloud-dependencies
                Hoxton.SR3
                pom
                import
            
 
        
    
 
    
        
            
                org.apache.maven.plugins
                maven-compiler-plugin
                
                    1.8
                    1.8
                    UTF-8
                
            
            
                org.springframework.boot
                spring-boot-maven-plugin
            
        
    
 

2、配置启动类

创建GatewayApplication类

@EnableDiscoveryClient
@SpringBootApplication
public class NacosDiscoverySpringCloudGatewayApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(NacosDiscoverySpringCloudGatewayApplication.class, args);
    }
}

3、编写配置文件

这里对配置文件的编写使用.yml格式的配置文件,在resource文件夹下创建applicaiion.yml。这里需要注意的是gateway下routes的配置,首先用id自定义网关;接着定义uri,意思是当访问的是9090端口(即访问的是网关时),就自动把ip和端口号变成该uri;最后写断言predicates,这里的Path=/index/** 指得是自动匹配 /index/**的路径。当请求地址为http://localhost:9090/index/1时,微服务网关会去访问http://nacos-discovery-consumer/index/1,这就是微服务网关调用微服务的功能。

server:
  port: 9090
spring:
  application:
    name: nacos-discovery-spring-cloud-gateway
  cloud:
    gateway:
      discovery:
        locator:
          enabled: true  #启用discoveryClient网关集成,实现服务发现
      routes:
        - id: route1
          uri: lb://nacos-discovery-consumer  #lb://表示负载均衡
          predicates:  #判断条件
            - Path=/test,/index/**

(三) 路由配置详解

路由断言中有许多匹配规则,之前只介绍了Path,其实还有许多匹配规则

predicates:
    #匹配一个时间,在这个时间之后发生的请求才能访问(格式是ZonedDateTime)
    - After=2021-03-14T11:31:08.377+08:00[Asia/Shanghai] 
    #匹配一个时间,在这个时间之前发生的请求才能访问(ZonedDateTime)
    - Before=2021-03-14T11:31:08.377+08:00[Asia/Shanghai]
    #匹配两个时间,在这个时间之间才能访问
    - Between=2021-03-14T11:31:08.377+08:00[Asia/Shanghai],2021-03-14T12:31:08.377+08:00[Asia/Shanghai] #路由断言之间
    #路由断言Cookie匹配,匹配给定名称(如master)或者正则表达式,如下面配置,请求的cookie中必须有token=master才能访问
    - Cookie=token,master
    #根据请求头信息匹配,使用方式和cookie类似
    - Header=XXX,XXX
    #根据host地址匹配
    - Host=**.somehost.org   
    #根据请求方法匹配
    - Method=GET  
    #根据请求路径进行匹配 
    - Path=***   
    #根据参数匹配,如果配置为token,则所有的请求必须要带上token=XXX
   - Query=token
   #根据远程IP匹配
   - RemoteAddr=192.168.1.1/24    
   #权重,第一个参数是组名,第二个参数是权重,两个route下配置不同权重,会根据权重负载访问
   - Weight=group1,8

定义请求路径时,我们还可以据微服务名称拉取请求路径,下面是两种不同方法定义uri,实现同样的功能。

uri: http://127.0.0.1:9001  #当访问9090端口时,自动把ip和端口替换为此uri
uri: lb://userservice #根据微服务名称拉取请求路径

总体的配置:

server:
  port: 9090
spring:
  application:
    name: nacos-discovery-spring-cloud-gateway
  cloud:
    gateway:
      discovery:
        locator:
          enabled: true  #启用discoveryClient网关集成,实现服务发现
      routes:
        - id: route1
          uri: lb://nacos-discovery-consumer  #lb://表示负载均衡
          predicates:  #判断条件
            - 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 自定义断言配置

自定义断言的实现分为两步,假设我们现在要实现一个自定义的过滤器,规则是必须携带一个token,并且token要等于指定的值。

1、定义配置类:这里包含在配置文件要传入的对象值

@Data
public class TokenConfig {
    private String token;
}

2、定义路由断言工厂:首先是命名必须是XXXRoutePredicateFactory,继承 AbstractRoutePredicateFactory

@Slf4j
@Component
public class TokenRoutePredicateFactory extends AbstractRoutePredicateFactory {
    public TokenRoutePredicateFactory(){
        super(TokenConfig.class);
    }
    //用来把配置中的值变成一个集合
    @Override
    public List shortcutFieldOrder() {
        return Collections.singletonList("token");
    }
    //通过jdk1.8的断言接口来返回true或者false,如果是true表示过滤器不拦截
    @Override
    public Predicate apply(TokenConfig config) {
        return exchange ->{
            //获取request请求参数
            MultiValueMap valueMap=exchange.getRequest().getQueryParams();
            boolean flag=false;
            List list=new ArrayList<>();
            //将request请求的value保存到集合里
            valueMap.forEach((k,v)->{
                list.addAll(v);
            });
            //判断有没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;
        };
    }
}

最后在断言处写上我们自定义的内容:

predicates:  #判断条件
  - Path=/test,/index/**,/**
  - Token=javayz

只有链接是http://localhost:9090/sentinel/test1?token=javayz带上token=javayz的请求才能访问。

3.2 断言不匹配404页面自定义

SpringCloudGateway默认给出的404页面是

基于SpringCloudGateway实现微服务网关的方式_第2张图片

这样的页面实在不友好,我们可以通过自定义的方式让他返回一个JSON字符串

public class MyErrorWebExceptionHandler extends DefaultErrorWebExceptionHandler {
 
    public MyErrorWebExceptionHandler(ErrorAttributes errorAttributes, ResourceProperties resourceProperties, ErrorProperties errorProperties, ApplicationContext applicationContext) {
        super(errorAttributes, resourceProperties, errorProperties, applicationContext);
    }
 
    /**
     * 指定响应处理方法为JSON处理
     * @param errorAttributes
     * @return
     */
    @Override
    protected RouterFunction getRoutingFunction(ErrorAttributes errorAttributes) {
        return RouterFunctions.route(RequestPredicates.all(),this::renderErrorResponse);
    }
 
 
    /**
     * 根据code获取对应的HttpStatus
     * @param errorAttributes
     * @return
     */
    @Override
    protected int getHttpStatus(Map errorAttributes) {
        return (int) errorAttributes.get("status");
    }
 
    /**
     * 构建异常信息
     * @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数据
     * @param status
     * @param errorMsg
     * @param data
     * @return
     */
    public static Map response(int status,String errorMsg,Object data){
        Map map=new HashMap<>();
        map.put("code",status);
        map.put("message",errorMsg);
        map.put("data",data);
        return map;
    }
}

新建一个类叫做MyErrorWebExceptionHandler:

再编写一个配置类,将自定义的异常页面代码注入到Bean容器中:

@Configuration
public class GatewayConfiguration {
    private final ServerProperties serverProperties;
    private final ApplicationContext applicationContext;
    private final ResourceProperties resourceProperties;
    private final List viewResolvers;
    private final ServerCodecConfigurer serverCodecConfigurer;
 
    public GatewayConfiguration(ServerProperties serverProperties, ApplicationContext applicationContext, ResourceProperties resourceProperties, ObjectProvider> 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;
    }
}

最后访问到404就会以JSON的格式返回,方便调用方做处理。

(四)Spring Cloud Gateway过滤器

Spring Cloud Gateway除了具有请求路由功能之外,也支持对请求的过滤。

生命周期:

过滤器有两种生命周期,PRE和POST:

PRE:这种过滤器在请求被路由之前调用。我们可利用这种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。这种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等。

过滤器类型:

GatewayFilter:应用到单个路由或者一个分组的路由上

GlobalFilter:应用到所有的路由上

局部过滤器可以使用Spring Cloud Gateway内置的方法,在官网中(docs.spring.io/spring-clou…

基于SpringCloudGateway实现微服务网关的方式_第3张图片

官方过滤器:

这里简单介绍几个:

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: add_request_header_route
        uri: https://example.org
        filters:
        - AddRequestHeader=X-Request-red, blue

添加AddRequestHeader过滤器后,每次请求转发给微服务后都会在header种增加一个X-Request-red。

- AddRequestParameter=red, blue

添加Request参数,每次请求转发给微服务后都会增加一个请求参数。

自定义全局过滤器: 创建一个Filter包,在包下新建GatewayFilter类,自定义全局过滤器需要继承GlobalFilter, Ordered接口,并重写接口的两个方法

@Component
public class GatewayFilter implements GlobalFilter, Ordered {
    //在里面写过滤器的逻辑
    @Override
    public Mono filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
        System.out.println("进入了过滤器");
        //表示继续向下执行
        return chain.filter(exchange);
    }
    //过滤器的优先级,数值越小,优先级越高
    @Override
    public int getOrder() {
        return 0;
    }
}

通过访问可以看到控制台上出现了打印的信息。

模拟用户认证过程:

全局过滤器可以实现对全局的用户验证。修改gatewayFilter,编写失败的逻辑,如果获取到的request请求中第一个属性不是access-token或为空,则返回HttpStatus.UNAUTHORIZED的报错

@Component
public class GatewayFilter implements GlobalFilter, Ordered {
    //在里面写过滤器的逻辑
    @Override
    public Mono filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
        System.out.println("进入了过滤器");
        String token = exchange.getRequest().getQueryParams().getFirst("access-token");
        if (token==null){
            //如果不存在,认证失败
            System.out.println("没有登陆");
            exchange.getResponse().setStatusCode(HttpStatus.UNAUTHORIZED);
            return exchange.getResponse().setComplete();
        }
        return chain.filter(exchange);
    }
    //过滤器的优先级,数值越小,优先级越高
    @Override
    public int getOrder() {
        return 0;
    }
}

在浏览器中输入:http://localhost:9090/sentinel/test1,出现报错,因为没有access-token

在浏览器中输入:http://localhost:9090/sentinel/test1?access-token=1,获取正确结果。

(五) 网关限流

在实际环境中会遇到这样的问题,同一时间会有许多请求去调用微服务,大量请求的进入很有可能导致微服务被破环,因此限流就变得很重要。

5.1 常见的一些限流算法:

计数器算法:设定一个单位时间内的计数值,如果单位时间内访问的请求大于这个设定的值,则之后的请求都拒绝。直到单位时间内的值低于这个值才继续接收。

漏桶算法:我们可以把漏桶算法想象成一个漏斗。请求进来时先到漏斗中,然后按设定好的输出速率分配到微服务上。当一下子有很多请求进来时,只能在漏斗上等着。为了控制流量,需要设置两个变量:一个是桶的大小,另一个是漏斗流出的速率。

令牌桶算法:令牌桶算法是对漏桶算法的一种改进,相比于漏桶算法,令牌桶算法能允许一定程度的突发调用。令牌桶算法的原理:在令牌桶算法中,存在一个桶,用来存放固定数量的令牌,令牌会以一定速率放到桶中,桶中的令牌满了之后就不会再放令牌。当一个请求来临时,要先在令牌桶中拿到一个令牌,才能去调用微服务,当令牌桶中没有令牌的时候,后来到的请求就需要等待。令牌桶算法除了可以限流,还允许一定程度的突发调用:比如一个令牌桶的容量是100,在没有请求的时候,令牌桶中的令牌数量是满的。此时如果突然来了100个请求,那么这100个请求都能被立刻执行。

5.2 集成Sentinel进行限流

添加依赖


    com.alibaba.csp
    sentinel-spring-cloud-gateway-adapter
    1.7.2

添加Sentinel配置:

spring:
  cloud:
    sentinel:
      eager: true
      transport:
        dashboard: localhost:8080

将Sentinel过滤器注入到Bean容器中

@Bean
@Order(-1)
public GlobalFilter sentinelGatewayFilter(){
    return new SentinelGatewayFilter();
}

这样就可以用Sentinel的方式对网关进行限流了。

对于限流后的错误提示,我们可以修改默认错误提示方式,改成自定义或者跳转到错误页面:

@Configuration
public class GatewayConfiguration {
    private final ServerProperties serverProperties;
    private final ApplicationContext applicationContext;
    private final ResourceProperties resourceProperties;
    private final List viewResolvers;
    private final ServerCodecConfigurer serverCodecConfigurer;
 
    public GatewayConfiguration(ServerProperties serverProperties, ApplicationContext applicationContext, ResourceProperties resourceProperties, ObjectProvider> viewResolversProvider, ServerCodecConfigurer serverCodecConfigurer) {
        this.serverProperties = serverProperties;
        this.applicationContext = applicationContext;
        this.resourceProperties = resourceProperties;
        this.viewResolvers = viewResolversProvider.getIfAvailable(Collections::emptyList);
        this.serverCodecConfigurer = serverCodecConfigurer;
    }
 
    //自定义一个错误处理
    @Bean(name = "myBlockRequestHandler")
    public BlockRequestHandler myBlockRequestHandler(){
        BlockRequestHandler blockRequestHandler=new BlockRequestHandler() {
            @Override
            public Mono handleRequest(ServerWebExchange serverWebExchange, Throwable throwable) {
                return ServerResponse.status(HttpStatus.BAD_GATEWAY)
                        .contentType(MediaType.APPLICATION_JSON)
                        .body(BodyInserters.fromValue("服务被限流了"));
            }
        };
        return blockRequestHandler;
    }
 
    //用自定义的handler替换掉默认的,或者重定向
    @Bean
    @Order(Ordered.HIGHEST_PRECEDENCE)
    public SentinelGatewayBlockExceptionHandler sentinelGatewayBlockExceptionHandler(BlockRequestHandler myBlockRequestHandler){
        //自定义Block处理
        GatewayCallbackManager.setBlockHandler(myBlockRequestHandler);
 
        //重定向block处理
        //GatewayCallbackManager.setBlockHandler(new RedirectBlockRequestHandler("http://www.baidu.com"));
        return new SentinelGatewayBlockExceptionHandler(viewResolvers,serverCodecConfigurer);
    }
 
    @Bean
    @Order(-1)
    public GlobalFilter sentinelGatewayFilter(){
        return new SentinelGatewayFilter();
    }
}

5.3 网关实现跨域

这个和SpringBoot中解决跨域的思路类似,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)总结

本章内容比较多,但是把SpringCloudGateway基本会遇到的内容都讲解了一遍,希望对你有帮助。

到此这篇关于基于SpringCloudGateway实现微服务网关的文章就介绍到这了,更多相关SpringCloudGateway 微服务网关内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家!

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