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SpringCloud，這份架構(gòu)圖幫你梳理全部知識點

思維導(dǎo)圖

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認(rèn)識 Spring Cloud Gateway

Spring Cloud Gateway 是一款基于 Spring 5，Project Reactor 以及 Spring Boot 2 構(gòu)建的 API 網(wǎng)關(guān)，是 Spring Cloud 微服務(wù)生態(tài)的主要組件之一。Spring Cloud Gateway 主要負(fù)責(zé)接口請求的路由分發(fā)，并且支持對請求的安全驗證，流量監(jiān)控和流量控制等擴展操作。另外值得一提的點是，Spring Cloud Gateway 默認(rèn)采用了非阻塞 I/O 模型實現(xiàn)請求路由的分發(fā)。對于處理一些I/O 耗時長的請求上，相比其他一樣用 Java 編寫采用的同步阻塞I/O 模型的網(wǎng)關(guān)性能更高，處理的并發(fā)數(shù)也更高，避免了因為 I/O 阻塞(網(wǎng)絡(luò)調(diào)用，數(shù)據(jù)庫操作等)導(dǎo)致線程空閑下來，仍能繼續(xù)處理響應(yīng)其他請求。

Spring Cloud Gateway 適用場景

作為 API 網(wǎng)關(guān)，Spring Cloud Gateway 所提供的功能也很強大，集成了對負(fù)載均衡，動態(tài)路由，訪問控制，限流熔斷，埋點監(jiān)控等功能的支持。如果現(xiàn)有的微服務(wù)體系是以 Java 生態(tài)甚至 Spring 生態(tài)為基礎(chǔ)的，那么就十分適合使用 Spring Cloud Gateway 作為 API 應(yīng)用網(wǎng)關(guān)了，讓聚合管理多個微服務(wù) API，對外進(jìn)行統(tǒng)一的輸出。

同時秉承 Spring 家族的傳統(tǒng)，Spring Cloud Gateway 也旨在提供一個簡單，且高效的方式來進(jìn)行 API 路由和請求關(guān)注點的擴展，對于已經(jīng)熟悉 Spring 或者 Spring Boot 的開發(fā)者來說，Spring Cloud Gateway 學(xué)習(xí)成本并不高，利用底層框架所帶的注解驅(qū)動和自動化配置等特性，使用和擴展起來難度都不算高。

快速上手 Spring Cloud Gateway

利用 Spring Cloud Gateway 能快速搭建一個 API 網(wǎng)關(guān)，但在這之前，先介紹一下使用 Spring Cloud Gateway 框架所涉及的一些專用概念，來加深對 Spring Cloud Gateway 的認(rèn)識，方便后面的使用。

  • 路由：是 Spring Cloud Gateway 中基礎(chǔ)的組件，通常由一個 id 標(biāo)識，目標(biāo) URI，以及一系列斷言(Predicate)和過濾器組成。
  • 斷言(Predicate)：是 Java 8 函數(shù)庫的 Predicate 對象，具體類型為 Predicate ，用于匹配 HTTP 請求上數(shù)據(jù)信息，如請求頭信息，請求體信息。如果對于某個請求的斷言為 true，那么它所關(guān)聯(lián)的路由就算匹配成功，然后將請求給這個路由處理。
  • 過濾器：用于某一個路由的請求或者響應(yīng)進(jìn)行修改的組件，在 Spring Cloud Gateway 都要實現(xiàn) GatewayFilter 接口，并且需要由基于 GatewayFilterFactory 具體實現(xiàn)類構(gòu)造。

認(rèn)識上面三個概念之后，再看上圖所示，就能清楚看出 Spring Cloud Gateway 對客戶端請求的處理過程了，這幫助我們用好 Spring Cloud Gateway 幫助很大。

  • 客戶端請求首先被 GatewayHandlerMapping 獲取，然后根據(jù)斷言匹配找到對應(yīng)的路由
  • 找到路由后，走完所關(guān)聯(lián)的一組請求過濾器的處理方法，請求到目標(biāo) URI 所對應(yīng)的服務(wù)程序，獲得服務(wù)響應(yīng)。
  • 網(wǎng)關(guān)收到響應(yīng)后，通過關(guān)聯(lián)的響應(yīng)過濾器的處理方法后，同樣由 GatewayHandlerMapping 返回響應(yīng)給客戶端。

額外需要注意的是 Spring Cloud Gateway 的過濾器是有序執(zhí)行的，統(tǒng)一以 order 值的大小決定執(zhí)行順序，值越小優(yōu)先級越高，就越先執(zhí)行。

如何實現(xiàn) API 聚合

認(rèn)識 Spring Cloud Gateway 整體處理請求過程之后，我們現(xiàn)在就快速構(gòu)建一個基于 Spring Cloud Gateway 的 API 網(wǎng)關(guān)，看看在實際應(yīng)用中還需要注意的哪些地方，需要注意的是本文所使用的 Spring Cloud Gateway 屬于最新的里程碑版本 2.2.3，對應(yīng) Spring Boot 版本為 2.3.1， 并且 Spring Cloud 版本為 Hoxton.SR6 。利用 Spring Initializr ，選擇對應(yīng)的版本和依賴后快速新建一個項目 spring-cloud-gateway-quick-start ，并且為了實現(xiàn)請求的路由，表現(xiàn)網(wǎng)關(guān)的效果，再分別新建用戶服務(wù)應(yīng)用 demo-userservice 和訂單服務(wù)應(yīng)用 demo-orderservice ，各自提供一個可調(diào)用 API 接口。

用戶服務(wù)暴露 8071 端口，提供 /user/get 接口：

 
 
 
    
  
  
  
  1. // demo-userservice  項目 
    2.   
  
  
  2. @RestController 
    3.   
  
  
  3. @RequestMapping("/user") 
    4.   
  
  
  4. public class UserServiceController { 
    5.   
  
  
  5.     @RequestMapping("/get") 
    6.   
  
  
  6.     public User get() { 
    7.   
  
  
  7.         return User.mock(); 
    8.   
  
  
  8.     } 
    9.   
  
  
  9. } 
    10.

類似，訂單服務(wù)暴露 8061 端口，提供 /order/get 接口：

 
 
 
    
  
  
  
  1. // demo-orderservice 項目 
    2.   
  
  
  2. @RestController 
    3.   
  
  
  3. @RequestMapping("/order") 
    4.   
  
  
  4. public class OrderServiceController { 
    5.   
  
  
  5.     @RequestMapping("/get") 
    6.   
  
  
  6.     public Order get() { 
    7.   
  
  
  7.         return Order.mock(); 
    8.   
  
  
  8.     } 
    9.   
  
  
  9. } 
    10.

接下來要通過 Spring Cloud Gateway 將兩個服務(wù)接口聚合在 spring-cloud-gateway-quick-start 項目中，首先來看下利用 Spring Cloud Gateway API 方式的實現(xiàn)：

 
 
 
    
  
  
  
  1. @SpringBootApplication 
    2.   
  
  
  2. public class DemogatewayApplication { 
    3.   
  
  
  3.     public static void main(String[] args) { 
    4.   
  
  
  4.         SpringApplication.run(DemogatewayApplication.class, args); 
    5.   
  
  
  5.     } 
    6.   
  
  
  6.  
    7.   
  
  
  7.     @Bean 
    8.   
  
  
  8.     public RouteLocator customRouteLocator(RouteLocatorBuilder builder) { 
    9.   
  
  
  9.         return builder.routes().route("user-service", r -> r.path("/user/*").uri("http://localhost:8071")) 
    10.   
  
  
  10.                 .route("order-service", r -> r.path("/order/*").uri("http://localhost:8061")) 
    11.   
  
  
  11.                 .build(); 
    12.   
  
  
  12.     } 
    13.   
  
  
  13. } 
    14.

接下來要通過 Spring Cloud Gateway 將兩個服務(wù)接口聚合在 spring-cloud-gateway-quick-start 項目中，首先來看下利用 Spring Cloud Gateway API 方式的實現(xiàn)：

上述代碼就已經(jīng)實現(xiàn) API 路由的功能，是不是很快速，同時啟動 spring-cloud-gateway-quick-start 和其他服務(wù)應(yīng)用，就可以統(tǒng)一通過網(wǎng)關(guān)應(yīng)用訪問用戶服務(wù)和訂單服務(wù)了：

 
 
 
    
  
  
  
  1. one@192 ~ % curl http://localhost:8080/user/get 
    2.   
  
  
  2. {"id":4720186416534735290,"token":"86b6118d-7dc6-4d30-a5f3-3d5fc6348f9a"} 
    3.   
  
  
  3.    
    4.   
  
  
  4. one@192 ~ % curl http://localhost:8080/order/get 
    5.   
  
  
  5. {"id":5832646761962425508,"title":"My Order"} 
    6.

回到 API 實現(xiàn)的代碼， DemogatewayApplication#customRouteLocator 方法中定義了兩個 id 分別為 user-service 和 order-service 的路由，并且設(shè)置了匹配請求的斷言，以及真正目標(biāo)請求地址。這里路由的斷言采用了路徑匹配的規(guī)則，只要原始請求地址符合對應(yīng)的規(guī)則就算匹配到此路由，但 Spring Cloud Gate 還支持豐富的斷言規(guī)則，如主機匹配，請求體字段匹配，請求數(shù)據(jù)匹配等等，足以滿足定制路由斷言的規(guī)則了。

由于使用 API 就是硬編碼方式將路由規(guī)則定義在程序里了，這樣做擴展性很差，也不好維護(hù)。于是更推薦另外一種實現(xiàn)方式：配置化。來看下要實現(xiàn)相同功能，在 application.properties 里該如何配置：

 
 
 
    
  
  
  
  1. spring.cloud.gateway.routes[0].id=order-service 
    2.   
  
  
  2. spring.cloud.gateway.routes[0].uri=http://localhost:8061 
    3.   
  
  
  3. spring.cloud.gateway.routes[0].predicates[0].name=Path 
    4.   
  
  
  4. spring.cloud.gateway.routes[0].predicates[0].args[pattern]=/order/* 
    5.   
  
  
  5. spring.cloud.gateway.routes[1].id=user-service 
    6.   
  
  
  6. spring.cloud.gateway.routes[1].uri=http://localhost:8071 
    7.   
  
  
  7. spring.cloud.gateway.routes[1].predicates[0].name=Path 
    8.   
  
  
  8. spring.cloud.gateway.routes[1].predicates[0].args[pattern]=/user/* 
    9.

使用上面的配置，重啟網(wǎng)關(guān)應(yīng)用，同樣能完成之前 API 方式的效果，由于路由規(guī)則轉(zhuǎn)移到了配置文件中，就大大方便對 API 的管理，為實現(xiàn)動態(tài)路由也提供了可能。當(dāng)然需要實現(xiàn)動態(tài)路由，除了路由配置，還需要進(jìn)行額外的擴展實現(xiàn)路由規(guī)則的動態(tài)刷新，涉及 Spring Cloud Gateway 更高級的用法，本文就不再詳細(xì)贅述了，可以等后續(xù)進(jìn)階使用和分析的文章或者參考網(wǎng)上其他實現(xiàn)資料。

如何自定義過濾器

為了能對 API 的請求或者響應(yīng)處理，Spring Cloud Gateway 提供過濾器組件來實現(xiàn)這一功能，并且內(nèi)置了很多功能強大。另外過濾器分兩類，全局過濾器和網(wǎng)關(guān)過濾器，對于全局過濾器，所有匹配到路由的請求處理時都會經(jīng)過全局過濾器處理;而網(wǎng)關(guān)過濾器只有顯示在指定路由上時才會起到左右。

Spring Cloud Gateway 默認(rèn)的全局過濾器有 8個：

  • ForwardRoutingFilter
  • LoadBalancerClientFilter(棄用)
  • ReactiveLoadBalancerClientFilter
  • WebClientHttpRoutingFilter
  • NettyWriteResponseFilter
  • RouteToRequestUrlFilter
  • WebsocketRoutingFilter
  • GatewayMetricsFilter

而網(wǎng)關(guān)過濾器就更多了，并且由對應(yīng)工廠類來構(gòu)造，比如用于熔斷的 HystrixGatewayFilterFactory ，用于限流的 RequestRateLimiterGatewayFilterFactory，用于修改請求數(shù)據(jù)的 ModifyRequestBodyGatewayFilterFactory 等等，當(dāng)然也支持開發(fā)者進(jìn)行定義自己的過濾器。

首先來看下如何自定義一個全局過濾器，代碼實現(xiàn)比較簡單：

 
 
 
    
  
  
  
  1. @Component 
    2.   
  
  
  2. public class CustomGlobalFilter implements GlobalFilter, Ordered { 
    3.   
  
  
  3.     private Logger log = LoggerFactory.getLogger(MyAuthFilterFactory.class); 
    4.   
  
  
  4.  
    5.   
  
  
  5.     @Override 
    6.   
  
  
  6.     public Mono filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) { 
    7.   
  
  
  7.         log.info("執(zhí)行自定過濾器"); 
    8.   
  
  
  8.         return chain.filter(exchange); 
    9.   
  
  
  9.     } 
    10.   
  
  
  10.  
    11.   
  
  
  11.     @Override 
    12.   
  
  
  12.     public int getOrder() { 
    13.   
  
  
  13.         return -1; 
    14.   
  
  
  14.     } 
    15.   
  
  
  15. } 
    16.

這樣就可以為所有路由添加一個全局的過濾器了。不同于全局過濾器的定義，網(wǎng)關(guān)過濾器必須在指定路由上進(jìn)行申明才能生效，參考官方內(nèi)置的網(wǎng)關(guān)攔截器，自定義一個用于授權(quán)的簡易網(wǎng)關(guān)攔截器工廠如下：

 
 
 
    
  
  
  
  1. @Component 
    2.   
  
  
  2. public class MyAuthGatewayFilterFactory extends AbstractGatewayFilterFactory { 
    3.   
  
  
  3.     private Logger logger = LoggerFactory.getLogger(MyAuthGatewayFilterFactory.class); 
    4.   
  
  
  4.  
    5.   
  
  
  5.     public MyAuthGatewayFilterFactory() { 
    6.   
  
  
  6.         super(Config.class); 
    7.   
  
  
  7.     } 
    8.   
  
  
  8.  
    9.   
  
  
  9.     @Override 
    10.   
  
  
  10.     public GatewayFilter apply(Config config) { 
    11.   
  
  
  11.         return new GatewayFilter() { 
    12.   
  
  
  12.             @Override 
    13.   
  
  
  13.             public Mono filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) { 
    14.   
  
  
  14.                 ServerHttpRequest request = exchange.getRequest(); 
    15.   
  
  
  15.                 MultiValueMap queryParams = request.getQueryParams(); 
    16.   
  
  
  16.                 String from = queryParams.getFirst(config.getAuthKey()); 
    17.   
  
  
  17.                 ServerHttpResponse response = exchange.getResponse(); 
    18.   
  
  
  18.                 logger.warn("校驗授權(quán)開始"); 
    19.   
  
  
  19.                 if (config.getAuthValue().equals(from)) { 
    20.   
  
  
  20.                     logger.warn("校驗授權(quán)成功"); 
    21.   
  
  
  21.                     return chain.filter(exchange); 
    22.   
  
  
  22.                 } else { 
    23.   
  
  
  23.                     logger.warn("校驗授權(quán)失敗"); 
    24.   
  
  
  24.                     response.setStatusCode(HttpStatus.OK); 
    25.   
  
  
  25.                     response.getHeaders().setContentType(MediaType.valueOf("text/html;charset=utf-8")); 
    26.   
  
  
  26.                     DataBuffer wrap = response.bufferFactory().wrap(config.getAuthFailMsg().getBytes(Charset.forName("UTF-8"))); 
    27.   
  
  
  27.                     return response.writeWith(Flux.just(wrap)); 
    28.   
  
  
  28.                 } 
    29.   
  
  
  29.             } 
    30.   
  
  
  30.         }; 
    31.   
  
  
  31.     } 
    32.   
  
  
  32.  
    33.   
  
  
  33.     public static class Config { 
    34.   
  
  
  34.         private String authKey = "from"; 
    35.   
  
  
  35.         private String authValue = "system"; 
    36.   
  
  
  36.         private String authFailMsg = "授權(quán)失敗"; 
    37.   
  
  
  37.  
    38.   
  
  
  38.         public String getAuthKey() { 
    39.   
  
  
  39.             return authKey; 
    40.   
  
  
  40.         } 
    41.   
  
  
  41.  
    42.   
  
  
  42.         public void setAuthKey(String authKey) { 
    43.   
  
  
  43.             this.authKey = authKey; 
    44.   
  
  
  44.         } 
    45.   
  
  
  45.  
    46.   
  
  
  46.         public String getAuthValue() { 
    47.   
  
  
  47.             return authValue; 
    48.   
  
  
  48.         } 
    49.   
  
  
  49.  
    50.   
  
  
  50.         public void setAuthValue(String authValue) { 
    51.   
  
  
  51.             this.authValue = authValue; 
    52.   
  
  
  52.         } 
    53.   
  
  
  53.  
    54.   
  
  
  54.         public String getAuthFailMsg() { 
    55.   
  
  
  55.             return authFailMsg; 
    56.   
  
  
  56.         } 
    57.   
  
  
  57.  
    58.   
  
  
  58.         public void setAuthFailMsg(String authFailMsg) { 
    59.   
  
  
  59.             this.authFailMsg = authFailMsg; 
    60.   
  
  
  60.         } 
    61.   
  
  
  61.     } 
    62.   
  
  
  62. } 
    63.

如果要在 user-service 路由下使用，需要在 application.properties 配置文件添加如下配置：

 
 
 
    
  
  
  
  1. spring.cloud.gateway.routes[1].filters[0].name=MyAuth 
    2.

這里的名稱就需要跟 MyAuthGatewayFilterFactory 類的 MyAuth 保持一致，Spring Cloud Gateway 會自動拼接上 AuthGatewayFilterFactory 去查找對應(yīng)的網(wǎng)關(guān)過濾器，沒有找到就會導(dǎo)致啟動失敗，拋出異常：

 
 
 
    
  
  
  
  1. java.lang.IllegalArgumentException: Unable to find GatewayFilterFactory with name MyAuth2 
    2.

配置完對網(wǎng)關(guān)應(yīng)用進(jìn)行重啟，這是使用原來的方式去請求用戶服務(wù)，已經(jīng)無法正常訪問，只會返回校驗授權(quán)失敗的信息，必須以 http://localhost:8080/user/get?from=system 方式訪問才能成功獲取到數(shù)據(jù)，說明定義的授權(quán)攔截器已經(jīng)起了作用。

這里我們就將全局?jǐn)r截器和網(wǎng)關(guān)攔截器都實現(xiàn)了自定義，通常情況我們都會在網(wǎng)關(guān)攔截器上進(jìn)行擴展定制，也結(jié)合內(nèi)置的過濾器使用。


網(wǎng)站欄目：SpringCloud，這份架構(gòu)圖幫你梳理全部知識點
網(wǎng)站URL：http://uogjgqi.cn/article/ccsecso.html
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