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SpringCloud微服务网关Gateway

news 2025/9/12 5:31:55

1、网关简介

网关就是对所有微服务作统一的入口，它封装了应用程序的内部结构，为客户端提供统一服务，一些与业务本身功能无关的公共逻辑可以在这里实现，诸如认证、鉴权、监控、路由转发等等。
没有网关时客户端调用微服务的情况如下
在这里插入图片描述
这样的架构，会存在着诸多的问题：
1、客户端多次请求不同的微服务，增加客户端代码或配置编写的复杂性
2、认证复杂，每个服务都需要独立认证。
3、存在跨域请求，在一定场景下处理相对复杂。
添加网关后的情况如下：
在这里插入图片描述

2、Gateway简介

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

3、Gateway快速入门

要求: 通过浏览器访问api网关,然后通过网关将请求转发到商品微服务
3.1、基础版本
1、导入依赖

<!--gateway网关-->
<dependency><groupId>org.springframework.cloud</groupId><artifactId>spring-cloud-starter-gateway</artifactId>
</dependency>

2、创建主类

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

3、添加配置文件

server:port: 7000
spring:application:name: api-gateway
cloud:gateway:routes: # 路由数组[路由 就是指定当请求满足什么条件的时候转到哪个微服务]- id: product_route # 当前路由的标识, 要求唯一uri: http://localhost:8081 # 请求要转发到的地址order: 1 # 路由的优先级,数字越小级别越高predicates: # 断言(就是路由转发要满足的条件)- Path=/product-serv/** # 当请求路径满足Path指定的规则时,才进行路由转发filters: # 过滤器,请求在传递过程中可以通过过滤器对其进行一定的修改- StripPrefix=1 # 转发之前去掉1层路径

4、启动项目，通过网关访问微服务
在这里插入图片描述
3.2、增强版
现在在配置文件中写死了转发路径的地址, 前面我们已经分析过地址写死带来的问题, 接下来我们从注册中心获取此地址。
1、加入nacos依赖

<!--nacos客户端-->
<dependency><groupId>com.alibaba.cloud</groupId><artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactId>
</dependency>

2、在主类上添加注解

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

3、修改配置文件

server:port: 7000
spring:application:name: api-gatewaycloud:nacos:discovery:server-addr: 127.0.0.1:8848gateway:discovery:locator:enabled: true # 让gateway可以发现nacos中的微服务routes:- id: product_routeuri: lb://service-product # lb指的是从nacos中按照名称获取微服务,并遵循负载均衡策略filters:- StripPrefix=1predicates:- Path=/product-serv/**

4、测试
在这里插入图片描述
3.3、简写版
1、去掉关于路由的配置

server:port: 7000
spring:application:name: gatewaycloud:nacos:discovery:server-addr: 127.0.0.1:8848gateway:discovery:locator:enabled: true

2、启动项目，并通过网关去访问微服务
在这里插入图片描述
这时候，就发现只要按照网关地址/微服务/接口的格式去访问，就可以得到成功响应。

4、Gateway核心架构

4.1、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。
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。

4.2、执行流程
在这里插入图片描述
执行流程大体如下：

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

5、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
5.1、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-gatewaycloud:nacos:discovery:server-addr: 127.0.0.1:8848gateway:discovery:locator:enabled: trueroutes:- id: product_routeuri: lb://service-productpredicates:- 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POSTfilters:- StripPrefix=1

5.2、自定义路由断言工厂
我们来设定一个场景: 假设我们的应用仅仅让age在(min,max)之间的人来访问。
1、在配置文件中,添加一个Age的断言配置

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

2、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@Overridepublic 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@Overridepublic Predicate<ServerWebExchange> apply(AgeRoutePredicateFactory.Config config) {return new Predicate<ServerWebExchange>() {@Overridepublic 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;
}

6、过滤器

6.1、内置过滤器
1、内置局部过滤器
在SpringCloud Gateway中内置了很多不同类型的网关路由过滤器。具体如下：
在这里插入图片描述
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在这里插入图片描述内置过滤器的使用

spring:application:name: api-gatewaycloud:nacos:discovery:server-addr: 127.0.0.1:8848gateway:discovery:locator:enabled: trueroutes:- id: product-routeuri: lb://service-productfilters:- StripPrefix=1- SetStatus=2000 # 修改返回状态predicates:- Age=18,60 # 限制年龄只有在18到60岁之间的人能访问- Path=/product-serv/**

2、自定义局部过滤器
添加Log过滤器配置

spring:application:name: api-gatewaycloud:nacos:discovery:server-addr: 127.0.0.1:8848gateway:discovery:locator:enabled: trueroutes:- id: product-routeuri: lb://service-productfilters:filters:- StripPrefix=1- Log=true,false # 控制日志是否开启predicates:- Age=18,60 # 限制年龄只有在18到60岁之间的人能访问- Path=/product-serv/**

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@Overridepublic List<String> shortcutFieldOrder() {return Arrays.asList("consoleLog", "cacheLog");}//过滤器逻辑@Overridepublic GatewayFilter apply(LogGatewayFilterFactory.Config config) {return new GatewayFilter() {@Overridepublic 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@NoArgsConstructorpublic static class Config {private boolean consoleLog;private boolean cacheLog;}
}

6.2、全局过滤器
1、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：
在这里插入图片描述

2、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：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。

在这里插入图片描述
如上图，对于验证用户是否已经登录鉴权的过程可以在网关统一检验。
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@Overridepublic 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@Overridepublic int getOrder() {return 0;}
}

7、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，我们本次采用前面学过的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
在这里插入图片描述
从1.6.0版本开始，Sentinel提供了SpringCloud Gateway的适配模块，可以提供两种资源维度的限流：
1、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
2、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

实现:
1、导入依赖

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

2、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@PostConstructpublic 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 SentinelGatewayBlockExceptionHandlersentinelGatewayBlockExceptionHandler() {return new SentinelGatewayBlockExceptionHandler(viewResolvers,serverCodecConfigurer);}// 自定义限流异常页面@PostConstructpublic 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);}
}

3、测试
在一秒钟内多次访问http://localhost:7000/product-serv/product/1就可以看到限流启作用了。
在这里插入图片描述

4、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);
}

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