SpringCloud(15)之SpringCloud Gateway

一、Spring Cloud Gateway介绍

        

        Spring Cloud Gateway 是Spring Cloud团队的一个全新项目，基于Spring 5.0、SpringBoot2.0、 Project Reactor 等技术开发的网关。旨在为微服务架构提供一种简单有效统一的API路由管理方式。

        Spring Cloud Gateway 作为SpringCloud生态系统中的网关，目标是替代Netflix Zuul。Gateway不仅 提供统一路由方式，并且基于Filter链的方式提供网关的基本功能。例如：安全，监控/指标，和限流。

        本节我们主要是来学一下SpringCloud Gateway的工作原理以及编写路由方式、拦截器介绍以及用实现对应的限流算法；

二、SpringCloud Gateway的工作原理

        我们在学习Gateway之前，先弄清楚Gateway的工作原理，后面使用它的各个功能时，就知道该如何使 用了，工作流程图如下：

        

         gateway的执行流程如下：

1:Gateway的客户端回向 Spring Cloud Gateway发起请求，请求首先会被HttpwebHandlerAdapter 进行提取组装成网关的上下文，然后网关的上下文会传递到DispatcherHandler。2:DispatcherHandler 是所有请求的分发处理器， DispatcherHandler 主要负责分发请求对应的处理器，比如将请求分发到对应RoutePredicateHandlerMapping ( 路 由 断 言 处 理 器 映 射 器 ) 。3: 路由断言处理映射器主要用于路由的查找，以及找到路由后返回对应的FilteringwebHandler。4:FilteringwebHandler主 要 负 责 组 装Filter链表并调 用Filter 执 行 一 系 列Filter 处理，然后把请求 转到后端对应的代理服务处理，处理完毕后，将Response返回到Gateway客户端 。在Filter链 中 ， 通 过 虚 线 分 割Filter  的原因是，过滤器可以在转发请求之前处理或者接收到被代理服务的 返回结果之后处理。所有的Pre 类 型 的Filter  执行完毕之后，才会转发请求到被代理的服务处理。被代理
的服务把所有请求完毕之后，才会执行Post类型的过滤器 。

2.2Gateway的动态路由

         Gateway 路由配置分为基于配置的由设置和基于代码动态路由配置，静态路由是指在application.yml中 把路由信息配置好了，而动态路由则是从数据库中加载而来，我们接下来把这2种路由操作都实现一次。

2.2.1 业务说明

        如上图所示，我们要实现一下功能：

1:

用 户 所 有 请 求 以 /order  开始的请求，都路由到 hailtaxi-order     服 务

2:

用 户 所 有 请 求 以 /driver       开始的请求，都路由到 hailtaxi-driver  服 务

3:

用 户 所 有 请 求 以 /pay开始的请求，都路由到 hailtaxi-pay 服 务 

2.2.2 基于配置的路由设置

         

如上图所示，正是gateway静态路由配置，这种方式的缺点就是硬编码写死的路由配置：

1:用户所有请求以/order 开始的请求，都路由到 hailtaxi-order   服务
2:用户所有请求以/driver 开始的请求，都路由到 hailtaxi-driver   服务
3:用户所有请求以/pay开始的请求，都路由到 hailtaxi-pay  服务

配置代码如下所示：

server:port: 8001
spring:application:name: hailtaxi-gatewaymain:allow-bean-definition-overriding: truecloud:#Consul配置consul:host: localhostport: 8500discovery:#注册到Consul中的服务名字service-name: ${spring.application.name}gateway:globalcors:corsConfigurations:'[/**]':allowedOrigins: "*"allowedMethods:- GET- POST- PUTroutes:- id: hailtaxi-driveruri: lb://hailtaxi-driverpredicates:- Path=/**filters:- name: RequestRateLimiter #请求数限流 名字不能随便写 ，使用默认的facatoryargs:key-resolver: "#{@ipKeyResolver}"redis-rate-limiter.replenishRate: 1redis-rate-limiter.burstCapacity: 1#- StripPrefix=1#- Cookie=username,itheima#- Header=token,^(?!\d+$)[\da-zA-Z]+$#- Method=GET#默认全局过滤器default-filters:# 往响应过滤器中加入信息- AddResponseHeader=X-Response-Default-MyName,itheima

         参数配置说明：

  • -id：这是唯一的标记，不能出现重复；
  • uri：路由的地址，可以是lb:ip:端口，也是可以lb://${spring.application.name},其中的lb表示支持负载均衡；
  • predicates：这个表示是一个断言，其实就是一个判断条件，后面会介绍一共有那些断言判断；
  • -path=/driver/**：这是路由条件，表示以/driver开头的所有请求路径到路由到driver服务去；
  • filters:这是配置的是局部过滤器，表示只对当前的路由配置生效，后面会介绍到具体的拦截器；
  • -StripPrefix=1：去掉第一个路径，这种一般是用于将请求路径进行包装，不暴露真实路径出去，然后在网关层还原真实路径，一般是用作放爬虫的；

2.2.3 基于代码的动态路由配置

        我们同样实现上面的功能， 但 这 里 基于代码方式实现。所有路由规则我们可以从数据库中读取并加载到 程序中。基于代码的路由配置我们只需要创建RouteLocator   并添加路由配置即可，代码如下：

    /**** 路由配置* @param builder* @return*/@Beanpublic RouteLocator routeLocator(RouteLocatorBuilder builder) {return builder.routes().route(r -> r.path("/driver/**").uri("lb://hailtaxi-driver")).route(r -> r.path("/order/**").uri("lb://hailtaxi-order"))//使用GatewayFilter过滤器.route(r -> r.path("/pay/**").uri("lb://hailtaxi-pay").filter(new PayFilter())).build();}

        在真实场景中，基于配置文件的方式更直观、简介，但代码的路由配置是更强大，可以实现很丰富的功 能，可以把路由规则存在数据库中，每次直接从数据库中加载规则，这样的好处是可以动态刷新路由规 则，通常应用于权限系统动态配置新系统。

2.3.4 Gateway-Predicate/Filter

        上面路由匹配规则中我们都用了-Path 方式，其实就是路径匹配方式，除了路径匹配方式， Gateway还支持很多丰富的匹配方式，我们对这些方式分别进行讲解。

        具体的详见官网：Spring Cloud Gateway

 

        routes下面的属性含义如下：

id : 我们自定义的路由 ID , 保持唯一
uri  : 目标服务地址predicates:  路由条件， Predicate   接受一个输入参数，返回一个布尔值结果。该属性包含多种默认方
法来将 Predicate  组合成其他复杂的逻辑(比如：与，或，非)

         Predicate  来源于Java8,Predicate 接受一个输入参数，返回一个布尔值结果。该接口包含多种默认方 法来将 Predicate  组合成其他复杂的逻辑(比如：与，或，非)。

        在 Spring   Cloud   Gateway 中 Spring  利 用 Predicate  的特性实现了各种路由匹配规则，通过 Header、 请求参数等不同的条件来作为条件匹配到对应的路由。

        下面的一张图(来自网络)总结了 Spring   Cloud 内置的几种 Predicate   的实现：

 

        我们在这里讲解几个断言匹配 方式。 

Cookie ：

  Gateway的Cookie匹配接收两个参数：一个是 Cookie name ,一个是正则表达式。路由规则就是通过获 取对应的 Cookie name 值和正则表达式去匹配，如果匹配上就会执行路由，如果没有匹配上则不执 行。如下配置：

spring:cloud:gateway:routes:- id: cookie_routeuri: https://example.orgpredicates:- Cookie=chocolate, ch.p

        这里表示请求携带了cookie为chocolate的数据，并且值为ch.p，就允许通过。 

Header 匹配：
        

         Header 匹配 和 Cookie 匹配 一样，也是接收两个参数，一个 header 中属性名称和一个正则表达式， 这个属性值和正则表达式匹配则执行。配置如下：

spring:cloud:gateway:routes:- id: header_routeuri: https://example.orgpredicates:- Header=X-Request-Id, \d+

        这里表示，请求头必要要有一个X-Request-Id,并且是数字的才能通过；

请求方式匹配：
        

         通过请求的方式是 POST、GET、PUT、DELETE 等进行路由。配置如下：

spring:cloud:gateway:routes:- id: method_routeuri: https://example.orgpredicates:- Method=GET,POST

        表示只有请求方式是GET跟POST的才允许通过；

三、Gateway过滤器

        Spring Cloud Gateway根据作用范围划分为GatewayFilter和GlobalFilter，二者区别如下：

  • GatewayFilter : 需要通过 spring.cloud.routes.filters 配置在具体路由下，只作用在当前路由上或 通过spring.cloud.default-filters 配置在全局，作用在所有路由上；
  • GlobalFilter : 全局过滤器，不需要在配置文件中配置，作用在所有的路由上，最终通过GatewayFilterAdapter包装成 GatewayFilterChain 可识别的过滤器，它为请求业务以及路由的 URI 转换为真实业务服务的请求地址的核心过滤器，不需要配置，系统初始化时加载，并作用在每个路 由上。

         

        过滤器作为Gateway 的重要功能。常用于请求鉴权、服务调用时长统计、修改请求或响应 header 、限 流、去除路径等等。
        更多过滤器的使用大家可以参考官网： Spring Cloud Gateway

         3.1 过滤器的分类

默认过滤器:出厂自带，实现好了拿来就用，不需要实现全局默认过滤器局部默认过滤器
自定义过滤器:根据需求自己实现，实现后需配置，然后才能用哦。全局过滤器:作用在所有路由上。局部过滤器:配置在具体路由下，只作用在当前路由上。

        3.2过滤器的使用 

        1）默认过滤器配置 

        默认过滤器有两种:全局默认过滤器和局部默认过滤器；

        全局过滤器：对输出的响应头设置属性；

                对输出的响应设置其头部属性名称为X-Request-Foo,值为hello

         修改配置文件，配置如下： 
spring:cloud:gateway:routes:- id: add_request_header_routeuri: http://example.orgfilters:- AddRequestHeader=X-Request-Foo, Hello

 局部过滤器：通过局部默认过滤器，修改请求路径。局部过滤器在这里介绍两种：添加路径前缀、去除 路径前缀。

2）前缀处理

       在项目中做开发对接接口的时候，我们很多时候需要统一API路径，比如统一以 /api 开始的请求调用 hailtaxi-driver 服务，但真实服务接口地址又没有 /api 路径，我们可以使用Gateway的过滤器处理 请求路径。

        在gateway中可以通过配置路由的过滤器StripPrefix实现映射路径中的前缀处理，我们来使用一下该过 滤器，再进一步做说明。

spring:cloud:gateway:routes:- id: prefixpath_routeuri: http://example.orgfilters:- StripPrefix=1
        有时候为了简化用户请求地址，比如用户请求 http://localhost:8001/info/1 我们想统一路由到
http://localhost:18081/driver/info/1 ，可以使用 PrefixPath 过滤器增加前缀。 
spring:cloud:gateway:routes:- id: prefixpath_routeuri: http://example.orgfilters:- PrefixPath=/api

3.3自定义全局过滤器

         自定义过滤器也有两类：全局自定义过滤器，和局部自定义过滤器。全局过滤器在项目中很多地方都有可能会使用，因此我们来学习下如何定义全局过滤器，并使用全局过 滤器。

        全局过滤器需要实现：GlobalFilter,Ordered接口

GlobalFilter:过滤器拦截处理方法
Ordered:过滤器也有多个，这里主要定义过滤器执行顺序，里面有个方法getOrder()会返回过滤器执行
顺序，返回值越小，越靠前执行

         我们创建全局过滤器并完成常见业务用户权限校验。

        基本逻辑：如果请求中有Token参数，则认为请求有效放行，如果没有则拦截提示授权无效。

@Component
public class RouterFilter implements GlobalFilter,Ordered {/**** 路由拦截* @param exchange* @param chain* @return*/@Overridepublic Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {System.out.println("GlobalFilter拦截器执行");//获取请求参数String token = exchange.getRequest().getQueryParams().getFirst("token");//如果token为空，则表示没有登录if(StringUtils.isEmpty(token)){//没登录,状态设置403exchange.getResponse().setStatusCode(HttpStatus.PAYLOAD_TOO_LARGE);//结束请求return exchange.getResponse().setComplete();}//放行return chain.filter(exchange);}/**** 拦截器顺序* @return*/@Overridepublic int getOrder() {return 0;}
}

         此时请求，我们不携带token参数，效果如下：

 3.4 自定义局部过滤器

        局部过滤器一般是作用在某一个路由上，需要实例化创建才能使用，局部过滤器需要实现接口GatewayFilter，代码如下：

public class PayFilter implements GatewayFilter, Ordered {/**** 过滤器执行拦截* @param exchange* @param chain* @return*/@Overridepublic Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {System.out.println("GatewayFilter拦截器执行-----PayFilter");return chain.filter(exchange);}@Overridepublic int getOrder() {return 0;}}

然后我们再配置动态路由的时候加上这个局部过滤器即可：

    /**** 路由配置* @param builder* @return*/@Beanpublic RouteLocator routeLocator(RouteLocatorBuilder builder) {return builder.routes().route(r -> r.path("/driver/**").uri("lb://hailtaxi-driver")).route(r -> r.path("/order/**").uri("lb://hailtaxi-order"))//使用GatewayFilter过滤器.route(r -> r.path("/pay/**").uri("lb://hailtaxi-pay").filter(new PayFilter())).build();}

 这里需要注意一点的是，如果我们是在配置文件中使用我们自定义的局部过滤器就不能实现GatewayFilter了就要继承AbstractGatewayFilterFactory，代码如下：

/*** 记得这里的名字后缀必须是GatewayFilterFactory*/
@Component
public class PayGatewayFilterFactory extends AbstractGatewayFilterFactory<PayGatewayFilterFactory.Config> {public PayGatewayFilterFactory() {super(Config.class);}@Overridepublic List<String> shortcutFieldOrder() {return Lists.newArrayList("paymethod");}/*** 执行拦截* @param config* @return配置文件中使用如下：*/@Overridepublic GatewayFilter apply(PayGatewayFilterFactory.Config config) {return (exchange, chain) -> {String paymethod = config.getPaymethod();//将paymethod添加到请求头中exchange.getRequest().mutate().header("paymethod",paymethod);return chain.filter(exchange);};}/**** 获取指定属性值*/@Datapublic static class Config {private String paymethod;}
}

        然后使用如下：

    gateway:#路由配置routes:#唯一标识符- id: hailtaxi-driveruri: lb://hailtaxi-driver#路由断言predicates:- Path=/driver/**#唯一标识符- id: hailtaxi-orderuri: lb://hailtaxi-order#路由断言predicates:- Path=/order/**#唯一标识符- id: hailtaxi-payuri: lb://hailtaxi-pay#路由断言predicates:- Path=/pay/**

四、跨域配置

       出于浏览器的同源策略限制。同源策略（Sameoriginpolicy）是一种约定，它是浏览器最核心也最基本 的安全功能，如果缺少了同源策略，则浏览器的正常功能可能都会受到影响。可以说Web是构建在同源 策略基础之上的，浏览器只是针对同源策略的一种实现。同源策略会阻止一个域的javascript脚本和另 外一个域的内容进行交互。所谓同源（即指在同一个域）就是两个页面具有相同的协议（protocol）， 主机（host）和端口号（port）。

        反正就一句话：ip、端口、协议三者存在一个不一致那就是跨域；

在SpringCloud Gateway中配置跨域是非常简单的，如下面配置：

    gateway:globalcors:corsConfigurations: '[/**]'allowedOrigins: "*"allowedMethods:- GET- POST- PUT

        这样子配置就能够解决跨域问题，但是在配置文件中配置会如很多局限性，如：但如果涉及到Cookie跨域，上面的配置就不生效了，如果涉及到Cookie跨域，需要创建CorsWebFilter 过滤器，所以一般不会在配置文件中去配置，会在代码中去实现配置，具体如下：

    /*** 配置跨域* @return*/@Beanpublic CorsWebFilter corsFilter() {CorsConfiguration config = new CorsConfiguration();// cookie跨域config.setAllowCredentials(Boolean.TRUE);config.addAllowedMethod("*");config.addAllowedOrigin("*");config.addAllowedHeader("*");// 配置前端js允许访问的自定义响应头config.addExposedHeader("Authorization");UrlBasedCorsConfigurationSource source = new UrlBasedCorsConfigurationSource(new PathPatternParser());source.registerCorsConfiguration("/**", config);return new CorsWebFilter(source);}

五、限流

        网关可以做很多的事情，比如，限流，当我们的系统 被频繁的请求的时候，就有可能 将系统压垮，所 以 为了解决这个问题，需要在每一个微服务中做限流操作，但是如果有了网关，那么就可以在网关系统 做限流，因为所有的请求都需要先通过网关系统才能路由到微服务中。

        5.1漏桶算法讲解

        

        这里只是稍微讲解一下啊漏桶算法，更多算法请自行学习：

  1. 所有的请求在处理之前都需要拿到一个可用的令牌才会被处理；
  2.  根据限流大小，设置按照一定的速率往桶里添加令牌；比如1s只允许一个请求通过，那就一秒中往令牌桶中放一个令牌；
  3. 桶设置最大的放置令牌限制，当桶满时、新添加的令牌就被丢弃或者拒绝；
  4. 请求达到后首先要获取令牌桶中的令牌，拿着令牌才可以进行其他的业务逻辑，处理完业务逻辑之后， 将令牌直接删除；
  5. 令牌桶有最低限额，当桶中的令牌达到最低限额的时候，请求处理完之后将不会删除令牌，以此保证足 够的限流；

        5.2令牌桶实现案例

        5.2.1引入依赖

        <!--redis--><dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-data-redis-reactive</artifactId><version>2.2.1.RELEASE</version></dependency>

        同时配置redis：

  redis:host: 127.0.0.1port: 6379

 5.2.2 定义keyResolver

        在Applicatioin引导类中添加如下代码，KeyResolver用于计算某一个类型的限流的KEY也就是说，可以 通过KeyResolver来指定限流的Key。

        这个好比我们做分布式锁一样，你针对那个key做锁；

        我们可以根据IP来限流，比如每个IP每秒钟只能请求一次，在GatewayApplication定义key的获取，获 取客户端IP，将IP作为key，如下代码：

    /**** IP限流* @return*/@Bean(name="ipKeyResolver")public KeyResolver userKeyResolver() {return new KeyResolver() {@Overridepublic Mono<String> resolve(ServerWebExchange exchange) {//获取远程客户端IPString hostName = exchange.getRequest().getRemoteAddress().getAddress().getHostAddress();System.out.println("hostName:"+hostName);return Mono.just(hostName);}};}

 然后再路由配置如下：

参数说明：

  •  redis-rate-limiter.replenishRate：是您希望允许用户每秒执行多少请求，而不会丢弃任何请求。放令牌的速率；
  • redis-rate-limiter.burstCapacity：是指令牌桶的容量，允许在一秒钟内完成的最大请求数，请该设置为0将阻止任何请求

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