SpringCloud 网关组件 Zuul-1.0 原理深度解析

为什么要使用网关？

在当下流行的微服务架构中，面对多端应用时我们往往会做前后端分离：如前端分成 APP 端、网页端、小程序端等，使用 Vue 等流行的前端框架交给前端团队负责实现；后端拆分成若干微服务，分别交给不同的后端团队负责实现。

不同的微服务一般会有不同的服务地址，客户端在访问这些地址的时候，需要记录几十甚至几百个地址，客户端会请求多个不同的服务，需要维护不同的请求地址，增加开发难度。而且这样的机制会增加身份认证的难度，每个微服务需要独立认证，微服务网关就应运而生。

微服务网关 介于客户端与服务器之间的中间层，是系统对外的唯一入口：所有的外部请求都会先经过微服务网关，客户端只需要与网关交互，只知道一个网关地址即可。

网关是 SpringCloud 生态体系中的基础组件之一，它的主流实现方案有两个：

1. Spring Cloud Netflix Zuul
2. Spring Cloud Gateway

两者的主要作用都是一样的，都是代理和路由，本文主要聚焦于 Spring Cloud Netflix Zuul。

1. Zuul 网关简介

Zuul 是 Spring Cloud 中的微服务网关，是为微服务架构中的服务提供了统一的访问入口。 Zuul 本质上是一个Web servlet应用，为微服务架构中的服务提供了统一的访问入口，客户端通过 API 网关访问相关服务。

Zuul 网关的作用

网关在整个微服务的系统中角色是非常重要的，网关的作用非常多，比如路由、限流、降级、安全控制、服务聚合等。

• 统一入口：唯一的入口，网关起到外部和内部隔离的作用，保障了后台服务的安全性；
• 身份验证和安全性：对需要身份验证的资源进行过滤，拒绝处理不符合身份认证的请求；
• 动态路由：动态的将请求路由到不同的后端集群中；
• 负载均衡：设置每种请求的处理能力，删除那些超出限制的请求；
• 静态响应处理：提供静态的过滤器，直接响应一些请求，而不将它们转发到集群内部；
• 减少客户端与服务端的耦合：服务可以独立发展，通过网关层来做映射。

2. Zuul 架构总览

整体架构上可以分为两个部分，即 Zuul Core 和 Spring Cloud Netflix Zuul。

其中 Zuul Core 部分即 Zuul 的核心，负责网关核心流程的实现；Spring Cloud Netflix Zuul 负责包装Zuul Core，其中包括 Zuul 服务的初始化、过滤器的加载、路由过滤器的实现等。

3. Zuul 工作原理

1. 容器启动时，Spring Cloud 初始化 Zuul 核心组件，如 ZuulServlet、过滤器等。
2. ZuulServlet 处理外部请求：
   • 初始化 RequestContext;
   • ZuulRunner 发起执行 Pre 过滤器，并最终通过 FilterProcessor 执行;
   • ZuulRunner 发起执行 Route 过滤器，并最终通过 FilterProcessor 执行;
   • ZuulRunner 发起执行 Post 过滤器，并最终通过 FilterProcessor 执行;
   • 返回 Http Response。

Zuul 初始化过程

Spring Cloud Netflix Zuul中初始化网关服务有两种方式： @EnableZuulServer 和 @EnableZuulProxy。

这两种方式都可以启动网关服务，不同的主要地方是：

1. @EnableZuulProxy 是 @EnableZuulServer 的超集，即使用 @EnableZuulProxy 加载的组件除了包含使用 @EnableZuulServer 加载的组件外，还增加了其他组件和功能；
2. @EnableZuulServer 是纯净版的网关服务，不具备代理功能，只实现了简单的请求转发、响应等基本功能，需要自行添加需要的组件；
3. @EnableZuulProxy 在 @EnableZuulServer 的基础上实现了代理功能，并可以通过服务发现来路由服务。

如图所示，@EnableZuulServer 和 @EnableZuulProxy 的初始化过程一致，最大的区别在于加载的过滤器不同。其中蓝色是 @EnableZuulServer 加载的过滤器；红色是 @EnableZuulProxy 额外添加的过滤器。

Zuul 初始化源码分析

在程序的启动类加上 ＠EnableZuulProxy:

@EnableCircuitBreaker
@EnableDiscoveryClient
@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Import(ZuulProxyConfiguration.class)
public @interface EnableZuulProxy {
}
复制代码

引用了 ZuulProxyConfiguration，跟踪 ZuulProxyConfiguration，该类注入了 DiscoveryClient、RibbonCommandFactoryConfiguration 用作负载均衡相关的。注入了一些列的 filters，比如 PreDecorationFilter、RibbonRoutingFilter、SimpleHostRoutingFilter，代码如如下：

ZuulProxyConfiguration.java

    @Bean
    public PreDecorationFilter preDecorationFilter(RouteLocator routeLocator, ProxyRequestHelper proxyRequest