Spring Cloud Gateway 原理与应用场景

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Spring Cloud Gateway 原理与应用场景

2024-07-01 19:08| 来源: 网络整理| 查看: 265

why 为什么需要网关？

在这里插入图片描述如图可知：

在常规没有网关的情况下，无法对多个服务进行统一的处理，比如我需要做统一的鉴权，这时候需要在每个服务上增加鉴权功能来达到目的，工作量大且不好维护在有网关的情况下，可以将所有的流量都达到网关，然后通过网关来对请求做统一的鉴权处理，非常方便 what 网关的应用场景

降低复杂性，如前台请求多个服务，可以通过网关进行简化

鉴权（网关中重点）：用户是否合法？有哪些权限可以请求哪些服务在这里插入图片描述

安全性：登录态鉴权，如果鉴权不通过，直接被打回去

多协议适配，可以针对后端多种不同的协议，在网关层统一处理以后以HTTP对外提供服务，其实就是起到一个适配器的作用

限流：网络限流，保证后台服务稳定运行

缓存：在网关层统一缓存，如登录态、鉴权信息

流量调配：灰度发布（金丝雀发布 / A/B Test），在部署上线新版本的时候，可以通过网关来让部分流量使用新服务，部分流量保持旧服务，有问题可以及时的回滚，让影响面最小在这里插入图片描述

统一处理：提供统一的错误码、状态码等

请求转发：并且可以基于网关实现内网与外网的隔离

常见网关实现方案对比 Spring Cloud Gateway Spring Cloud Gateway是Spring官方团队研发的API网关技术，它的目的是取代Zuul为微服务提供一个简单高效的API网关。Zuul 1.x采用的是传统的thread per connection方式来处理请求，也就是针对每一个请求，会为这个请求专门分配一个线程来进行处理，直到这个请求完成之后才会释放线程，一旦后台服务器响应较慢，就会使得该线程被阻塞，所以它的性能不好。Zuul本身存在的一些性能问题不适合于高并发的场景，虽然后来Netflix决定开发高性能版Zuul 2.x，但是Zuul 2.x的发布时间一直不确定。虽然Zuul 2.x后来已经发布并且开源了，但是Spring Cloud并没有打算集成进来。Spring Cloud Gateway是依赖于Spring Boot 2.0、Spring WebFlux和Project Reactor等技术开发的网关，它不仅提供了统一的路由请求的方式，还基于过滤链的方式提供了网关最基本的功能。 Zuul

Zuul是Netflix开源的微服务网关在这里插入图片描述 Zuul的核心都是Filter组成，它定义了4中标准的类型过滤器，Pre Filters、Routing Filters、Post Filters、Error Filters，这些会对应请求的整个生命周期

OpenResty

OpenResty本质就是由Nginx+Lua集成的一个高性能Web应用服务器，内部集成了大量Lua库和第三方模块在这里插入图片描述 OpenResty将请求分为多个阶段，可以在不同的阶段挂载Lua脚本来实现不同阶段的自定义行为 OpenResty实现网关功能的核心就是在图中的11个步骤中挂载Lua脚本来实现功能的扩展

网关方案总结网关限流鉴权监控易用性可维护性成熟度Spring Cloud Gateway可以通过ip、用户进行集群限流，提供扩展接口普通鉴权、Auth2.0Gateway Metrics Filter简单易用Spring系列下的，可扩展性高、易配置、可维护性好Spring Cloud社区程数，但Gateway资源较少Zuul2.x通过配置文件配置对集群限流和单服务限流可通过filter实现限流扩展filter中实现filter中实现参考资料少可维护性差开源不久，资料少OpenResty需使用lua开发实现需使用lua开发实现需要开发简单易用，但需要lua开发的很多可维护性差，将需要维护大量lua库很成熟，资料多Kong根据时间单位限流、用户限流，可以在源码上二次开发普通鉴权、Key Auth、HMAC、Auth2.0可上报datadog，记录请求数、请求数据量、应答数据量、接收与发送时间间隔、状态码数量、kong内运行时间简单易用，api转发通过管理员接口配置，开发需使用lua脚本可维护性较差，将需要维护大量lua脚本相对成熟，开源

除此之外，还有Tyk、Apisix、Orange

Gateway架构原理

如下图所示：Gateway处理一个请求的过程在这里插入图片描述

客户端发起一个请求到gateway通过Netty Server来处理请求【关键】会根据Predicate（谓词）、Filter判断该走哪个路由通过Netty Proxy代理来向微服务发起请求

图中关键点在于 Predicate和Filters，它们都有对应的工厂类

RoutePredicateFactory

RoutePredicateFactory：路由谓词工厂，比如日期、cookie、header、host、predicate、method等属性进行路由

Predicate可以通过HTTP请求的属性进行匹配在这里插入图片描述

BeforeRoutePredicateFactory——请求在指定日期之前#【指定时间规则匹配路由】 #在2022-01-01 00:00:00之前访问的请求，都会转到http://localhost:8080，即：http://localhost:8088/say会转发到http://localhost:8080/say spring: cloud: gateway: routes: - id: before_route uri: http://localhost:8080 predicates: - Before=2022-01-01T00:00:00.000+08:00 AfterRoutePredicateFactory——请求在指定日期之后#【指定时间规则匹配路由】 #在2021-01-01 00:00:00之后访问的请求，都会转到http://localhost:8080，即：http://localhost:8088/say会转发到http://localhost:8080/say spring: cloud: gateway: routes: - id: after_route uri: http://localhost:8080 predicates: - After=2021-01-01T00:00:00.000+08:00 CookieRoutePredicateFactory——请求中携带的Cookie是否匹配配置的规则#【指定Cookie规则匹配路由】 #请求配置localhost的Cookie(chocolate=mic;) 请求http://localhost:8088/say会转发到http://localhost:8080/say spring: cloud: gateway: routes: - id: cookie_route uri: http://localhost:8080 predicates: - Cookie=chocolate, mic HeaderRoutePredicateFactory——请求中Header头消息对应的name和value与Predicate配置的值是否匹配#【指定Header规则匹配路由】 #请求配置Header(key=X-Request-Id value=1) 请求http://localhost:8088/say会转发到http://localhost:8080/say spring: cloud: gateway: routes: - id: header_route uri: http://localhost:8080 predicates: - Header=X-Request-Id, \d+ HostRoutePredicateFactory——匹配请求中的Host字段进行路由#【指定Host规则匹配路由】 #请求配置Header(Host:www.muse.com) 请求http://localhost:8088/say会转发到http://localhost:8080/say spring: cloud: gateway: routes: - id: host_route uri: http://localhost:8080 predicates: - Host=**.muse.com MethodRoutePredicateFactory——根据HTTP请求的Method属性来匹配以实现路由#【请求方法匹配路由】 # 请求POST http://localhost:8088/shout会转发http://localhost:8080/shout。请求GET http://localhost:8088/say 会报"404 Not Found" spring: cloud: gateway: routes: - id: method_route uri: http://localhost:8080 #访问地址 predicates: - Method=POST PathRoutePredicateFactory——根据请求路径匹配Predicate配置来进行请求路由#【请求路径匹配路由】 # 请求POST http://localhost:8088/gateway/say会转发http://localhost:8080/say。 spring: cloud: gateway: routes: - id: path_routeHeaderRoutePredicateFactory uri: http://localhost:8080 #访问地址 predicates: - Path=/gateway/** #路径匹配 filters: - StripPrefix=1 #跳过前缀 RouteFilterFactory

RouteFilterFactory：路由过滤器，比如添加reqeust参数、添加header、限流，类似于spring中的fiter

在这里插入图片描述 Filter主要分为两种类型：

Pre类型过滤器Post类型过滤器

Filter实现方式主要由两种：

GatewayFilter只会应用到单个路由或一个分组的路由上GlobalFilter会应用到所有的路由上

可用过滤器说明：

AddRequestParameterGatewayFilterFactory——该过滤器的功能是对所有匹配的request请求中添加一个查询参数#【添加request查询参数过滤器】 #会对所有请求增加teacher=muse这个参数 spring: cloud: gateway: routes: - id: add_request_parameter_route uri: http://localhost:8080 #访问地址 predicates: - Path=/** filters: - AddRequestParameter=teacher, muse AddResponseHeaderGatewayFilterFactory——该过滤器会对所有匹配的请求，在返回结果给客户端之前，在Header中添加相应的数据#【添加response响应Header参数过滤器】 #返回结果给客户端之前，在Header中添加相应的数据 spring: cloud: gateway: routes: - id: add_response_header_route uri: http://localhost:8080 #访问地址 predicates: - Path=/** filters: - AddResponseHeader=X-Response-Teacher, Muse RequestRateLimiterGatewayFilterFactory——该过滤器会对访问到当前网关的所有请求执行限流过滤#【添加限流过滤器】 spring: cloud: gateway: routes: - id: request_ratelimiter_route uri: http://localhost:8080 #访问地址 predicates: - Path=/** filters: - name: RequestRateLimiter args: redis-rate-limiter.replenishRate: 1 #令牌桶中令牌的填充速度，代表允许每秒执行的请求数 redis-rate-limiter.burstCapacity: 1 #令牌桶的容量，也就是令牌桶最多能够容纳的令牌数。表示每秒用户最大能够执行的请求数量 RetryGatewayFilterFactory——请求重试过滤器，证据指定的触发条件，发起重试操作#【添加请求重试过滤器】 spring: cloud: gateway: routes: - id: retry_route uri: http://localhost:8080 predicates: - Path=/example/** filters: - name: Retry args: retries: 3 #请求重试次数，默认值是3 status: 500 #HTTP请求返回的状态码，针对指定状态码进行重试。 - StripPrefix=1 GatewayMetricsFilter——网关指标过滤器，这个过滤器会添加name=gateway.requests的timer metrics#【网关指标过滤器——GatewayMetricsFilter】 management: endpoint: gateway: enabled: true endpoints: web: exposure: include: "*" 自定义过滤器——GatewayFilter和GlobalFilter#【请求路径匹配路由——配置自定义过滤器】 spring: cloud: gateway: routes: - id: define_filter uri: http://localhost:8080 #访问地址 predicates: - Path=/gateway/** #路径匹配 filters: - name: GpDefine #自定义过滤器的名字，即：GpDefineGatewayFilterFactory args: name: Gp_Mic #GpConfig.getName这个值 - StripPrefix=1 #跳过前缀 Gateway集成Nacos实现请求负载

具体实现架构如下图在这里插入图片描述

Gateway集成Sentinel实现网关限流

在这里插入图片描述

总结

通过对比多种网关的实现方案，我们可以根据实际业务与各个方案特点进行选型；重点介绍了Gateway的基本原理，实际应用场景，如鉴权、请求负载、限流等

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