文章介绍了API Gateway的必要性，如简化调用、裁剪聚合数据等。重点讲解Spring Cloud Zuul，包括简单使用、服务化配置，阐述其核心Filter的生命周期和默认实现，还介绍了自定义Filter、路由熔断、路由重试及Zuul高可用的实现方法和注意事项。
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前面的文章我们介绍了，Eureka用于服务的注册于发现，Feign支持服务的调用以及均衡负载，Hystrix处理服务的熔断防止故障扩散，Spring Cloud Config服务集群配置中心，似乎一个微服务框架已经完成了。
我们还是少考虑了一个问题，外部的应用如何来访问内部各种各样的微服务呢？在微服务架构中，后端服务往往不直接开放给调用端，而是通过一个API网关根据请求的url，路由到相应的服务。当添加API网关后，在第三方调用端和服务提供方之间就创建了一面墙，这面墙直接与调用方通信进行权限控制，后将请求均衡分发给后台服务端。
为什么需要API Gateway
1、简化客户端调用复杂度
在微服务架构模式下后端服务的实例数一般是动态的，对于客户端而言很难发现动态改变的服务实例的访问地址信息。因此在基于微服务的项目中为了简化前端的调用逻辑，通常会引入API Gateway作为轻量级网关，同时API Gateway中也会实现相关的认证逻辑从而简化内部服务之间相互调用的复杂度。
2、数据裁剪以及聚合
通常而言不同的客户端对于显示时对于数据的需求是不一致的，比如手机端或者Web端又或者在低延迟的网络环境或者高延迟的网络环境。
因此为了优化客户端的使用体验，API Gateway可以对通用性的响应数据进行裁剪以适应不同客户端的使用需求。同时还可以将多个API调用逻辑进行聚合，从而减少客户端的请求数，优化客户端用户体验
3、多渠道支持
当然我们还可以针对不同的渠道和客户端提供不同的API Gateway,对于该模式的使用由另外一个大家熟知的方式叫Backend for front-end, 在Backend for front-end模式当中，我们可以针对不同的客户端分别创建其BFF，进一步了解BFF可以参考这篇文章：Pattern: Backends For Frontends
4、遗留系统的微服务化改造
对于系统系统而言进行微服务改造通常是由于原有的系统存在或多或少的问题，比如技术债务，代码质量，可维护性，可扩展性等等。API Gateway的模式同样适用于这一类遗留系统的改造，通过微服务化的改造逐步实现对原有系统中的问题的修复，从而提升对于原有业务响应力的提升。通过引入抽象层，逐步使用新的实现替换旧的实现。
在Spring Cloud体系中， Spring Cloud Zuul就是提供负载均衡、反向代理、权限认证的一个API gateway。
Spring Cloud Zuul
Spring Cloud Zuul路由是微服务架构的不可或缺的一部分，提供动态路由，监控，弹性，安全等的边缘服务。Zuul是Netflix出品的一个基于JVM路由和服务端的负载均衡器。
下面我们通过代码来了解Zuul是如何工作的
简单使用
1、添加依赖
<dependency>
<groupId>org.springframework.cloud</groupId>
<artifactId>spring-cloud-starter-zuul</artifactId>
</dependency>引入spring-cloud-starter-zuul包
2、配置文件
spring.application.name=gateway-service-zuul
server.port=8888
#这里的配置表示，访问/it/** 直接重定向到http://www.ityouknow.com/**
zuul.routes.baidu.path=/it/**
zuul.routes.baidu.url=http://www.ityouknow.com/3、启动类
@SpringBootApplication
@EnableZuulProxy
public class GatewayServiceZuulApplication {
public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(GatewayServiceZuulApplication.class, args);
}
}启动类添加@EnableZuulProxy，支持网关路由。
史上最简单的zuul案例就配置完了
4、测试
启动gateway-service-zuul-simple项目，在浏览器中访问：http://localhost:8888/it/spring-cloud，看到页面返回了：http://www.ityouknow.com/spring-cloud 页面的信息，如下：
我们以前面文章的示例代码spring-cloud-producer为例来测试请求的重定向，在配置文件中添加：
zuul.routes.hello.path=/hello/**
zuul.routes.hello.url=http://localhost:9000/启动spring-cloud-producer，重新启动gateway-service-zuul-simple，访问：http://localhost:8888/hello/hello?name=%E5%B0%8F%E6%98%8E，返回：hello 小明，this is first messge
说明访问gateway-service-zuul-simple的请求自动转发到了spring-cloud-producer，并且将结果返回。
服务化
通过url映射的方式来实现zull的转发有局限性，比如每增加一个服务就需要配置一条内容，另外后端的服务如果是动态来提供，就不能采用这种方案来配置了。实际上在实现微服务架构时，服务名与服务实例地址的关系在eureka server中已经存在了，所以只需要将Zuul注册到eureka server上去发现其他服务，就可以实现对serviceId的映射。
我们结合示例来说明，在上面示例项目gateway-service-zuul-simple的基础上来改造。
1、添加依赖
<dependency>
<groupId>org.springframework.cloud</groupId>
<artifactId>spring-cloud-starter-eureka</artifactId>
</dependency>增加spring-cloud-starter-eureka包，添加对eureka的支持。
2、配置文件
配置修改为：
spring.application.name=gateway-service-zuul
server.port=8888
zuul.routes.api-a.path=/producer/**
zuul.routes.api-a.serviceId=spring-cloud-producer
eureka.client.serviceUrl.defaultZone=http://localhost:8000/eureka/3、测试
依次启动 spring-cloud-eureka、 spring-cloud-producer、gateway-service-zuul-eureka，访问：http://localhost:8888/producer/hello?name=%E5%B0%8F%E6%98%8E，返回：hello 小明，this is first messge
说明访问gateway-service-zuul-eureka的请求自动转发到了spring-cloud-producer，并且将结果返回。
为了更好的模拟服务集群，我们复制spring-cloud-producer项目改为spring-cloud-producer-2，修改spring-cloud-producer-2项目端口为9001，controller代码修改如下：
@RestController
public class HelloController {
@RequestMapping("/hello")
public String index(@RequestParam String name) {
return "hello "+name+"，this is two messge";
}
}修改完成后启动spring-cloud-producer-2，重启gateway-service-zuul-eureka。测试多次访问http://localhost:8888/producer/hello?name=%E5%B0%8F%E6%98%8E，依次返回：
hello 小明，this is first messge
hello 小明，this is two messge
hello 小明，this is first messge
hello 小明，this is two messge
...说明通过zuul成功调用了producer服务并且做了均衡负载。
网关的默认路由规则
但是如果后端服务多达十几个的时候，每一个都这样配置也挺麻烦的，spring cloud zuul已经帮我们做了默认配置。默认情况下，Zuul会代理所有注册到Eureka Server的微服务，并且Zuul的路由规则如下：http://ZUUL_HOST:ZUUL_PORT/微服务在Eureka上的serviceId/**会被转发到serviceId对应的微服务。
我们注销掉gateway-service-zuul-eureka项目中关于路由的配置：
#zuul.routes.api-a.path=/producer/**
#zuul.routes.api-a.serviceId=spring-cloud-producer重新启动后，访问http://localhost:8888/spring-cloud-producer/hello?name=%E5%B0%8F%E6%98%8E，测试返回结果和上述示例相同，说明spirng cloud zuul默认已经提供了转发功能。
到此zuul的基本使用我们就介绍完了。关于zuul更高级使用，我们下篇再来介绍。
时间过的很快，写springcloud(十)：服务网关zuul初级篇还在半年前，现在已经是2018年了，我们继续探讨Zuul更高级的使用方式。
上篇文章主要介绍了Zuul网关使用模式，以及自动转发机制，但其实Zuul还有更多的应用场景，比如：鉴权、流量转发、请求统计等等，这些功能都可以使用Zuul来实现。
Zuul的核心
Filter是Zuul的核心，用来实现对外服务的控制。Filter的生命周期有4个，分别是“PRE”、“ROUTING”、“POST”、“ERROR”，整个生命周期可以用下图来表示。
Zuul大部分功能都是通过过滤器来实现的，这些过滤器类型对应于请求的典型生命周期。
- PRE： 这种过滤器在请求被路由之前调用。我们可利用这种过滤器实现身份验证、在集群中选择请求的微服务、记录调试信息等。
- ROUTING：这种过滤器将请求路由到微服务。这种过滤器用于构建发送给微服务的请求，并使用Apache HttpClient或Netfilx Ribbon请求微服务。
- POST：这种过滤器在路由到微服务以后执行。这种过滤器可用来为响应添加标准的HTTP Header、收集统计信息和指标、将响应从微服务发送给客户端等。
- ERROR：在其他阶段发生错误时执行该过滤器。
除了默认的过滤器类型，Zuul还允许我们创建自定义的过滤器类型。例如，我们可以定制一种STATIC类型的过滤器，直接在Zuul中生成响应，而不将请求转发到后端的微服务。
Zuul中默认实现的Filter
| 类型 | 顺序 | 过滤器 | 功能 |
|---|---|---|---|
| pre | -3 | ServletDetectionFilter | 标记处理Servlet的类型 |
| pre | -2 | Servlet30WrapperFilter | 包装HttpServletRequest请求 |
| pre | -1 | FormBodyWrapperFilter | 包装请求体 |
| route | 1 | DebugFilter | 标记调试标志 |
| route | 5 | PreDecorationFilter | 处理请求上下文供后续使用 |
| route | 10 | RibbonRoutingFilter | serviceId请求转发 |
| route | 100 | SimpleHostRoutingFilter | url请求转发 |
| route | 500 | SendForwardFilter | forward请求转发 |
| post | 0 | SendErrorFilter | 处理有错误的请求响应 |
| post | 1000 | SendResponseFilter | 处理正常的请求响应 |
禁用指定的Filter
可以在application.yml中配置需要禁用的filter，格式：
zuul:
FormBodyWrapperFilter:
pre:
disable: true自定义Filter
实现自定义Filter，需要继承ZuulFilter的类，并覆盖其中的4个方法。
public class MyFilter extends ZuulFilter {
@Override
String filterType() {
return "pre"; //定义filter的类型，有pre、route、post、error四种
}
@Override
int filterOrder() {
return 10; //定义filter的顺序，数字越小表示顺序越高，越先执行
}
@Override
boolean shouldFilter() {
return true; //表示是否需要执行该filter，true表示执行，false表示不执行
}
@Override
Object run() {
return null; //filter需要执行的具体操作
}
}自定义Filter示例
我们假设有这样一个场景，因为服务网关应对的是外部的所有请求，为了避免产生安全隐患，我们需要对请求做一定的限制，比如请求中含有Token便让请求继续往下走，如果请求不带Token就直接返回并给出提示。
首先自定义一个Filter，在run()方法中验证参数是否含有Token。
public class TokenFilter extends ZuulFilter {
private final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(TokenFilter.class);
@Override
public String filterType() {
return "pre"; // 可以在请求被路由之前调用
}
@Override
public int filterOrder() {
return 0; // filter执行顺序，通过数字指定 ,优先级为0，数字越大，优先级越低
}
@Override
public boolean shouldFilter() {
return true;// 是否执行该过滤器，此处为true，说明需要过滤
}
@Override
public Object run() {
RequestContext ctx = RequestContext.getCurrentContext();
HttpServletRequest request = ctx.getRequest();
logger.info("--->>> TokenFilter {},{}", request.getMethod(), request.getRequestURL().toString());
String token = request.getParameter("token");// 获取请求的参数
if (StringUtils.isNotBlank(token)) {
ctx.setSendZuulResponse(true); //对请求进行路由
ctx.setResponseStatusCode(200);
ctx.set("isSuccess", true);
return null;
} else {
ctx.setSendZuulResponse(false); //不对其进行路由
ctx.setResponseStatusCode(400);
ctx.setResponseBody("token is empty");
ctx.set("isSuccess", false);
return null;
}
}
}将TokenFilter加入到请求拦截队列，在启动类中添加以下代码：
@Bean
public TokenFilter tokenFilter() {
return new TokenFilter();
}这样就将我们自定义好的Filter加入到了请求拦截中。
测试
我们依次启动示例项目：spring-cloud-eureka、spring-cloud-producer、spring-cloud-zuul，这个三个项目均为上一篇示例项目，spring-cloud-zuul稍微进行改造。
访问地址：http://localhost:8888/spring-cloud-producer/hello?name=neo，返回：token is empty ，请求被拦截返回。
访问地址：http://localhost:8888/spring-cloud-producer/hello?name=neo&token=xx，返回：hello neo，this is first messge，说明请求正常响应。
通过上面这例子我们可以看出，我们可以使用“PRE"类型的Filter做很多的验证工作，在实际使用中我们可以结合shiro、oauth2.0等技术去做鉴权、验证。
路由熔断
当我们的后端服务出现异常的时候，我们不希望将异常抛出给最外层，期望服务可以自动进行一降级。Zuul给我们提供了这样的支持。当某个服务出现异常时，直接返回我们预设的信息。
我们通过自定义的fallback方法，并且将其指定给某个route来实现该route访问出问题的熔断处理。主要继承ZuulFallbackProvider接口来实现，ZuulFallbackProvider默认有两个方法，一个用来指明熔断拦截哪个服务，一个定制返回内容。
public interface ZuulFallbackProvider {
/**
* The route this fallback will be used for.
* @return The route the fallback will be used for.
*/
public String getRoute();
/**
* Provides a fallback response.
* @return The fallback response.
*/
public ClientHttpResponse fallbackResponse();
}实现类通过实现getRoute方法，告诉Zuul它是负责哪个route定义的熔断。而fallbackResponse方法则是告诉 Zuul 断路出现时，它会提供一个什么返回值来处理请求。
后来Spring又扩展了此类，丰富了返回方式，在返回的内容中添加了异常信息，因此最新版本建议直接继承类FallbackProvider 。
我们以上面的spring-cloud-producer服务为例，定制它的熔断返回内容。
@Component
public class ProducerFallback implements FallbackProvider {
private final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(FallbackProvider.class);
//指定要处理的 service。
@Override
public String getRoute() {
return "spring-cloud-producer";
}
public ClientHttpResponse fallbackResponse() {
return new ClientHttpResponse() {
@Override
public HttpStatus getStatusCode() throws IOException {
return HttpStatus.OK;
}
@Override
public int getRawStatusCode() throws IOException {
return 200;
}
@Override
public String getStatusText() throws IOException {
return "OK";
}
@Override
public void close() {
}
@Override
public InputStream getBody() throws IOException {
return new ByteArrayInputStream("The service is unavailable.".getBytes());
}
@Override
public HttpHeaders getHeaders() {
HttpHeaders headers = new HttpHeaders();
headers.setContentType(MediaType.APPLICATION_JSON);
return headers;
}
};
}
@Override
public ClientHttpResponse fallbackResponse(Throwable cause) {
if (cause != null && cause.getCause() != null) {
String reason = cause.getCause().getMessage();
logger.info("Excption {}",reason);
}
return fallbackResponse();
}
}当服务出现异常时，打印相关异常信息，并返回"The service is unavailable."。
启动项目spring-cloud-producer-2，这时候服务中心会有两个spring-cloud-producer项目，我们重启Zuul项目。再手动关闭spring-cloud-producer-2项目，多次访问地址：http://localhost:8888/spring-cloud-producer/hello?name=neo&token=xx，会交替返回：
hello neo，this is first messge
The service is unavailable.
...根据返回结果可以看出：spring-cloud-producer-2项目已经启用了熔断，返回:The service is unavailable.
Zuul 目前只支持服务级别的熔断，不支持具体到某个URL进行熔断。
路由重试
有时候因为网络或者其它原因，服务可能会暂时的不可用，这个时候我们希望可以再次对服务进行重试，Zuul也帮我们实现了此功能，需要结合Spring Retry 一起来实现。下面我们以上面的项目为例做演示。
添加Spring Retry依赖
首先在spring-cloud-zuul项目中添加Spring Retry依赖。
<dependency>
<groupId>org.springframework.retry</groupId>
<artifactId>spring-retry</artifactId>
</dependency>开启Zuul Retry
再配置文件中配置启用Zuul Retry
#是否开启重试功能
zuul.retryable=true
#对当前服务的重试次数
ribbon.MaxAutoRetries=2
#切换相同Server的次数
ribbon.MaxAutoRetriesNextServer=0这样我们就开启了Zuul的重试功能。
测试
我们对spring-cloud-producer-2进行改造，在hello方法中添加定时，并且在请求的一开始打印参数。
@RequestMapping("/hello")
public String index(@RequestParam String name) {
logger.info("request two name is "+name);
try{
Thread.sleep(1000000);
}catch ( Exception e){
logger.error(" hello two error",e);
}
return "hello "+name+"，this is two messge";
}重启 spring-cloud-producer-2和spring-cloud-zuul项目。
访问地址：http://localhost:8888/spring-cloud-producer/hello?name=neo&token=xx，当页面返回：The service is unavailable.时查看项目spring-cloud-producer-2后台日志如下：
2018-01-22 19:50:32.401 INFO 19488 --- [io-9001-exec-14] o.s.c.n.z.f.route.FallbackProvider : request two name is neo
2018-01-22 19:50:33.402 INFO 19488 --- [io-9001-exec-15] o.s.c.n.z.f.route.FallbackProvider : request two name is neo
2018-01-22 19:50:34.404 INFO 19488 --- [io-9001-exec-16] o.s.c.n.z.f.route.FallbackProvider : request two name is neo说明进行了三次的请求，也就是进行了两次的重试。这样也就验证了我们的配置信息，完成了Zuul的重试功能。
注意
开启重试在某些情况下是有问题的，比如当压力过大，一个实例停止响应时，路由将流量转到另一个实例，很有可能导致最终所有的实例全被压垮。说到底，断路器的其中一个作用就是防止故障或者压力扩散。用了retry，断路器就只有在该服务的所有实例都无法运作的情况下才能起作用。这种时候，断路器的形式更像是提供一种友好的错误信息，或者假装服务正常运行的假象给使用者。
不用retry，仅使用负载均衡和熔断，就必须考虑到是否能够接受单个服务实例关闭和eureka刷新服务列表之间带来的短时间的熔断。如果可以接受，就无需使用retry。
Zuul高可用
我们实际使用Zuul的方式如上图，不同的客户端使用不同的负载将请求分发到后端的Zuul，Zuul在通过Eureka调用后端服务，最后对外输出。因此为了保证Zuul的高可用性，前端可以同时启动多个Zuul实例进行负载，在Zuul的前端使用Nginx或者F5进行负载转发以达到高可用性。
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