SpringCloud Gateway网关功能介绍与使用

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SpringCloud Gateway网关功能介绍与使用

幽默涵养miss u   2022-12-09 我要评论

一、什么是API网关

API网关作用就是把各个服务对外提供的API汇聚起来，让外界看起来是一个统一的接口。同时也可在网关中提供额外的功能。

总结：网关就是所有项目的一个统一入口。

二、基本使用

1.准备Eureka注册中心

2.准备一个微服务工程

3.搭建Gateway网关微服务

（1）导入依赖

<dependencies>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
        <artifactId>spring-cloud-starter-gateway</artifactId>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
        <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-client</artifactId>
    </dependency>
</dependencies>

（2）编写配置文件

server:
  port: 9999
eureka:
  client:
    service-url:
      defaultZone: http://localhost:8761/eureka/
# 自动发现工具的本地路由规则是：
# 请求路径 - http://网关IP:网关端口/微服务的服务名/要访问的具体地址
# gateway自动解析，把请求地址中的'微服务的服务名'截取，从Eureka Client发现的服务列表中查看，如果有同名服务，则开始转发。
spring:
  application:
    name: cloud-gateway
  cloud: # spring cloud相关配置的常用前缀
    gateway: # 网关技术配置前缀
      discovery: # 自动发现工具
        locator: # 本地逻辑
          enabled: true # 开启自动发现工具的本地路由逻辑
          lower-case-service-id: true # 把从EurekaServer上发现的服务名称，转换成全小写

（3）编写启动类

@SpringBootApplication
public class GatewayApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(GatewayApplication.class,args);
    }
}

三、谓词

谓词：当满足条件在进行路由转发。

在Spring Cloud Gateway中谓词实现GatewayPredicate接口。其中类名符合：XXXRoutePredicateFactory，其中XXX就是在配置文件中谓词名称。

所有的谓词都设置在predicates属性中，当设置多个谓词时取逻辑与条件，且一个谓词只能设置一组条件，如果需要有个多条件，添加多个相同谓词。

（1）Path

用于匹配路由地址规则的谓词。

spring:
  application:
    name: cloud-gateway
  cloud: 
    gateway:
      discovery:
        locator:
          enabled: false # 关闭自动发现工具的本地路由逻辑
          lower-case-service-id: true 
      routes:  # 配置多路由策略的属性，类型是List。配置方案是：回车 + 缩进 + - + 空格。集合中的每个对象的属性，对齐多行配置
        - id: application-service # 路由的唯一名称
          uri: lb://application-service # 规则满足后，转发到的地址。lb是spring cloud gateway支持的一种协议名
          predicates: # 谓词
            - Path=/service/**  # 路由地址规则
          filters:  # 过滤器，先使用，后续课程细致讲解。后续案例配置统一，文档中省略
            - StripPrefix=1

（2）Query

用于校验请求中是否包含指定的请求参数，同时可也校验请求参数值是否符合要求。

- id: application-service
  uri: lb://application-service 
  predicates: # 谓词
    - Path=/service/**  
    - Query=name # 请求参数必须包含name

下述配置代表，请求中必须包含命名为name和age的参数，且参数值必须已'bjsxt'开头。下述配置中bjsxt.*是一个正则表达式。在正则表达式中点(.)表示匹配任意一个字符。所以当请求参数name=bjsxt或name=bjsxtAdmin等都能满足谓词条件。

如果设定请求中必须包含多个参数及值。则设置多个Query。在此处演示多个相同谓词配置，其他谓词中就不在强调如何配置多个谓词。

- id: application-service 
  uri: lb://application-service 
  predicates:
    - Path=/service/**  
    - Query=name,bjsxt.* # 请求参数必须包含name,请求参数的值必须以 bjsxt 开头
    - Query=age # 请求参数必须包含age

（3）Header

用于校验请求中是否包含指定的请求头，同时可也校验请求头数值是否符合要求。配置方式和Query类似。

- id: application-service
  uri: lb://application-service
  predicates:
    - Path=/service/**  
    - Query=name,bjsxt.* 
    - Query=age
    - Header=Host,.* # 请求头必须有Host,值为任意字符串

（4）Method

Method表示请求方式。支持多个值，使用逗号分隔，多个值之间为or条件。

- id: application-service
  uri: lb://application-service
  predicates:
    - Path=/service/** 
    - Method=GET,POST # 请求方式必须是GET或POST

（5）RemoteAddr

允许访问的客户端地址。

- id: application-service
  uri: lb://application-service
  predicates:
    - Path=/service/** 
    - RemoteAddr=192.168.41.252 # 客户端IP必须是192.168.41.252

（6）Host

匹配请求中Host请求头的值。满足Ant模式（之前在Spring Security中学习过）可以使用：

  • ? 匹配一个字符
  • * 匹配0个或多个字符
  • ** 匹配0个或多个目录

- id: application-service
  uri: lb://application-service
  predicates:
    - Path=/service/** 
    - Host=127.0.0.1:9999 # 请求头Host值必须是127.0.0.1:9999

（7）Cookie

要求请求中包含指定Cookie名和满足特定正则要求的值。

Cookie必须有两个值，第一个Cookie包含的参数名，第二个表示参数对应的值，正则表达式。不支持一个参数写法。

- id: application-service
  uri: lb://application-service
  predicates:
    - Path=/service/** 
    - Cookie=name,bjsxt.* # 请求必须包含名称是name，值符合bjsxt开头的cookie。

（8）Before

在指定时间点之前。

- id: application-service
  uri: lb://application-service
  predicates:
    - Path=/service/** 
    - Before=2022-10-01T18:00:00.000+08:00[Asia/Shanghai] # 2022-10-01晚18点前可以访问

（9）After

在指定时间点之后。

- id: application-service
  uri: lb://application-service
  predicates:
    - Path=/service/** 
    - After=2020-10-01T08:00:00.000+08:00[Asia/Shanghai] # 2020-10-01早8点后可以访问

（10）Between

请求时必须在设定的时间范围内，才进行路由转发。

- id: application-service
  uri: lb://application-service
  predicates:
    - Path=/service/** 
    - Between=2020-10-01T08:00:00.000+08:00[Asia/Shanghai],2022-10-01T18:00:00.000+08:00[Asia/Shanghai] # 2020-10-01早8点后,2022-10-01晚18点前可以访问

（11）Weight

多版本服务发布的时候，偶尔使用。

如v1.0+v1.1两个版本同时发布服务。内容一致，实现机制不同。发布两个不同命名的服务集群。使用Gateway做负载均衡并设置权重。 ​ 代表同一个组中URI进行负载均衡。语法：Weight=组名，负载均衡权重 ​ 在Eureka中注册两个服务，这个服务（项目）是相同的，应用程序名分别叫做application-service1和application-service2。 ​ Gateway在路由匹配时application-service1将占20%，application-service2将占80%。

- id: application-service1
  uri: lb://application-service1
  predicates:
    - Path=/service/**
    - Weight=group1,2
- id: application-service2
  uri: lb://application-service2
  predicates:
    - Path=/service/**
    - Weight=group1,8

四、过滤器-Filter

在路由转发到代理服务之前和代理服务返回结果之后额外做的事情。Filter是在路由转发之后，被代理的服务执行前后运行的。只要Filter执行了，说一定满足了谓词条件。 ​ 在Spring Cloud Gateway的路由中Filter分为：

  • 路由过滤器：框架内置的Filter实现都是路由过滤器，都是GatewayFilter实现类型。本章节所有案例都是路由过滤器。
  • 全局过滤器：框架未内置全局过滤器实现，需自定义。全局过滤器需实现接口GlobalFilter。

（1）StripPrefix

跳过路由uri中前几段后发送给下游。

spring:
  application:
    name: cloud-gateway
  cloud: 
    gateway:
      discovery:
        locator:
          enabled: false
          lower-case-service-id: true 
      routes:  
        - id: application-service 
          uri: lb://application-service
          predicates: 
            - Path=/service/**  
          filters:  # 过滤器
            - StripPrefix=1 # 跳过路由uri中前1段后发送给下游。

（2）AddRequestHeader

添加请求头参数，参数名和值之间使用逗号分隔。

filters:
  - StripPrefix=1
  - AddRequestHeader=company,bjsxt

（3）AddRequestParameter

添加请求表单参数，多个参数需要有多个过滤器。

filters:
  - StripPrefix=1
  - AddRequestParameter=name,bjsxt
  - AddRequestParameter=age,18

（4）AddResponseHeader

添加响应头。

filters:
  - StripPrefix=1
  - AddResponseHeader=company,bjsxt··

（5）DedupeResponseHeader

对指定响应头去重复。配置语法：DedupeResponseHeader=响应头参数 或 DedupeResponseHeader=响应头参数,strategy。

  • 去重策略strategy可选值：
  • RETAIN_FIRST ：默认值，保留第一个
  • RETAIN_LAST 保留最后一个

RETAIN_UNIQUE 保留唯一的，出现重复的属性值，会保留一个。例如有两个My:bbb的属性，最后会只留一个。

filters:
  - StripPrefix=1
  - DedupeResponseHeader=MyHeader,RETAIN_UNIQUE 

（6）CircuitBreaker

实现熔断时使用，支持CircuitBreaker和Hystrix两种。

（7）FallbackHeaders

可以添加降级时的异常信息。

（8）PrefixPath

给符合规则替换后的URI地址添加统一的前缀地址。

（9）RequestRateLimiter

限流过滤器。

（10）RedirectTo

重定向。有两个参数，status和url。其中status应该300系列重定向状态码。

（11）RemoveRequestHeader

删除请求头参数。

（12）RemoveResponseHeader

删除响应头参数。

（13）RemoveRequestParameter

删除请求参数。

（14）RewritePath

重写请求路径。

（15）RewriteResponseHeader

重写响应头参数。

（16）SaveSession

如果项目中使用Spring Security和Spring Session整合时，此属性特别重要。

（17）SecureHeaders

具有权限验证时，建议的头信息内容。

（18）SetPath

功能和StripPrefix有点类似。语法更贴近restful。

- id: setpath_route 
  uri: https://example.org 
  predicates: 
    - Path=/api/{segment} 
  filters: 
    - SetPath=/{segment}

（19）SetRequestHeader

替换请求参数头数。不是添加。

（20）SetResponseHeader

替换响应头参数。

（21）SetStatus

设置响应状态码。

（22）Retry

设置重试次数。

（23）RequestSize

请求最大大小。包含maxSize参数，单位包括“KB”或“MB”等。默认为“B”。

（24）ModifyRequestBody

修改请求体内容。

（25）ModifyResponseBody

修改响应体

五、使用Gateway实现限流

令牌桶算法

令牌桶算法可以说是对漏桶算法的一种改进。

在桶中放令牌，请求获取令牌后才能继续执行。如果桶中没有令牌，请求可以选择进行等待或者直接拒绝。

由于桶中令牌是按照一定速率放置的，所以可以一定程度解决突发访问。如果桶中令牌最多有100个，QPS最大为100。

（1）导入依赖

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
</dependency>

（2）新建Key解析器

/**
 * 限流过滤器配置必要的类型。
 * 令牌桶算法中令牌工厂的组件之一，用于生成一个个与客户端对应的令牌key。 提供一个能对应客户端的数据。
 * 如：IP，用户登录名等。
 *
 * 当前类型对象，需要Spring容器管理。
 */
@Component
public class MyKeyResolver implements KeyResolver {
    @Override
    public Mono<String> resolve(ServerWebExchange exchange) {
        String ip = exchange.getRequest() // 获取请求对象
                .getRemoteAddress() // 获取客户端地址对象 InetSocketAddress
                .getAddress() // 获取客户端地址对象 InetAddress
                .getHostAddress(); // 获取客户端的主机地址（IP或唯一的主机名）
        return Mono.just(ip); // 创建返回结果对象
    }
}

（3）编写配置文件

server:
  port: 9999
eureka:
  client:
    service-url:
      defaultZone: http://localhost:8761/eureka/
spring:
  application:
    name: cloud-gateway
  cloud: 
    gateway: 
      discovery: 
        locator: 
          enabled: false 
          lower-case-service-id: true
      routes:
        - id: rateLimiter
          uri: lb://application-service
          predicates:
            - Path=/limiter/**
          filters:
            - StripPrefix=1
            - name: RequestRateLimiter
              args:
                keyResolver: '#{@myKeyResolver}' # 表达式， #{} 从容器找对象， @beanId
                # redis-rate-limiter是用于做令牌校验，和令牌生成的类型。gateway框架提供了基于Redis的实现。
                redis-rate-limiter.replenishRate: 1 # 每秒令牌生成速率
                redis-rate-limiter.burstCapacity: 2 # 令牌桶容量上限

六、使用Gateway实现服务降级

（1）导入依赖

<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-hystrix</artifactId>
</dependency>

（2）编辑降级逻辑控制器

/**
 * 服务降级控制器
 */
@Controller
public class FallbackController {
    /**
     * 服务降级处理方法。
     * 当通过gateway转发请求的服务，不可用时，当前方法执行。返回降级数据。
     * @return
     */
    @RequestMapping(value = "/fallback", produces = {"text/html; charset=UTF-8"})
    @ResponseBody
    public String fallback(){
        return "<div style='color:red; text-align: center'>服务器忙，请稍后重试！</div>";
    }
}

（3）配置文件

- id: hystrix
  uri: lb://application-service
  predicates:
    - Path=/hystrix/**
  filters:
    - StripPrefix=1
    - name: Hystrix
      args:
    name: fallback # 随意定义的名称。相当于@HystrixCommand注解中的commandKey属性。
    fallbackUri: forward:/fallback # 如果转发的服务不可用，请求转发到当前系统的哪一个路径上。

七、自定义全局过滤器

编辑全局过滤器

/**
 * 自定义全局过滤器。
 * 必须实现接口GlobalFilter
 * 当前类型的对象，必须被spring容器管理。
 * 无须配置，所有路由都生效。
 *
 * 执行顺序：
 *  先执行网关过滤器，后执行全局过滤器
 *  多个全局过滤器，执行顺序由Spring boot扫描管理当前对象的顺序决定。
 *  每个过滤器，都是完整执行后，才执行下一个过滤器。
 */
@Component
public class MyGlobalFilter implements GlobalFilter {
    /**
     * 过滤方法。
     * 实现上，只有唯一的要求。必须调用方法chain.filter(exchange),并把方法的返回值，返回。
     * @param exchange
     * @param chain
     * @return
     */
    @Override
    public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
        System.out.println("前置全局过滤");
        Mono<Void> result = chain.filter(exchange);
        System.out.println("后置全局过滤");
        return result;
    }
}

八、自定义路由过滤器

定义针对于Router的Filter。必须经由配置才能生效。 注意：

  • 类名必须定义为XxxGatewayFilterFactory。注入到Spring容器后使用时的名称就叫做xxx。
  • 类建议继承AbstractGatewayFilterFactory。如果不继承，则必须实现接口GatewayFilterFactory，这种方式开发成本高。
  • 所有需要传递进来的参数都配置到当前类的静态内部类Config中。

（1）编辑路由过滤器

/**
 * 自定义网关过滤器（路由过滤器），必须经过配置使用才能生效的过滤器。
 * 要求当前类型的对象必须被spring容器管理。
 * 要求必须实现接口 GatewayFilterFactory， 建议继承AbstractGatewayFilterFactory
 *
 * 多个网关过滤器执行顺序：
 *  按照配置文件中，过滤器的配置顺序，依次运行。每个过滤器完整运行结束后，执行下一个过滤规则。
 */
@Component
public class LoggerFilterGatewayFilterFactory
            extends AbstractGatewayFilterFactory<LoggerFilterGatewayFilterFactory.Config> {
    /**
     * 建议提供2个构造方法。一个无参数。一个有参数，参数类型就是当前类型中的Config静态内部类的类对象类型。
     * 父类型，可以帮助解析配置文件，并创建Config对象。
     */
    public LoggerFilterGatewayFilterFactory(){
        this(Config.class);
    }
    public LoggerFilterGatewayFilterFactory(Class<Config> configClass){
        super(configClass);
    }
    /**
     * 如果需要简化配置方案。提供方法shortcutFieldOrder
     * 有当前方法，配置文件使用，可以简化配置为    LoggerFilter=abc
     * 没有当前方法，配置文件完整编写，内容是：
     *   name: LoggerFilter
     *   args:
     *     remark: abc
     */
    @Override
    public List<String> shortcutFieldOrder() {
        return Arrays.asList("remark");
    }
    /**
     * 创建网关过滤器的方法。
     * @param config 就是配置文件中的内容，就是当前类型中的静态内部类对象。
     * @return 一般使用匿名内部类，创建GatewayFilter接口的实现对象。
     */
    @Override
    public GatewayFilter apply(Config config) {
        return new GatewayFilter() {
            /**
             * 过滤方法。要求必须调用chain.filter(exchange)，并返回方法的返回结果
             * @param exchange
             * @param chain
             * @return
             */
            @Override
            public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
                System.out.println("前置 - 日志过滤器 - config.remark = " + config.getRemark());
                Mono<Void> result = chain.filter(exchange);
                System.out.println("后置 - 日志过滤器 - config.remark = " + config.getRemark());
                return result;
            }
        };
    }
    /**
     * 定义静态内部类，作为配置对象
     * 定义的每个属性，都是用于在配置文件中配置的对应属性。
     * 必须提供getter和setter方法。
     */
    public static class Config{
        private String remark;
        public String getRemark() {
            return remark;
        }
        public void setRemark(String remark) {
            this.remark = remark;
        }
    }
}

（2）编辑配置文件

- id: logger
  uri: lb://application-service
  predicates:
    - Path=/logger/**
  filters:
    - StripPrefix=1
    - LoggerFilter=simpleTestGatewayFilter
    - name: LoggerFilter
        args:
          remark: fullyTestGatewayFilter

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