spring-cloud gateway 网关调优

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  • 网关线程数的增加,对吞吐量有较大提升;

  • 网关对CPU要求较高,建议提升CPU性能,但需要权衡单台高配和多台低配的整体性能对比;

  • 网关对内存、硬盘要求较低;

  • 在吞吐量追求和CPU负载升高之间,做权衡选择机器配置;

  • reactor.netty.ioWorkerCount参数调整netty工作线程数,在文件reactor.netty.ReactorNetty中

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Spring Cloud Gateway 工作原理
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找到源码
org.springframework.cloud.gateway.handler.RoutePredicateHandlerMapping
再看RoutePredicateHandlerMapping#lookupRoute的实现

protected Mono lookupRoute(ServerWebExchange exchange) {
        return this.routeLocator
                .getRoutes()
                //individually filter routes so that filterWhen error delaying is not a problem
                .concatMap(route -> Mono
                        .just(route)
                        .filterWhen(r -> {
                            // add the current route we are testing
                            exchange.getAttributes().put(GATEWAY_PREDICATE_ROUTE_ATTR, r.getId());
                            return r.getPredicate().apply(exchange);
                        })
                        //instead of immediately stopping main flux due to error, log and swallow it
                        .doOnError(e -> logger.error("Error applying predicate for route: "+route.getId(), e))
                        .onErrorResume(e -> Mono.empty())
                )
                // .defaultIfEmpty() put a static Route not found
                // or .switchIfEmpty()
                // .switchIfEmpty(Mono.empty().log("noroute"))
                .next()
                //TODO: error handling
                .map(route -> {
                    if (logger.isDebugEnabled()) {
                        logger.debug("Route matched: " + route.getId());
                    }
                    validateRoute(route, exchange);
                    return route;
                });

        /* TODO: trace logging
            if (logger.isTraceEnabled()) {
                logger.trace("RouteDefinition did not match: " + routeDefinition.getId());
            }*/
    }

遍历所有的路由规则直到找到一个符合的,路由过多是排序越往后自然越慢,但是也考虑到地方项目只有10个,但是我们还是试一试。
我们把这部分源码抽出来自己修改一下,先写死一个路由

protected Mono lookupRoute(ServerWebExchange exchange) {
        if (this.routeLocator instanceof CachingRouteLocator) {
            CachingRouteLocator cachingRouteLocator = (CachingRouteLocator) this.routeLocator;
            // 这里的getRouteMap()也是新加的方法
            return cachingRouteLocator.getRouteMap().next().map(map ->
                    map.get(“api-user”))
                    //这里写死一个路由id
                    .switchIfEmpty(matchRoute(exchange));
        }

        return matchRoute(exchange);
    }

重新压测后速度提升了10倍,cpu也只有在请求进入时较高,但是仍然存在被拒绝的请求以及卡顿。
于是根据这个情况以及我们实际设定的路由规则,在请求进入时对重要参数以及path进行hash保存下次进入时不再走原来的判断逻辑。

protected Mono lookupRoute(ServerWebExchange exchange) {
        //String md5Key = getMd5Key(exchange);
        String appId = exchange.getRequest().getHeaders().getFirst("M-Sy-AppId");
        String serviceId = exchange.getRequest().getHeaders().getFirst("M-Sy-Service");     
        String token = exchange.getRequest().getHeaders().getFirst("M-Sy-Token");
        String path = exchange.getRequest().getURI().getRawPath();
        StringBuilder value = new StringBuilder();
        String md5Key = "";
        if(StringUtils.isNotBlank(token)) {
            try {
                Map params =  (Map) redisTemplate.opsForValue().get("token:" + token);
                if(null !=params && !params.isEmpty()) {
                    JSONObject user = JSONObject.parseObject(params.get("user").toString());
                    appId = user.getString("appId");
                    serviceId = user.getString("serviceid");
                }
            }catch(Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        if(StringUtils.isBlank(appId) || StringUtils.isBlank(serviceId)) {
            md5Key = DigestUtils.md5Hex(path);
        }else {
            value.append(appId);
            value.append(serviceId);
            value.append(path);
            md5Key = DigestUtils.md5Hex(value.toString());
        }

        if (logger.isDebugEnabled()) {
            logger.info("Route matched before: " + routes.containsKey(md5Key));
        }
        if ( routes.containsKey(md5Key)
         && this.routeLocator instanceof CachingRouteLocator) {
            final String key = md5Key;
            CachingRouteLocator cachingRouteLocator = (CachingRouteLocator) this.routeLocator;
            // 注意,这里的getRouteMap()也是新加的方法
            return cachingRouteLocator.getRouteMap().next().map(map ->
                    map.get(routes.get(key)))
                    // 这里保证如果适配不到,仍然走老的官方适配逻辑
                    .switchIfEmpty(matchRoute(exchange,md5Key));
        }

        return matchRoute(exchange,md5Key);
    }

    private Mono matchRoute(ServerWebExchange exchange,String md5Key) {
        //String md5Key = getMd5Key(exchange);
        return this.routeLocator
                .getRoutes()
                //individually filter routes so that filterWhen error delaying is not a problem
                .concatMap(route -> Mono
                        .just(route)
                        .filterWhen(r -> {
                            // add the current route we are testing
                            exchange.getAttributes().put(GATEWAY_PREDICATE_ROUTE_ATTR, r.getId());
                            return r.getPredicate().apply(exchange);
                        })
                        //instead of immediately stopping main flux due to error, log and swallow it
                        .doOnError(e -> logger.error("Error applying predicate for route: "+route.getId(), e))
                        .onErrorResume(e -> Mono.empty())
                )
                // .defaultIfEmpty() put a static Route not found
                // or .switchIfEmpty()
                // .switchIfEmpty(Mono.empty().log("noroute"))
                .next()
                //TODO: error handling
                .map(route -> {
                    if (logger.isDebugEnabled()) {
                        logger.debug("Route matched: " + route.getId());
                        logger.debug("缓存"+routes.get(md5Key));
                    }
                    // redisTemplate.opsForValue().set(ROUTE_KEY+md5Key,  route.getId(), 5, TimeUnit.MINUTES);
                    routes.put(md5Key, route.getId());
                    validateRoute(route, exchange);
                    return route;
                });

        /* TODO: trace logging
            if (logger.isTraceEnabled()) {
                logger.trace("RouteDefinition did not match: " + routeDefinition.getId());
            }*/
    }

此次修改后路由有了一个较大的提升,开始继续分析拒绝请求以及卡顿问题。
考虑到是不是netty依据电脑的配置做了限制?在自己的笔记本上限制连接在200左右,在服务器上在2000左右
查了许多资料发现netty的对外配置并不是很多,不像tomcat、undertow等等
目前使用的scg版本较旧没有办法将netty修改为tomcat或者undertow,于是我在官网下载了最新的scg并将启动容器修改为tomcat和undertow依次进行了尝试,发现都没有200的限制。

然后开始查找netty方面的资料,发现了reactor.ipc.netty.workerCount

DEFAULT_IO_WORKER_COUNT:如果环境变量有设置reactor.ipc.netty.workerCount,则用该值;没有设置则取Math.max(Runtime.getRuntime().availableProcessors(), 4)))

JSONObject message = new JSONObject();
try {
           Thread.sleep(30000);
} catch (InterruptedException e) {
           // TODO Auto-generated catch block
           e.printStackTrace();
}
ServerHttpResponse response = exchange.getResponse();
message.put("code", 4199);
message.put("msg", "模拟堵塞");

byte[] bits = message.toJSONString().getBytes(StandardCharsets.UTF_8);
DataBuffer buffer = response.bufferFactory().wrap(bits);
response.setStatusCode(HttpStatus.UNAUTHORIZED);
 // 指定编码,否则在浏览器中会中文乱码
 response.getHeaders().add("Content-Type", "application/json;charset=UTF-8");
 return response.writeWith(Mono.just(buffer));

通过模拟堵塞测试,发现该参数用于控制接口的返回数量,这应该就是压测时接口卡顿返回的原因了,通过压测发现该参数在16核cpu的3倍时表现已经较好。16核cpu4倍时单机scg压测时没有卡顿,但是单机压15000时cpu大概在70-80。

通过找到该原因,怀疑人生的自己重拾信心通过百度reactor.ipc.netty.workerCount发现了另一个参数reactor.ipc.netty.selectCount

DEFAULT_IO_SELECT_COUNT:如果环境变量有设置reactor.ipc.netty.selectCount,则用该值;没有设置则取-1,表示没有selector thread

找到源码reactor.ipc.netty.resources.DefaultLoopResources
看到这段代码

if (selectCount == -1) {
            this.selectCount = workerCount;
            this.serverSelectLoops = this.serverLoops;
            this.cacheNativeSelectLoops = this.cacheNativeServerLoops;
  }else {
            this.selectCount = selectCount;
            this.serverSelectLoops =
                    new NioEventLoopGroup(selectCount, threadFactory(this, "select-nio"));
            this.cacheNativeSelectLoops = new AtomicReference<>();
}

历经漫长的怀疑人生与越挫越勇(并没有),总共修改了2处,达成了一个10倍提升的小目标

总结

  • 修改原生路由查找逻辑

  • 设置系统变量reactor.ipc.netty.workerCount为cpu核数的3倍或4倍;设置reactor.ipc.netty.selectCount的值为1(只要不是-1即可)

  • 另外,httpclient的配置情况可以参考org.springframework.cloud.gateway.config.GatewayAutoConfiguration.NettyConfiguration

source: www.icode9.com/content-4-1057716.html

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