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微服务-网关gateway理论与实战

news 2025/9/20 5:42:39

网关

概述

网关作用显著，它能作为统一入口，整合后端服务，让客户端无需多次请求。

  • 统一入口：整合后端多个服务，客户端只需调用网关提供的唯一接口，无需多次请求不同服务。
  • 统一鉴权：集中处理所有服务的身份认证与访问权限控制，无需各服务单独处理。
  • 服务发布控制：支持灰度发布等，能灵活控制流量分流到新旧服务，保障服务更新平稳。
  • 协议转换：统一处理后端不同协议，对外提供一致的 HTTP 协议接口，简化客户端适配。
  • 请求转发：接收客户端请求后，转发到对应的后端服务，还可实现内网与外网隔离。
  • 限流、缓存：对请求进行限流，防止系统过载；缓存常用数据，提升响应速度。

鉴权认证

服务发布

灰度发布：新服务上线时，在网关层利用分流引擎

蓝绿发布

将新版本和旧版本都进行部署，然后将新版本上线，利用分流将所有请求换到新版本v2，当出现故障时，直接切回v1即可。

A / B Test

【使用于**测试新系统是否受欢迎**，如果发现不受欢迎则不上新服务】

新服务上线后，设定规则，只有符合规则的才可以访问到新服务（比如设置请求头Header的方法使得安卓用户可访问其他不行）

金丝雀/灰度 发布

刚开始将少量的请求引流到新版本上，然后后续再逐渐引入更多流量

实战

1. 路由匹配规则

  • 时间匹配：通过<font style="color:rgb(0, 0, 0);">Before</font>/<font style="color:rgb(0, 0, 0);">After</font>谓词，根据时间范围转发请求（如指定时间前 / 后路由到特定服务）
  • Cookie 匹配：<font style="color:rgb(0, 0, 0);">Cookie</font>谓词，根据请求中是否包含指定 Cookie 键值对进行路由
  • Header 匹配：<font style="color:rgb(0, 0, 0);">Header</font>谓词，检查请求头中是否存在指定键及符合正则的 value（如<font style="color:rgb(0, 0, 0);">X-Request-Id</font>为数字）
  • Host 匹配：<font style="color:rgb(0, 0, 0);">Host</font>谓词，根据请求头中的 Host 字段匹配（支持通配符，如<font style="color:rgb(0, 0, 0);">**.muse.com</font>）
  • 请求方法匹配：<font style="color:rgb(0, 0, 0);">Method</font>谓词，仅允许指定 HTTP 方法（如 POST）的请求通过
  • 路径匹配：<font style="color:rgb(0, 0, 0);">Path</font>谓词，按 URL 路径匹配（支持通配符，如<font style="color:rgb(0, 0, 0);">/gateway/**</font>）

2. 过滤器功能

  • 路径处理：<font style="color:rgb(0, 0, 0);">StripPrefix</font>，转发前移除路径前缀（如<font style="color:rgb(0, 0, 0);">StripPrefix=1</font>移除第一个路径段）
  • 参数添加：<font style="color:rgb(0, 0, 0);">AddRequestParameter</font>，为请求添加固定查询参数（如统一添加<font style="color:rgb(0, 0, 0);">teacher=muse</font>）
  • 响应头处理：<font style="color:rgb(0, 0, 0);">AddResponseHeader</font>，为响应添加固定 Header（如<font style="color:rgb(0, 0, 0);">X-Response-Teacher=Muse</font>）
  • 限流控制：<font style="color:rgb(0, 0, 0);">RequestRateLimiter</font>，基于令牌桶算法限制请求频率（<font style="color:rgb(0, 0, 0);">replenishRate</font>为令牌填充速度，<font style="color:rgb(0, 0, 0);">burstCapacity</font>为令牌桶容量）
  • 请求重试：<font style="color:rgb(0, 0, 0);">Retry</font>，当后端返回指定状态码（如 500）时自动重试（<font style="color:rgb(0, 0, 0);">retries</font>为重试次数）
  • 指标监控：<font style="color:rgb(0, 0, 0);">GatewayMetricsFilter</font>，通过配置 management 端点暴露网关监控指标
  • 自定义过滤：通过<font style="color:rgb(0, 0, 0);">name</font>指定自定义过滤器类（需遵循<font style="color:rgb(0, 0, 0);">XXXGatewayFilterFactory</font>命名规范），支持传入自定义参数
server:port: 8088
#  以下路由只能选一个#【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_routeuri: http://localhost:8080 #访问地址predicates:- Path=/gateway/** # 路径匹配filters:- StripPrefix=1 # StripPrefix参数表示在将请求发送到下游之前从请求中剥离的路径个数。# 如果我们设置StripPrefix=2时，当通过网关向/gateway/bar/foo 发出请求时，对nameservice的请求将类似于/foo。#【指定时间规则匹配路由】 
# 在2027-01-01 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_routeuri: http://localhost:8080			 # 目标服务地址，请求最终转发的目的地predicates: 										 # 只有当请求满足该路由的所有谓词条件时，才会触发路由转发。- Before=2027-01-01T00:00:00.000+08:00 	# 即请求是符合再2027-01-01之前发送的，就符合该网关的转发，可以转发#【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_routeuri: http://localhost:8080predicates:- After=2021-01-01T00:00:00.000+08:00#【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_routeuri: http://localhost:8080predicates:- Cookie=chocolate, mic # 即需要cookie中 chocolate = mic#【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_routeuri: http://localhost:8080predicates:- Header=X-Request-Id, \d+#【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_routeuri: http://localhost:8080predicates:- Host=**.muse.com#【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_routeuri: http://localhost:8080 #访问地址predicates:- Method=POST#【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_routeuri: http://localhost:8080 #访问地址predicates:- Path=/gateway/** #路径匹配filters:- StripPrefix=1 #StripPrefix参数表示在将请求发送到下游之前从请求中剥离的路径个数。如果我们设置StripPrefix=2时，当通过网关向/gateway/bar/foo
#  发出请求时，对nameservice的请求将类似于/foo。#【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_routeuri: http://localhost:8080 #访问地址predicates:- Path=/**filters:- AddRequestParameter=teacher, muse#【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_routeuri: http://localhost:8080 #访问地址predicates:- Path=/**filters:- AddResponseHeader=X-Response-Teacher, Muse#【添加限流过滤器】
spring:cloud:gateway:routes:- id: request_ratelimiter_routeuri: http://localhost:8080 #访问地址predicates:- Path=/**filters:- name: RequestRateLimiterargs: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
redis:host: 127.0.0.1port: 6379#【添加请求重试过滤器】
spring:cloud:gateway:routes:- id: retry_routeuri: http://localhost:8080predicates:- Path=/example/**filters:- name: Retryargs:retries: 3 #请求重试次数，默认值是3status: 500 #HTTP请求返回的状态码，针对指定状态码进行重试。- StripPrefix=1#【网关指标过滤器——GatewayMetricsFilter】
management:endpoint:gateway:enabled: trueendpoints:web:exposure:include: "*"

自定义过滤器

#【请求路径匹配路由——配置自定义过滤器】
spring:cloud:gateway:routes:- id: define_filteruri: 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：GpDefineGatewayFilterFactoryargs:name: Gp_Mic #GpConfig.getName这个值- StripPrefix=1 #跳过前缀

自定义过滤器：类名必须命名为 xxGatewayFilterFactory

xx 即为 name，这个 name 需要到 yaml 中配置，该过滤器才会生效【如下面的GpDefine】

作用与使用场景：

  • 作用：仅对配置了该过滤器的路由生效，实现路由级别的个性化处理。
  • 使用场景：
    • 特定路由的日志记录（如支付路由单独记录请求参数）。
    • 路由级别的参数校验（如仅对用户路由验证 token 格式）。
    • 路由专属的响应加工（如对商品路由的响应添加促销标签）。
package com.muse.gatewaysample;import org.springframework.cloud.gateway.filter.GatewayFilter;
import org.springframework.cloud.gateway.filter.factory.AbstractGatewayFilterFactory;
import org.springframework.stereotype.Service;
import reactor.core.publisher.Mono;/*** 自定义路由级别GatewayFilter* 注意：* 1. 类名必须以GatewayFilterFactory结尾，前缀(GpDefine)作为过滤器在yaml中的引用名称* 2. 需继承AbstractGatewayFilterFactory，泛型指定配置类类型* 3. 通过@Service注解注册到Spring容器中*/
@Service
public class GpDefineGatewayFilterFactory extends AbstractGatewayFilterFactory<GpDefineGatewayFilterFactory.GpConfig> {/*** 构造方法：必须调用父类构造器，传入配置类Class对象* 用于告诉父类当前过滤器使用哪个配置类解析yaml参数*/public GpDefineGatewayFilterFactory() {super(GpConfig.class);}/*** 核心方法：实现过滤逻辑* @param config 配置类对象，包含从yaml中读取的参数* @return GatewayFilter 过滤器实例*/@Overridepublic GatewayFilter apply(GpConfig config) {// 返回一个GatewayFilter函数式接口实现return ((exchange, chain) -> {// 【前置过滤逻辑】：在请求转发到后端服务之前执行// exchange包含请求和响应对象，可获取/修改请求参数、头信息等System.out.println("GpDefineGatewayFilterFactory [Pre] Filter Request, config.getName() = " + config.getName());// 继续执行过滤器链，chain.filter(exchange)会将请求传递给下一个过滤器// then()方法中的逻辑会在后端服务响应后执行（后置处理）return chain.filter(exchange).then(Mono.fromRunnable(() -> {// 【后置过滤逻辑】：在后端服务返回响应后、响应给客户端之前执行System.out.println("GpDefineGatewayFilterFactory [Post] Response Filter");}));});}/*** 自定义配置类：用于接收yaml中配置的过滤器参数* 配置类的属性会与yaml中args下的参数自动绑定*/public static class GpConfig {// 示例参数：nameprivate String name;// 必须提供getter和setter方法，否则无法完成参数绑定public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}}
}

全局过滤器（GpdefineFilter）

去实现了全局过滤器，每个请求都会经过这个，无需配置即可使用（使用场景）

特点（与自定义过滤器的核心区别）

  • 无需 YAML 配置：所有请求都会经过，不依赖路由配置。
  • 全局生效：无论匹配哪个路由，都会执行该过滤器。

作用与使用场景

  • 作用：对整个网关的所有请求 / 响应进行统一处理。
  • 使用场景：
    • 全局鉴权（如验证所有请求的 token 是否存在）。
    • 全局限流（如限制所有请求的 QPS）。
    • 全局日志收集（记录所有请求的 URL、耗时等）。
    • 跨域处理（统一配置 CORS 规则）。
import org.springframework.cloud.gateway.filter.GlobalFilter;
import org.springframework.cloud.gateway.filter.Ordered;
import org.springframework.core.annotation.Order;
import org.springframework.stereotype.Component;
import org.springframework.web.server.ServerWebExchange;
import reactor.core.publisher.Mono;@Component  // 注册到容器
public class GpDefineFilter implements GlobalFilter, Ordered {@Overridepublic Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, org.springframework.cloud.gateway.filter.GatewayFilterChain chain) {// 前置处理：所有请求都会经过这里（如全局鉴权）System.out.println("GlobalFilter [Pre] 全局前置处理");return chain.filter(exchange).then(Mono.fromRunnable(() -> {// 后置处理：所有响应返回前都会经过这里（如全局响应日志）System.out.println("GlobalFilter [Post] 全局后置处理");}));}@Overridepublic int getOrder() {return 0;  // 执行顺序（0优先于1）}
}

nacos集成gateway

作用和使用场景

Nacos 作为注册中心和配置中心，与 Gateway 集成的核心价值是 实现服务的动态发现、路由管理和配置动态更新，解决网关对后端服务的动态适配问题。
具体体现：

  1. 服务发现与动态路由：Gateway 通过 Nacos 自动感知后端服务（Provider）的注册、下线、地址变更，无需手动修改路由的 uri 配置。
  2. 负载均衡：结合 lb://服务名 路由格式，Gateway 可基于 Nacos 提供的服务列表实现请求的负载均衡（如轮询、权重等）。
  3. 配置动态刷新：若网关路由规则配置在 Nacos 配置中心，修改后可实时生效，无需重启网关服务。
使用场景
  1. 微服务架构中的服务路由：当系统存在多个后端服务（如用户服务、订单服务），且服务实例会动态扩缩容时，通过 Nacos 让 Gateway 自动发现服务并转发请求。
  2. 多环境适配：开发、测试、生产环境的服务地址不同，通过 Nacos 统一管理服务注册，Gateway 无需修改配置即可适配不同环境。
  3. 灰度发布 / 蓝绿部署：配合 Nacos 的权重配置，Gateway 可将部分流量路由到新版本服务实例，实现平滑更新。

需要nacos-gateway-provider（作为转发的地址）、nacos-gateway-consumer（作为直接地址）

1.consumer-yaml

server:port: 8888  # Consumer端端口（网关服务运行端口，客户端通过此端口访问网关）spring:application:name: gateway-nacos-consumer  # 服务名（注册到Nacos的名称，用于标识网关服务）cloud:nacos:discovery:server-addr: 127.0.0.1:8848  # Nacos注册中心地址（网关服务需注册到Nacos，才能发现Provider服务）gateway:discovery:locator:enabled: true  # 开启「从Nacos注册中心动态创建路由」的功能（无需手动配置每个Provider路由，可通过服务名访问）lower-case-service-id: true  # 允许使用小写的服务名访问（默认服务名是大写，开启后可通过 http://网关IP:端口/服务名/接口 访问）routes:  # 手动配置的路由规则（优先级高于动态路由）- id: gateway-nacos-provider  # 路由唯一标识（自定义，需唯一）uri: lb://gateway-nacos-provider  # 路由目标地址：lb=Load Balance（负载均衡），后面跟Provider在Nacos的服务名predicates:  # 路由匹配条件（满足才触发此路由）- Path=/nacos/**  # 路径匹配：客户端请求路径以 /nacos 开头时，触发此路由filters:  # 路由过滤器（对请求/响应做加工）- StripPrefix=1  # 移除路径前缀1级：如请求 /nacos/sayHello → 转发给Provider时路径变为 /sayHello

2.provider-yaml

server:port: 8080  # Provider端端口（业务服务运行端口，处理实际业务逻辑）spring:application:name: gateway-nacos-provider  # 服务名（注册到Nacos的名称，Consumer端通过此名发现该服务）cloud:nacos:discovery:server-addr: 127.0.0.1:8848  # Nacos注册中心地址（将Provider服务注册到Nacos，供网关发现）

package com.muse.gateway.controller;import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;/*** Provider端业务控制器：处理客户端通过网关转发过来的请求*/
@RestController  // 标识此类为REST接口控制器（返回JSON数据，无页面）
public class NacosController {// 从配置文件中读取 server.port 属性值（即当前Provider服务的运行端口）@Value("${server.port}")private int port;/*** 业务接口：处理GET请求，返回带端口的问候信息* 访问路径：Provider端原生路径是 /sayHello，通过网关访问时需加前缀 /nacos（对应Consumer路由配置）*/@GetMapping("/sayHello")  // 映射GET请求到 /sayHello 路径public String sayHello() {// 控制台打印日志（用于调试，确认请求到达Provider）System.out.println("[gateway-nacos-provider]: sayHello");// 返回响应结果（包含端口，方便区分多实例部署时的负载均衡效果）return "[gateway-nacos-provider]: sayHello port=" + port;}
}

Sentinel 集成 Gateway 实现

作用和使用场景
核心作用

Sentinel 作为流量治理工具，与 Gateway 集成的核心价值是 对网关层的请求进行流量控制、熔断降级和监控，保护后端服务不被流量冲击。
具体体现：

  1. 网关层限流：基于路由、路径、参数等维度限制 QPS（如限制 /api/order/** 路径每秒最多 100 个请求）。
  2. 熔断降级：当后端服务响应缓慢或异常时，Sentinel 可触发熔断，直接返回降级响应（如 “服务繁忙”），避免请求堆积拖垮服务。
  3. 流量监控：通过 Sentinel 控制台实时查看网关的请求量、限流次数、响应时间等指标，便于问题排查。
使用场景
  1. 高并发接口保护：针对秒杀、促销等场景的核心接口（如 /api/seckill/**），通过限流防止流量超过服务承载能力。
  2. 服务稳定性保障：当后端服务出现异常（如数据库超时），通过熔断机制快速失败，避免网关持续转发无效请求。
  3. 流量监控与告警：实时监控网关流量趋势，当请求量突增或限流频繁时，通过 Sentinel 告警及时介入处理。
#### 1. 项目结构说明 + **sentinel-gateway-provider**：业务服务（被网关转发的目标服务） + **sentinel-gateway-consumer**：网关服务（集成 Sentinel 实现限流、熔断等功能）

二、代码与配置

1. 公共依赖（两个服务都需要）

xml

<!-- pom.xml 核心依赖 -->
<dependencies><!-- Spring Cloud Gateway --><dependency><groupId>org.springframework.cloud</groupId><artifactId>spring-cloud-starter-gateway</artifactId></dependency><!-- Nacos 服务发现（如需注册中心） --><dependency><groupId>com.alibaba.cloud</groupId><artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactId></dependency><!-- Sentinel 集成 Gateway --><dependency><groupId>com.alibaba.cloud</groupId><artifactId>spring-cloud-alibaba-sentinel-gateway</artifactId></dependency><!-- Sentinel 核心包 --><dependency><groupId>com.alibaba.cloud</groupId><artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-sentinel</artifactId></dependency>
</dependencies>
2. Provider 端（sentinel-gateway-provider，业务服务）
（1）application.yml 配置
server:port: 8080  # Provider服务端口spring:application:name: sentinel-gateway-provider  # 服务名（注册到Nacos的标识）cloud:nacos:discovery:server-addr: 127.0.0.1:8848  # Nacos注册中心地址（可选，不使用注册中心可删除）
（2）业务控制器（ProviderController.java）
package com.muse.sentinel.controller;import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;/*** Provider业务接口：处理网关转发的请求*/
@RestController
public class ProviderController {// 注入当前服务端口，用于区分实例@Value("${server.port}")private int port;/*** 测试接口：返回带端口的响应*/@GetMapping("/test")public String test() {System.out.println("Provider接收请求，端口：" + port);return "Provider响应 [port=" + port + "]";}
}
3. Consumer 端（sentinel-gateway-consumer，网关服务）
（1）application.yml 配置

yaml

server:port: 8888  # 网关服务端口（客户端访问入口）spring:application:name: sentinel-gateway-consumer  # 网关服务名cloud:nacos:discovery:server-addr: 127.0.0.1:8848  # Nacos地址（可选）gateway:routes:- id: provider_route  # 路由唯一标识uri: lb://sentinel-gateway-provider  # 转发目标（lb=负载均衡，服务名对应Provider）predicates:- Path=/api/**  # 匹配路径：客户端访问/api/** 时触发此路由filters:- StripPrefix=1  # 移除1级前缀：/api/test → 转发为/testsentinel:transport:dashboard: 127.0.0.1:8080  # Sentinel控制台地址（需单独启动）port: 8719  # 本地与Sentinel控制台通信的端口（默认8719，如被占用自动+1）scg:fallback:mode: response  # 限流/熔断后的降级模式（response=返回固定响应）response-body: "请求过于频繁，请稍后再试！"  # 降级响应内容
（2）网关配置类（SentinelGatewayConfig.java）
package com.muse.sentinel.config;import com.alibaba.csp.sentinel.adapter.gateway.common.rule.GatewayFlowRule;
import com.alibaba.csp.sentinel.adapter.gateway.common.rule.GatewayRuleManager;
import com.alibaba.csp.sentinel.adapter.gateway.sc.SentinelGatewayFilter;
import org.springframework.cloud.gateway.filter.GlobalFilter;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import java.util.HashSet;
import java.util.Set;/*** Sentinel网关配置：注册过滤器并初始化限流规则*/
@Configuration
public class SentinelGatewayConfig {/*** 注册Sentinel全局过滤器：所有请求都会经过此过滤器，实现限流/熔断*/@Beanpublic GlobalFilter sentinelGatewayFilter() {return new SentinelGatewayFilter();}/*** 初始化Sentinel限流规则（也可通过Sentinel控制台动态配置）*/public void initGatewayRules() {Set<GatewayFlowRule> rules = new HashSet<>();// 为路由id=provider_route设置限流规则rules.add(new GatewayFlowRule("provider_route").setCount(2)  // 限流阈值：每秒最多2个请求.setIntervalSec(1)  // 统计时间窗口（秒）);// 将规则加载到SentinelGatewayRuleManager.loadRules(rules);}
}
http://www.dtcms.com/a/390461.html

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