网关架构

作者: 知止9528 | 来源:发表于2021-01-09 09:47 被阅读0次

网关内核设计

image.png

说明

路由表

1.静态路由
顾名思义,就写死在配置文件里面的

2.动态路由
可以动态加载,加载源可以包括本地文件,数据库,redis,配置中心等

过滤器

局部过滤器

全局过滤器

基于过滤器可以实现的功能

1.权限验证

2.灰度发布

3.异常监控,日志统计等

常见的网关框架对比

可以见另外一篇文章

springcloud的gateWay网关示例

Spring Cloud Gateway是Spring公司基于Spring 5.0，Spring Boot 2.0 和 Project Reactor 等技术开发的网关，它旨在为微服务架构提供一种简单有效的统一的 API 路由管理方式。它的目标是替代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，监控和限流。

优点：

性能强劲：是第一代网关Zuul的1.6倍
功能强大：内置了很多实用的功能，例如转发、监控、限流等
设计优雅，容易扩展

缺点：

其实现依赖Netty与WebFlux，不是传统的Servlet编程模型，学习成本高
不能将其部署在Tomcat、Jetty等Servlet容器里，只能打成jar包执行
需要Spring Boot 2.0及以上的版本，才支持

代码示例

可见另外一篇文章,网关搭建

gateWay里面的基本概念
路由(Route) 是 gateway 中最基本的组件之一，表示一个具体的路由信息载体。主要定义了下面的几个
信息:

id，路由标识符，区别于其他 Route。
server:
port: 7000
spring:
application:
name: gateway
cloud:
nacos:
discovery:
server-addr: 127.0.0.1:8848
gateway:
discovery:
locator:
enabled: true
uri，路由指向的目的地 uri，即客户端请求最终被转发到的微服务。
order，用于多个 Route 之间的排序，数值越小排序越靠前，匹配优先级越高。
predicate，断言的作用是进行条件判断，只有断言都返回真，才会真正的执行路由。
filter，过滤器用于修改请求和响应信息。

执行流程

image.png

说明:

Gateway Client向Gateway Server发送请求
请求首先会被HttpWebHandlerAdapter进行提取组装成网关上下文
然后网关的上下文会传递到DispatcherHandler，它负责将请求分发给
RoutePredicateHandlerMapping
RoutePredicateHandlerMapping负责路由查找，并根据路由断言判断路由是否可用
如果过断言成功，由FilteringWebHandler创建过滤器链并调用
请求会一次经过PreFilter--微服务--PostFilter的方法，最终返回响应

断言
Predicate(断言, 谓词) 用于进行条件判断，只有断言都返回真，才会真正的执行路由。
断言就是说: 在什么条件下才能进行路由转发

内置路由断言工厂
SpringCloud Gateway包括许多内置的断言工厂，所有这些断言都与HTTP请求的不同属性匹配。具体如下：

基于Datetime类型的断言工厂
此类型的断言根据时间做判断，主要有三个：

AfterRoutePredicateFactory： 接收一个日期参数，判断请求日期是否晚于指定日期
BeforeRoutePredicateFactory： 接收一个日期参数，判断请求日期是否早于指定日期
BetweenRoutePredicateFactory： 接收两个日期参数，判断请求日期是否在指定时间段内
-After=2019-12-31T23:59:59.789+08:00[Asia/Shanghai]

基于远程地址的断言工厂 RemoteAddrRoutePredicateFactory：
接收一个IP地址段，判断请求主机地址是否在地址段中

-RemoteAddr=192.168.1.1/24

基于Cookie的断言工厂
CookieRoutePredicateFactory：接收两个参数，cookie 名字和一个正则表达式。判断请求cookie是否具有给定名称且值与正则表达式匹配。

-Cookie=chocolate, ch.

基于Header的断言工厂
HeaderRoutePredicateFactory：接收两个参数，标题名称和正则表达式。判断请求Header是否具有给定名称且值与正则表达式匹配。

-Header=X-Request-Id, \d+

基于Host的断言工厂
HostRoutePredicateFactory：接收一个参数，主机名模式。判断请求的Host是否满足匹配规则。

-Host=**.testhost.org

基于Method请求方法的断言工厂
MethodRoutePredicateFactory：接收一个参数，判断请求类型是否跟指定的类型匹配。

-Method=GET

基于Path请求路径的断言工厂
PathRoutePredicateFactory：接收一个参数，判断请求的URI部分是否满足路径规则。

-Path=/foo/{segment}

基于Query请求参数的断言工厂
QueryRoutePredicateFactory ：接收两个参数，请求param和正则表达式，判断请求参数是否具有给定名称且值与正则表达式匹配。

-Query=baz, ba.

基于路由权重的断言工厂
WeightRoutePredicateFactory：接收一个[组名,权重], 然后对于同一个组内的路由按照权重转发

routes:
-id: weight_route1 uri: host1 predicates:
-Path=/product/**
-Weight=group3, 1
-id: weight_route2 uri: host2 predicates:
-Path=/product/**
-Weight= group3, 9

内置路由断言工厂的使用

server:
port: 7000
spring:
application:
name: api-gateway
cloud:
nacos:
discovery:
server-addr: 127.0.0.1:8848
gateway:
discovery:
locator:
enabled: true
routes:
- id: product_route
uri: lb://service-product
predicates:
- Path=/product-serv/**
- Before=2019-11-28T00:00:00.000+08:00 #限制请求时间在2019-11-28之前
- Method=POST #限制请求方式为POST
filters:
- StripPrefix=1

自定义路由断言工厂

假设我们的应用仅仅让age在(min,max)之间的人来访问。
第1步：在配置文件中,添加一个Age的断言配置

spring:
application:
name: api-gateway
cloud:
nacos:
discovery:
server-addr: 127.0.0.1:8848
gateway:
discovery:
locator:
enabled: true
routes:
- id: product-route
uri: lb://service-product
predicates:
- Path=/product-serv/**
- Age=18,60 # 限制年龄只有在18到60岁之间的人能访问
filters:
- StripPrefix=1

第2步：自定义一个断言工厂, 实现断言方法

//泛型 用于接收一个配置类,配置类用于接收中配置文件中的配置
@Component
public class AgeRoutePredicateFactory
extends AbstractRoutePredicateFactory<AgeRoutePredicateFactory.Config> {
public AgeRoutePredicateFactory() {
super(AgeRoutePredicateFactory.Config.class);
}
//用于从配置文件中获取参数值赋值到配置类中的属性上
@Override
public List<String> shortcutFieldOrder() {
//这里的顺序要跟配置文件中的参数顺序一致
return Arrays.asList("minAge", "maxAge");
}
//断言
@Override
public Predicate<ServerWebExchange> apply(AgeRoutePredicateFactory.Config
config) {
return new Predicate<ServerWebExchange>() {
@Override
public boolean test(ServerWebExchange serverWebExchange) {
//从serverWebExchange获取传入的参数
String ageStr =
serverWebExchange.getRequest().getQueryParams().getFirst("age");
if (StringUtils.isNotEmpty(ageStr)) {
int age = Integer.parseInt(ageStr);
return age > config.getMinAge() && age < config.getMaxAge();
}
return true;
}
};
}
}

//自定义一个配置类, 用于接收配置文件中的参数
@Data
class Config {
private int minAge;
private int maxAge;
}

第4步：启动测试

测试发现当age在(20,60)可以访问,其它范围不能访问

http://localhost:7000/product-serv/product/1?age=30
http://localhost:7000/product-serv/product/1?age=10

过滤器

基本概念
1 作用: 过滤器就是在请求的传递过程中,对请求和响应做一些手脚
2 生命周期: Pre Post
3 分类: 局部过滤器(作用在某一个路由上) 全局过滤器(作用全部路由上)

在Gateway中, Filter的生命周期只有两个：“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。

作用范围

Gateway 的Filter从作用范围可分为两种: GatewayFilter与GlobalFilter。
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。

内置的过滤器

内置的路由过滤器.png

内置局部过滤器的使用

server:
port: 7000
spring:
application:
name: api-gateway
cloud:
nacos:
discovery:
server-addr: localhost:8848
gateway:
discovery:
locator:
enabled: true
routes:
- id: product_route
uri: lb://service-product
order: 1
predicates:
- Path=/product-serv/**
filters:
- StripPrefix=1
- SetStatus=2000 # 修改返回状态

自定义局部过滤器
第1步：在配置文件中,添加一个Log的过滤器配置

spring:
application:
name: gateway
cloud:
nacos:
discovery:
server-addr: 127.0.0.1:8848
gateway:
discovery:
locator:
enabled: true
routes:
- id: consumer
order: -1
uri: lb://consumer
predicates:
- Path=/consumer-serv/**
filters:
- StripPrefix=1
- Log=true,false # 控制日志是否开启

第2步：自定义一个过滤器工厂,实现方法

//自定义局部过滤器
@Component
public class LogGatewayFilterFactory
extends AbstractGatewayFilterFactory<LogGatewayFilterFactory.Config> {
//构造函数
public LogGatewayFilterFactory() {
super(LogGatewayFilterFactory.Config.class);
}
//读取配置文件中的参数 赋值到 配置类中
@Override
public List<String> shortcutFieldOrder() {
return Arrays.asList("consoleLog", "cacheLog");
}
//过滤器逻辑
@Override
public GatewayFilter apply(LogGatewayFilterFactory.Config config) {
return new GatewayFilter() {
@Override
public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange,
GatewayFilterChain chain) {
if (config.isCacheLog()) {
System.out.println("cacheLog已经开启了....");
}
if (config.isConsoleLog()) {
System.out.println("consoleLog已经开启了....");
}
return chain.filter(exchange);
}
};
}
//配置类 接收配置参数
@Data
@NoArgsConstructor
public static class Config {
private boolean consoleLog;
private boolean cacheLog;
}
}

第3步：启动测试

全局过滤器

全局过滤器作用于所有路由, 无需配置。通过全局过滤器可以实现对权限的统一校验，安全性验证等功能

内置全局过滤器
SpringCloud Gateway内部也是通过一系列的内置全局过滤器对整个路由转发进行处理如下

全局过滤器.jpg

自定义全局过滤器
内置的过滤器已经可以完成大部分的功能，但是对于企业开发的一些业务功能处理，还是需要我们自己编写过滤器来实现的，那么我们一起通过代码的形式自定义一个过滤器，去完成统一的权限校验。

开发中的鉴权逻辑：
详情可参考分布式会话的文章

当客户端第一次请求服务时，服务端对用户进行信息认证（登录）
认证通过，将用户信息进行加密形成token，返回给客户端，作为登录凭证
以后每次请求，客户端都携带认证的token
服务端对token进行解密，判断是否有效。

网关鉴权.png

检验的标准就是请求中是否携带token凭证以及token的正确性。
下面的我们自定义一个GlobalFilter，去校验所有请求的请求参数中是否包含“token”，如何不包含请求
参数“token”则不转发路由，否则执行正常的逻辑

//自定义全局过滤器需要实现GlobalFilter和Ordered接口
@Component
public class AuthGlobalFilter implements GlobalFilter, Ordered {
//完成判断逻辑
@Override
public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain
chain) {
String token = exchange.getRequest().getQueryParams().getFirst("token");
if (StringUtils.isBlank(token)) {
System.out.println("鉴权失败");
exchange.getResponse().setStatusCode(HttpStatus.UNAUTHORIZED);
return exchange.getResponse().setComplete();
}
//调用chain.filter继续向下游执行
return chain.filter(exchange);
}
//顺序,数值越小,优先级越高
@Override
public int getOrder() {
return 0;
}
}

网关限流

网关是所有请求的公共入口，所以可以在网关进行限流，而且限流的方式也很多，我们本次采用Sentinel组件来实现网关的限流。Sentinel支持对SpringCloud Gateway、Zuul等主流网关进行限流。

Sentinel提供了SpringCloud Gateway的适配模块，可以提供两种资源维度的限流：
route维度：即在Spring配置文件中配置的路由条目，资源名为对应的routeId
自定义API维度：用户可以利用Sentinel提供的API来自定义一些API分组

导入依赖

<dependency>
<groupId>com.alibaba.csp</groupId>
<artifactId>sentinel-spring-cloud-gateway-adapter</artifactId>
</dependency>

编写配置类
基于Sentinel 的Gateway限流是通过其提供的Filter来完成的，使用时只需注入对应的SentinelGatewayFilter实例以及SentinelGatewayBlockExceptionHandler 实例即可。

@Configuration
public class GatewayConfiguration {
private final List<ViewResolver> viewResolvers;
private final ServerCodecConfigurer serverCodecConfigurer;
public GatewayConfiguration(ObjectProvider<List<ViewResolver>>
viewResolversProvider,
ServerCodecConfigurer serverCodecConfigurer) {
this.viewResolvers =
viewResolversProvider.getIfAvailable(Collections::emptyList);
this.serverCodecConfigurer = serverCodecConfigurer;
}
// 初始化一个限流的过滤器
@Bean
@Order(Ordered.HIGHEST_PRECEDENCE)
public GlobalFilter sentinelGatewayFilter() {
return new SentinelGatewayFilter();
}

// 配置初始化的限流参数
@PostConstruct
public void initGatewayRules() {
Set<GatewayFlowRule> rules = new HashSet<>();
rules.add(
new GatewayFlowRule("product_route") //资源名称,对应路由id
.setCount(1) // 限流阈值
.setIntervalSec(1) // 统计时间窗口，单位是秒，默认是 1 秒
);
GatewayRuleManager.loadRules(rules);
}

// 配置限流的异常处理器
@Bean
@Order(Ordered.HIGHEST_PRECEDENCE)
public SentinelGatewayBlockExceptionHandler
sentinelGatewayBlockExceptionHandler() {
return new SentinelGatewayBlockExceptionHandler(viewResolvers,
serverCodecConfigurer);
}

// 自定义限流异常页面
@PostConstruct
public void initBlockHandlers() {
BlockRequestHandler blockRequestHandler = new BlockRequestHandler() {
public Mono<ServerResponse> handleRequest(ServerWebExchange
serverWebExchange, Throwable throwable) {
Map map = new HashMap<>();
map.put("code", 0);
map.put("message", "接口被限流了");
return ServerResponse.status(HttpStatus.OK).
contentType(MediaType.APPLICATION_JSON_UTF8).
body(BodyInserters.fromObject(map));
}
};
GatewayCallbackManager.setBlockHandler(blockRequestHandler);
}
}

自定义API分组
自定义API分组是一种更细粒度的限流规则定义

/**
* 配置初始化的限流参数
*/
@PostConstruct
public void initGatewayRules() {
Set<GatewayFlowRule> rules = new HashSet<>();
rules.add(new
GatewayFlowRule("product_api1").setCount(1).setIntervalSec(1));
rules.add(new
GatewayFlowRule("product_api2").setCount(1).setIntervalSec(1));
GatewayRuleManager.loadRules(rules);
}
//自定义API分组
@PostConstruct
private void initCustomizedApis() {
Set<ApiDefinition> definitions = new HashSet<>();
ApiDefinition api1 = new ApiDefinition("product_api1")
.setPredicateItems(new HashSet<ApiPredicateItem>() {{
// 以/product-serv/product/api1 开头的请求
add(new ApiPathPredicateItem().setPattern("/productserv/product/api1/**").
setMatchStrategy(SentinelGatewayConstants.URL_MATCH_STRATEGY_PREFIX));
}});
ApiDefinition api2 = new ApiDefinition("product_api2")
.setPredicateItems(new HashSet<ApiPredicateItem>() {{
// 以/product-serv/product/api2/demo1 完成的url路径匹配
add(new ApiPathPredicateItem().setPattern("/productserv/product/api2/demo1"));
}});
definitions.add(api1);
definitions.add(api2);
GatewayApiDefinitionManager.loadApiDefinitions(definitions);
}

网关架构

网关内核设计

说明

路由表

过滤器

局部过滤器

全局过滤器

基于过滤器可以实现的功能

常见的网关框架对比

springcloud的gateWay网关示例

代码示例

内置路由断言工厂的使用

自定义路由断言工厂

测试发现当age在(20,60)可以访问,其它范围不能访问

过滤器

全局过滤器

网关限流

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