Spring Cloud Gateway 服务网关的部署与使用详细讲解
一、为什么需要服务网关：
1、什么是服务网关：
传统的单体架构中只需要开放一个服务给客户端调用，但是微服务架构中是将一个系统拆分成多个微服务，如果没有网关，客户端只能在本地记录每个微服务的调用地址，当需要调用的微服务数量很多时，它需要了解每个服务的接口，这个工作量很大。那有了网关之后，能够起到怎样的改善呢？
网关作为系统的唯一流量入口，封装内部系统的架构，所有请求都先经过网关，由网关将请求路由到合适的微服务，所以，使用网关的好处在于：
- （1）简化客户端的工作。网关将微服务封装起来后，客户端只需同网关交互，而不必调用各个不同服务；
- （2）降低函数间的耦合度。 一旦服务接口修改，只需修改网关的路由策略，不必修改每个调用该函数的客户端，从而减少了程序间的耦合性
- （3）解放开发人员把精力专注于业务逻辑的实现。由网关统一实现服务路由(灰度与ABTest)、负载均衡、访问控制、流控熔断降级等非业务相关功能，而不需要每个服务 api 实现时都去考虑
但是 API 网关也存在不足之处，在微服务这种去中心化的架构中，网关又成了一个中心点或瓶颈点，它增加了一个我们必须开发、部署和维护的高可用组件。正是由于这个原因，在网关设计时必须考虑即使 API 网关宕机也不要影响到服务的调用和运行，所以需要对网关的响应结果有数据缓存能力，通过返回缓存数据或默认数据屏蔽后端服务的失败。
在服务的调用方式上面，网关也有一定的要求，API 网关最好是支持 I/O 异步、同步非阻塞的，如果服务是同步阻塞调用，可以理解为微服务模块之间是没有彻底解耦的，即如果A依赖B提供的API，如果B提供的服务不可用将直接影响到A不可用，除非同步服务调用在API网关层或客户端做了相应的缓存。因此为了彻底解耦，在微服务调用上更建议选择异步方式进行。而对于 API 网关需要通过底层多个细粒度的 API 组合的场景，推荐采用响应式编程模型进行而不是传统的异步回调方法组合代码，其原因除了采用回调方式导致的代码混乱外，还有就是对于 API 组合本身可能存在并行或先后调用，对于采用回调方式往往很难控制。
2、服务网关的基本功能：
3、流量网关与服务网关的区别：
流量网关和服务网关在系统整体架构中所处的位置如上图所示，流量网关（如Nignx）是指提供全局性的、与后端业务应用无关的策略，例如 https证书卸载、WEB防火墙、全局流量监控等。而微服务网关（如Spring Cloud Gateway）是指与业务紧耦合的、提供单个业务域级别的策略，如服务治理、身份认证等。也就是说，流量网关负责南北向流量调度及安全防护，微服务网关负责东西向流量调度及服务治理。
二、服务网关的部署：
1、主流网关的对比与选型：
（1）Kong 网关：Kong 的性能非常好，非常适合做流量网关，但是对于复杂系统不建议业务网关用 Kong，主要是工程性方面的考虑
（2）Zuul1.x 网关：Zuul 1.0 的落地经验丰富，但是性能差、基于同步阻塞io，适合中小架构，不适合并发流量高的场景，因为容易产生线程耗尽，导致请求被拒绝的情况
（3）gateway 网关：功能强大丰富，性能好，官方基准测试 RPS (每秒请求数)是Zuul的1.6倍，能与 SpringCloud 生态很好兼容，单从流式编程+支持异步上也足以让开发者选择它了。
（4）Zuul 2.x：性能与 gateway 差不多，基于非阻塞的，支持长连接，但 SprinGCloud 没有集成 zuul2 的计划，并且 Netflix 相关组件都宣布进入维护期，前景未知。
综上，gateway 网关更加适合 SpringCloud 项目，而从发展趋势上看，gateway 替代 zuul 也是必然的。
2、Spring Cloud Gateway 网关的搭建：
（1）声明依赖版本号：
<properties>
<spring-boot.version>2.3.2.RELEASE</spring-boot.version>
<spring-cloud.version>Hoxton.SR9</spring-cloud.version>
<spring-cloud-alibaba.version>2.2.6.RELEASE</spring-cloud-alibaba.version>
</properties>
<!-- 只声明依赖，不引入依赖 -->
<dependencyManagement>
<dependencies>
<!-- 声明SpringBoot版本 -->
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-dependencies</artifactId>
<version>${spring-boot.version}</version>
<type>pom</type>
<scope>import</scope>
</dependency>
<!-- 声明springCloud版本 -->
<dependency>
<groupId>org.springframework.cloud</groupId>
<artifactId>spring-cloud-dependencies</artifactId>
<version>${spring-cloud.version}</version>
<type>pom</type>
<scope>import</scope>
</dependency>
<!-- 声明 springCloud Alibaba 版本 -->
<dependency>
<groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
<artifactId>spring-cloud-alibaba-dependencies</artifactId>
<version>${spring-cloud-alibaba.version}</version>
<type>pom</type>
<scope>import</scope>
</dependency>
</dependencies>
</dependencyManagement>
（2）添加依赖：
<!-- 引入gateway网关 -->
<dependency>
<groupId>org.springframework.cloud</groupId>
<artifactId>spring-cloud-starter-gateway</artifactId>
<exclusions>
<exclusion>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
</exclusion>
</exclusions>
</dependency>注意：一定要排除掉 spring-boot-starter-web 依赖，否则启动报错
（3）配置项目名与端口：
server:
port: 9023
servlet:
context-path: /${spring.application.name}
spring:
application:
name: gateway好了，网关项目搭建完成，其实就添加这么一个依赖，关于详细的配置以及作用下文介绍。
3、Spring Cloud Gateway 配置项的说明：
在介绍 Spring Cloud Gateway 的配置项之前，我们先了解几个 Spring Cloud Gateway 的核心术语：
- 断言（Predicate）：参照 Java8 的新特性Predicate，允许开发人员匹配 Http 请求中的任何内容，比如请求头或请求参数，最后根据匹配结果返回一个布尔值。
- 路由（route）：由ID、目标URI、断言集合和过滤器集合组成。如果聚合断言结果为真，则转发到该路由。
- 过滤器（filter）：可以在返回请求之前或之后修改请求和响应的内容。
3.1、路由 Route：
Route 主要由 路由id、目标uri、断言集合和过滤器集合组成，那我们简单看看这些属性到底有什么作用。
（1）id：路由标识，要求唯一，名称任意（默认值 uuid，一般不用，需要自定义）
（2）uri：请求最终被转发到的目标地址
（3）order： 路由优先级，数字越小，优先级越高
（4）predicates：断言数组，即判断条件，如果返回值是boolean，则转发请求到 uri 属性指定的服务中
（5）filters：过滤器数组，在请求传递过程中，对请求做一些修改
3.2、断言 Predicate：
Predicate 来自于 Java8 的接口。Predicate 接受一个输入参数，返回一个布尔值结果。该接口包含多种默认方法来将 Predicate 组合成其他复杂的逻辑（比如：与，或，非）。
Predicate 可以用于接口请求参数校验、判断新老数据是否有变化需要进行更新操作。Spring Cloud Gateway 内置了许多 Predict，这些 Predict 的源码在 org.springframework.cloud.gateway.handler.predicate 包中，有兴趣可以阅读一下。内置的一些断言如下图：
以上11种断言这里就不再介绍如何配置了，官方文档写的很清楚：https://docs.spring.io/spring-cloud-gateway/docs/2.2.9.RELEASE/reference/html/
下面就以最后一种权重断言为例介绍一下如何配置。配置如下：
spring:
cloud:
gateway:
# 路由数组：指当请求满足什么样的断言时，转发到哪个服务上
routes:
# 路由标识，要求唯一，名称任意
- id: gateway-provider_1
# 请求最终被转发到的目标地址
uri: http://localhost:9024
# 设置断言
predicates:
# Path Route Predicate Factory 断言，满足 /gateway/provider
@Component
@Slf4j
public class AuthorizeGatewayFilterFactory extends AbstractGatewayFilterFactory<AuthorizeGatewayFilterFactory.Config> {
private static final String AUTHORIZE_TOKEN = "token";
//构造函数，加载Config
public AuthorizeGatewayFilterFactory() {
//固定写法
super(AuthorizeGatewayFilterFactory.Config.class);
log.info("Loaded GatewayFilterFactory [Authorize]");
}
//读取配置文件中的参数 赋值到 配置类中
@Override
public List<String> shortcutFieldOrder() {
//Config.enabled
return Arrays.asList("enabled");
}
@Override
public GatewayFilter apply(AuthorizeGatewayFilterFactory.Config config) {
return (exchange, chain) -> {
//判断是否开启授权验证
if (!config.isEnabled()) {
return chain.filter(exchange);
}
ServerHttpRequest request = exchange.getRequest();
HttpHeaders headers = request.getHeaders();
//从请求头中获取token
String token = headers.getFirst(AUTHORIZE_TOKEN);
if (token == null) {
//从请求头参数中获取token
token = request.getQueryParams().getFirst(AUTHORIZE_TOKEN);
}
ServerHttpResponse response = exchange.getResponse();
//如果token为空，直接返回401，未授权
if (StringUtils.isEmpty(token)) {
response.setStatusCode(HttpStatus.UNAUTHORIZED);
//处理完成，直接拦截，不再进行下去
return response.setComplete();
}
//授权正常，继续下一个过滤器链的调用
return chain.filter(exchange);
};
}
@Data
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
public static class Config {
// 控制是否开启认证
private boolean enabled;
}
}
局部过滤器需要在路由中配置才能生效，配置如下：
spring:
cloud:
gateway:
routes:
- id: gateway-provider_1
uri: http://localhost:9024
predicates:
- Path=/gateway/provider
@Bean
@Order (-1)
public WebFilter apiPrefixFilter()
{
return (exchange, chain) ->
{
ServerHttpRequest request = exchange.getRequest();
String path = request.getURI().getRawPath();
path = path.startsWith(prefix) ? path.replaceFirst(prefix, "") : path;
ServerHttpRequest newRequest = request.mutate().path(path).build();
return chain.filter(exchange.mutate().request(newRequest).build());
};
}
}至此，我们就开启了 spring cloud gateway 的自动路由功能，网关自动根据注册中心的服务名为每个服务创建一个router，将以服务名开头的请求路径转发到对应的服务。假设我们的服务提供者在 nacos 注册中心的服务名为 “gateway-provider”，这时我们只需要访问 “http://localhost:9023/gateway/gateway-provider/test”，就可以将请求成功转发过去了
5、Gateway 整合 Apollo 实现动态路由配置：
上述例子都是将网关的一系列配置写到项目的配置文件中，一旦路由策略发生改变必须要重启项目，这样维护成本很高，特别是服务网关作为系统的中心点，一旦重启出现问题，影响面将是十分巨大的，因此，我们将网关的配置存放到配置中心中，这样由配置中心统一管理，一旦路由发生改变，只需要在配置中心修改即可，降低风险且实时失效。本部分就以 Apollo 配置中心为例介绍下如下实现动态路由配置：
（1）添加 apollo 配置中心依赖：
<!-- Apollo 统一配置中心 -->
<dependency>
<groupId>com.ctrip.framework.apollo</groupId>
<artifactId>apollo-client</artifactId>
<version>1.7.0</version>
</dependency>（2）添加 Apollo 路由更改监听刷新类：
import com.ctrip.framework.apollo.enums.PropertyChangeType;
import com.ctrip.framework.apollo.model.ConfigChange;
import com.ctrip.framework.apollo.model.ConfigChangeEvent;
import com.ctrip.framework.apollo.spring.annotation.ApolloConfigChangeListener;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import org.springframework.beans.BeansException;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.cloud.context.environment.EnvironmentChangeEvent;
import org.springframework.cloud.gateway.config.GatewayProperties;
import org.springframework.cloud.gateway.event.RefreshRoutesEvent;
import org.springframework.cloud.gateway.route.RouteDefinitionWriter;
import org.springframework.context.ApplicationContext;
import org.springframework.context.ApplicationContextAware;
import org.springframework.context.ApplicationEventPublisher;
import org.springframework.context.ApplicationEventPublisherAware;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import java.util.ArrayList;
@Configuration
public class GatewayPropertRefresher implements ApplicationContextAware, ApplicationEventPublisherAware
{
private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(GatewayPropertRefresher.class);
private static final String ID_PATTERN = "spring\\.cloud\\.gateway\\.routes\\[\\d+\\]\\.id";
private static final String DEFAULT_FILTER_PATTERN = "spring\\.cloud\\.gateway\\.default-filters\\[\\d+\\]\\.name";
private ApplicationContext applicationContext;
private ApplicationEventPublisher publisher;
@Autowired
private GatewayProperties gatewayProperties;
@Autowired
private RouteDefinitionWriter routeDefinitionWriter;
@Override
public void setApplicationContext(ApplicationContext applicationContext) throws BeansException {
this.applicationContext = applicationContext;
}
@Override
public void setApplicationEventPublisher(ApplicationEventPublisher applicationEventPublisher) {
this.publisher = applicationEventPublisher;
}
@ApolloConfigChangeListener(interestedKeyPrefixes = "spring.cloud.gateway.")
public void onChange(ConfigChangeEvent changeEvent)
{
refreshGatewayProperties(changeEvent);
}
private void refreshGatewayProperties(ConfigChangeEvent changeEvent)
{
logger.info("gateway网关配置 刷新开始！");
preDestroyGatewayProperties(changeEvent);
//更新配置
this.applicationContext.publishEvent(new EnvironmentChangeEvent(changeEvent.changedKeys()));
//更新路由
refreshGatewayRouteDefinition();
logger.info("gateway网关配置 刷新完成！");
}
private synchronized void preDestroyGatewayProperties(ConfigChangeEvent changeEvent)
{
logger.info("Pre Destroy GatewayProperties 操作开始!");
final boolean needClearRoutes = this.checkNeedClear(changeEvent, ID_PATTERN, this.gatewayProperties.getRoutes().size());
if (needClearRoutes)
{
this.gatewayProperties.setRoutes(new ArrayList());
}
final boolean needClearDefaultFilters = this.checkNeedClear(changeEvent, DEFAULT_FILTER_PATTERN, this.gatewayProperties.getDefaultFilters().size());
if (needClearDefaultFilters)
{
this.gatewayProperties.setRoutes(new ArrayList());
}
logger.info("Pre Destroy GatewayProperties 操作完成!");
}
private void refreshGatewayRouteDefinition()
{
logger.info("Refreshing Gateway RouteDefinition 操作开始!");
this.publisher.publishEvent(new RefreshRoutesEvent(this));
logger.info("Gateway RouteDefinition refreshed 操作完成!");
}
private boolean checkNeedClear(ConfigChangeEvent changeEvent, String pattern, int existSize) {
return changeEvent.changedKeys().stream().filter(key -> key.matches(pattern)).filter(key ->
{
ConfigChange change = changeEvent.getChange(key);
return PropertyChangeType.DELETED.equals(change.getChangeType());
}).count() == existSize;
}
}
（3）暴露endpoint端点：
# 暴露endpoint端点，暴露路由信息，有获取所有路由、刷新路由、查看单个路由、删除路由等方法
management.endpoints.web.exposure.include = *
management.endpoint.health.show-details = always
至此，我们就完成了 Gateway 网关整合 Apollo 配置中心实现动态路由配置，一旦路由发生改变，只需要在配置中心修改即可被监听到并实时失效
如果有整合 Nacos 或 Mysql 进行动态路由配置的读者可以参考以下两篇文章：
（1）整合 Nacos 进行动态路由配置：https://www.cnblogs.com/jian0110/p/12862569.html
（2）整合 mysql 进行动态路由配置：https://blog.csdn.net/qq_42714869/article/details/92794911
6、自定义全局异常处理器：
通过前面的测试可以看到一个现象：一旦路由的微服务下线或者失联了，Spring Cloud Gateway直接返回了一个错误页面，如下图：
显然这种异常信息不友好，前后端分离架构中必须定制返回的异常信息。传统的Spring Boot 服务中都是使用 @ControllerAdvice 来包装全局异常处理的，但是由于服务下线，请求并没有到达。因此必须在网关中也要定制一层全局异常处理，这样才能更加友好的和客户端交互。
Spring Cloud Gateway提供了多种全局处理的方式，今天只介绍其中一种方式，实现还算比较优雅：
直接创建一个类 GlobalErrorExceptionHandler，实现 ErrorWebExceptionHandler，重写其中的 handle 方法，代码如下：
@Slf4j
@Order(-1)
@Component
@RequiredArgsConstructor
public class GlobalErrorExceptionHandler implements ErrorWebExceptionHandler {
private final ObjectMapper objectMapper;
@SuppressWarnings({"rawtypes", "unchecked", "NullableProblems"})
@Override
public Mono<Void> handle(ServerWebExchange exchange, Throwable ex) {
ServerHttpResponse response = exchange.getResponse();
if (response.isCommitted()) {
return Mono.error(ex);
}
// JOSN格式返回
response.getHeaders().setContentType(MediaType.APPLICATION_JSON);
if (ex instanceof ResponseStatusException) {
response.setStatusCode(((ResponseStatusException) ex).getStatus());
}
return response.writeWith(Mono.fromSupplier(() -> {
DataBufferFactory bufferFactory = response.bufferFactory();
try {
//todo 返回响应结果，根据业务需求，自己定制
CommonResponse resultMsg = new CommonResponse("500",ex.getMessage(),null);
return bufferFactory.wrap(objectMapper.writeValueAsBytes(resultMsg));
}
catch (jsonProcessingException e) {
log.error("Error writing response", ex);
return bufferFactory.wrap(new byte[0]);
}
}));
}
}
好了，全局异常处理已经定制完成了，在测试一下，此时正常返回JSON数据了（JSON的样式根据架构需要自己定制），如下图：
参考文章：
干掉复杂的工具类，Hutool 工具库确实香！！
Spring Cloud Gateway夺命连环10问？
到此这篇关于Spring Cloud Gateway 服务网关的部署与使用详细介绍的文章就介绍到这了,更多相关Spring Cloud Gateway 服务网关内容请搜索以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持！
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