第九节：统一网关Gateway

1、为什么需要网关

当我们有很多的微服务，如果直接对外开放访问，比较危险。因此我们增加一层网关。

对用户请求做身份认证、权限校验，将用户请求路由到微服务，并实现负载均衡对用户请求做限流。

2、网关的技术实现

在SpringCloud中网关的实现包括两种：

1、gateway

2、zuul

Zuul是基于Servlet的实现，属于阻塞式编程。而SpringCloudGateway则是基于Spring5中提供的WebFlux，属于响应式编程的实现，具备更好的性能。

3、搭建网关服务

3.1、创建新模块

项目中创建新模块:gateway，然后创建必要的文件和路径

3.2、引入依赖

        <dependency>
            <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-gateway</artifactId>
        </dependency>

gateway也作为一个服务，所以需要注入nacos

3.3、编写配置

spring:
    application:
        name: gateway
    profiles:
        active: dev
    cloud:
        nacos:
            server-addr: 192.168.0.105:8848
            discovery:
                namespace: 8924617a-1794-4b76-9e56-120e1a7c05dc #dev
        gateway:
            routes: #网管路由配置
              - id: user-service #路由标识，必须唯一
                uri: lb://userservice #路由的目标地址
                predicates: #路由断言
                    - Path=/user/** #路径断言，判断路径是否以/user开头，如果是则符合
              - id: order-service
                uri: lb://orderservice
                predicates:
                    - Path=/order/**

3.4、启动测试

启动服务，然后用gateway的服务访问order和service。

3.5、服务路由

网关通过路由配置，根据配置，将不同的请求路由到不同的服务中。

3.6、总结

路由id：路由的唯一标示

路由目标（uri）：路由的目标地址，http代表固定地址，lb代表根据服务名负载均衡

路由断言（predicates）：判断路由的规则，

路由过滤器（filters）：对请求或响应做处理

4、路由断言工厂

predicates：路由断言，判断请求是否符合要求，符合则转发到路由目的地

4.1 介绍

路由断言工厂Route Predicate Factory

我们在配置文件中写的断言规则只是字符串，这些字符串会被Predicate Factory读取并处理，转变为路由判断的条件

例如Path=/user/**是按照路径匹配，这个规则是由org.springframework.cloud.gateway.handler.predicate.PathRoutePredicateFactory类来处理的

像这样的断言工厂在SpringCloudGateway还有十几个

名称	说明	示例
After	是某个时间点后的请求	- After=2037-01-20T17:42:47.789-07:00[America/Denver]
Before	是某个时间点之前的请求	- Before=2031-04-13T15:14:47.433+08:00[Asia/Shanghai]
Between	是某两个时间点之前的请求	- Between=2037-01-20T17:42:47.789-07:00[America/Denver], 2037-01-21T17:42:47.789-07:00[America/Denver]
Cookie	请求必须包含某些cookie	- Cookie=chocolate, ch.p
Header	请求必须包含某些header	- Header=X-Request-Id, \d+
Host	请求必须是访问某个host（域名）	- Host=.somehost.org,.anotherhost.org
Method	请求方式必须是指定方式	- Method=GET,POST
Path	请求路径必须符合指定规则	- Path=/red/{segment},/blue/**
Query	请求参数必须包含指定参数	- Query=name, Jack或者- Query=name
RemoteAddr	请求者的ip必须是指定范围	- RemoteAddr=192.168.1.1/24
Weight	权重处理

书写格式可以再spring cloud官网中看：https://docs.spring.io/spring-cloud-gateway/docs/current/reference/html/#the-after-route-predicate-factory

5、路由过滤器

5.1、路由过滤器 GatewayFilter

GatewayFilter是网关中提供的一种过滤器，可以对进入网关的请求和微服务返回的响应做处理.

用户请求经过网关的时候，首先经过路由，然后经过过滤器链，对请求头、参数等进行处理。

服务返回结果也会经过网关中的过滤器。

5.2、过滤器工厂 GatewayFilterFactory

Spring提供了31种不同的路由过滤器工厂。例如：

名称	说明
AddRequestHeader	给当前请求添加一个请求头
RemoveRequestHeader	移除请求中的一个请求头
AddResponseHeader	给响应结果中添加一个响应头
RemoveResponseHeader	从响应结果中移除有一个响应头
RequestRateLimiter	限制请求的流量
…

官网：https://docs.spring.io/spring-cloud-gateway/docs/current/reference/html/#gatewayfilter-factories

5.3、默认过滤器

如果要对所有的路由都生效，则可以将过滤器工厂写到default下

spring:
    application:
        name: gateway
    profiles:
        active: dev
    cloud:
        nacos:
            server-addr: 192.168.0.105:8848
            discovery:
                namespace: 8924617a-1794-4b76-9e56-120e1a7c05dc #dev
        gateway:
            routes: #网管路由配置
              - id: user-service #路由标识，必须唯一
                uri: lb://userservice #路由的目标地址
                predicates: #路由断言
                    - Path=/user/** #路径断言，判断路径是否以/user开头，如果是则符合
              - id: order-service
                uri: lb://orderservice
                predicates:
                    - Path=/order/**
                    - Before=2031-01-20T17:42:47.789-07:00[Asia/Shanghai]
                filters:
                    - AddRequestHeader=X-Request-other, hahah
            default-filters:
                - AddRequestHeader=X-Request-other, default

default-filters配置在routes下，对所有的路由生效，filters对单个服务生效。

优先级：默认的>单个，所以优先级低的会覆盖优先级高的

6、全局过滤器

全局过滤器的作用也是处理一切进入网关的请求和微服务响应，与GatewayFilter的作用一样。区别在于GatewayFilter通过配置定义，处理逻辑是固定的。而GlobalFilter的逻辑需要自己写代码实现。定义方式是实现GlobalFilter接口。

public interface GlobalFilter {

	/**
	 * 处理当前请求，有必要的话通过{@link GatewayFilterChain}将请求交给下一个过滤器处理
	 * @param exchange 请求上下文，里面可以获取Request、Response等信息
	 * @param chain 用来把请求委托给下一个过滤器 
	 * @return {@code Mono<Void>} 返回标示当前过滤器业务结束
	 */
	Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain);

}

6.1、使用

@Order(-1)
@Component
public class AuthorizeFilter implements GlobalFilter {

    @Override
    public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
        ServerHttpRequest request = exchange.getRequest();
        MultiValueMap<String, String> queryParams = request.getQueryParams();
        String authorization = queryParams.getFirst("authorization");
        if("admin".equals(authorization)){
           return chain.filter(exchange);
        }
        exchange.getResponse().setStatusCode(HttpStatus.UNAUTHORIZED);
        return exchange.getResponse().setComplete();
    }
}

@order定义用来决定多个过滤器生效的顺序

7、过滤器执行顺序

请求进入网关会碰到三类过滤器：当前路由的过滤器、DefaultFilter、GlobalFilter请求路由后，会将当前路由过滤器和DefaultFilter、GlobalFilter，合并到一个过滤器链（集合）中，排序后依次执行每个过滤器。

通过适配器，适配为GatewayFilter使用。

• 每一个过滤器都必须指定一个int类型的order值，order值越小，优先级越高，执行顺序越靠前。
• GlobalFilter通过实现Ordered接口，或者添加@Order注解来指定order值，由我们自己指定
• 路由过滤器和defaultFilter的order由Spring指定，默认是按照声明顺序从1递增。
• 当过滤器的order值一样时，会按照 defaultFilter > 路由过滤器 > GlobalFilter的顺序执行。

可以参考下面几个类的源码来查看：

org.springframework.cloud.gateway.route.RouteDefinitionRouteLocator#getFilters()方法是先加载defaultFilters，然后再加载某个route的filters，然后合并。

org.springframework.cloud.gateway.handler.FilteringWebHandler#handle()方法会加载全局过滤器，与前面的过滤器合并后根据order排序，组织过滤器链

8、跨域

跨域：域名不一致就是跨域，主要包括：

域名不同： www.taobao.com 和 www.taobao.org 和 www.jd.com 和 miaosha.jd.com

域名相同，端口不同：localhost:8080和localhost8081

跨域问题：浏览器禁止请求的发起者与服务端发生跨域ajax请求，请求被浏览器拦截的问题

解决方案：CORS

spring:
  cloud:
    gateway:
      globalcors: # 全局的跨域处理
        add-to-simple-url-handler-mapping: true # 解决options请求被拦截问题
        corsConfigurations:
          '[/**]':
            allowedOrigins: # 允许哪些网站的跨域请求
              - "http://localhost:8090"
              - "http://www.leyou.com"
            allowedMethods: # 允许的跨域ajax的请求方式
              - "GET"
              - "POST"
              - "DELETE"
              - "PUT"
              - "OPTIONS"
            allowedHeaders: "*" # 允许在请求中携带的头信息
            allowCredentials: true # 是否允许携带cookie
            maxAge: 360000 # 这次跨域检测的有效期

9、限流

对应用服务器的请求做限制，避免因过多请求而导致服务器过载甚至宕机。

限流算法常见的包括三种：

1、计数器算法，又包括窗口计数器算法、滑动窗口计数器算法

2、漏桶算法(Leaky Bucket)

3、令牌桶算法（Token Bucket）

9.1、计数器算法

固定窗口计数器算法概念如下：

1.将时间划分为多个窗口；

2.在每个窗口内每有一次请求就将计数器加一，当时间到达下一个窗口时，计数器重置。

3.如果计数器超过了限制数量，则本窗口内所有的请求都被丢弃。

9.2、漏桶算法

漏桶算法说明：

1、将每个请求视作"水滴"放入"漏桶"进行存储；

2、"漏桶"以固定速率向外"漏"出请求来执行，如果"漏桶"空了则停止"漏水”；

3、如果"漏桶"满了则多余的"水滴"会被直接丢弃。

9.3、令牌桶算法

漏桶算法说明：

1、以固定的速率生成令牌，存入令牌桶中，如果令牌桶满了以后，多余令牌丢弃

2、请求进入后，必须先尝试从桶中获取令牌，获取到令牌后才可以被处理

3、如果令牌桶中没有令牌，则请求等待或丢弃