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九、Spring Cloud—gateway网关_spring gateway

作者：小蓝xlanll | 2024-04-13 07:02:30

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spring gateway

一、引言

每个微服务都需和前端进行通信，解决每个微服务请求时的鉴权、限流、权限校验、跨域等逻辑，放在一个统一的地方进行使用。

在微服务架构中，网关是一个重要的组件，它作为系统的入口，负责接收所有的客户端请求，并将请求路由到相应的微服务。

网关的作用主要有以下几点：

  1. 统一入口：网关作为系统的唯一入口，可以为客户端提供一个统一的接口，简化了客户端的调用过程。

  2. 路由转发：网关可以根据请求的 URL 和参数等信息，将请求路由到对应的微服务，实现请求的转发。

  3. 负载均衡：网关可以通过负载均衡算法，将请求分发到不同的微服务实例上，提高了系统的性能和可用性。

  4. 安全控制：网关可以对请求进行鉴权、过滤和监控等操作，保障了系统的安全性和稳定性。

  5. 缓存管理：网关可以将一些常用的请求结果进行缓存，减少对后端服务的访问，提高了系统的响应速度。

在这里插入图片描述

二、什么是Spring Cloud Gateway

网关作为流量的入口，常用的功能包括路由转发，权限校验，限流等。

Spring cloud Gateway 是Spring Cloud官方推出的第二代网关框架，定位于取代 Netflix Zuul 1.0来说，Spring Cloud Gateway 提供更优秀的性能，更强大的有功能。使用spring boot 2.0构建。

Spring Cloud Gateway 是由 WebFlux + Nety + Reactor 实现的响应的 API 网关。它不能在传统的 servlet 容器中工作，也不能构建成 war 包。

Spring cloud Gateway 旨在为微服务架构提供种简单且有效的 API路由的管理方式，并基于 Fliter 的方式提供网关的基本功能，例如安全认证、监控、限流等等。

源码：https://github.com/spring-cloud/spring-cloud-gateway
官网文档：https://spring.io/projects/spring-cloud-gateway

特征
Spring Cloud Gateway具有以下特点：

  • 基于 Spring Framework 5、Project Reactor 和 Spring Boot 2.0 构建。
  • 动态路由：能够匹配任何请求属性。
  • 支持路径重写。
  • 集成Spring Cloud 服务发现功能（Nacos、Eruka）。
  • 可继承流控降级功能你（sentinel、Hystrix）。
  • 可以对路由指定已与编写的Predicate（断言）和Filter（过滤器）。

核心概念

  • 路由 (route)。
    路由是网关中最基础的部分，路由信息包括一个ID、一个目的URI、一组断言工厂、一组Filter组成，如果新言为真，则说明请求的URL和配置的路由匹配。
  • 断言(predicdtes)。
    Java8中的断言函数，SpingCloud Gateway中的断言数类型是Spring5.0架中的ServerWebExchange，断言函数允许开发者去定义匹配http request中的任何信息，比如请求头和参数等。
  • 过滤器 (Filter)。
    SpringCloud Gateway中的filter分为Gateway Filter和Global Filter。Filter可以对请求和响应进行处理。

三、Spring Cloud Gateway快速开始

1、添加依赖-gateway和nacos

    <dependencies>
        <!-- spring cloud gateway 依赖 -->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-gateway</artifactId>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactId>
        </dependency>
    </dependencies>

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如果父级有spring-boot-start-web,需删除，删除spring-boot-start-web依赖项。

因为spring cloud gateway是基于webflux的，如果非要web支持的话需要导入spring-boot-starter-webflux而不是spring-boot-start-web。

2、resources/application.yml配置文件配置gateway和nacos

server:
  port: 8814

spring:
  application:
    name: api-gateway
  #gateway配置
  cloud:
    gateway:
      #路由规则
      routes:
        # 系统模块
        #id 路由的唯一标识
        - id: order-service
          #需要转发的地址 lb：使用 nacos 中本地負載均衡策略
          # order-service 服務名
          uri: lb://order-service
          #断言，用于路由规则的匹配，匹配的路径
          predicates:
            - Path=/order-service/** #指定前缀路由
            # http://localhost:8814/order-service/order/test 路由到
            # http://localhost:8815/order-service/order/test

          #过滤器，去除一级路径  order-service
          #最终变成 http://localhost:8815/order/test 进行请求
          filters:
            - StripPrefix=1
          #- id
    #配置nacos      
    nacos:
      discovery:
        server-addr: 127.0.0.1:8848
        username: nacos
        password: nacos
          

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也可以简写为：

server:
  port: 8814

spring:
  application:
    name: api-gateway
  #gateway配置
  cloud:
    gateway:
      discovery:
        locator:
          #启动自动识别nacos服务。即服务名为第一路径
          enabled: true
    #配置nacos
    nacos:
      discovery:
        server-addr: 127.0.0.1:8848
        username: nacos
        password: nacos

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请求接口测试：
http://localhost:8814/order-service/order/test
和http://localhost:8815/order/test为一个接口。

四、路由断言工厂（Route Predicate Factories）配置

https://docs.spring.io/spring-cloud-gateway/docs/current/reference/html/#gateway-request-predicates-factories

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作用：当请求gateway的时候，使用断言对请求进行匹配，如果匹配成功就路由转发，如果匹配失败就返回404。
类型：内置，自定义。

SpringCloud Gateway包括许多内置的断言工厂，所有这些断言都与HTTP请求的不同属性匹配。具体如下:

1. 基于Datetime类型的断言工厂
此类型的断言根据时间做判断，主要有三个:

AfterRoutePredicateFactory: 接收一个日期参数，判断请求日期是否晚于指定日期。
BeforeRoutePredicateFactory: 接收一个日期参数，判断请求日期是否早于指定日期。
BetweenRoutePredicateFactory: 接收两个日期参数，判断请求日期是否在指定时间段内。
ZonedDateTime.now(); 可以输出当前日期格式。

- After=2023-05-30T00:24:56.119+08:00[Asia/Shanghai]
- After=2017-01-20T17:42:47.789-07:00[America/Denver]
- Before=2017-01-20T17:42:47.789-07:00[America/Denver]
- Between=2017-01-20T17:42:47.789-07:00[America/Denver], 2017-01-21T17:42:47.789-07:00[America/Denver]

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2. 基于远程地址的断言工厂
RemoteAddrRoutePredicateFactory: 接收一个P地址段，判断请求主机地址是否在地址段中。

- RemoteAddr=192.168,1.1/24

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3. 基于Cookie的断言工厂
CookieRoutePredicateFactory: 接收两个参数，ookie 名字和一个正则表达式。判断请求cookie是否具有给定名称且值与正则表达式匹配。

 -Cookie=chocolate，ch.

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4. 基于Header的断言工厂
HeaderRoutePredicateFactory: 接收两个参数，标题名称和正则表达式。判断请求Header是否具有给定名称且值与正则表达式匹配.

-Header=X-Request-Id，\d+

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5. 基于Host的断言工厂
HostRoutePredicateFactory: 接收一个参数，主机名模式。判断请求的Host是否满足匹配规则。

- Host=**.somehost.org,**.anotherhost.org

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6. 基于路由-常用

routes:
      - id: method_route
        uri: https://example.org
        predicates:
        - Method=GET,POST
        - Path=/red/{segment},/blue/{segment}
        - Query=green #指定参数
        - RemoteAddr=192.168.1.1/24  #指定Ip


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7. 基于权重

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: weight_high
        uri: https://weighthigh.org
        predicates:
        - Weight=group1, 8 #分组，80%的权重
      - id: weight_low
        uri: https://weightlow.org
        predicates:
        - Weight=group1, 2

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8. 自定义路由断言工厂
自定义路由断言工厂需要继承 AbstractRoutePredicateFactory类，重写 apply 方法的逻辑。在apply方法可以通过exchange.getRequest()拿到serverHttpRequest对象，从而可以获取到请求的参数、请求方式、请求头等信息。
步骤：

  1. 必须spring组件 bean
  2. 类必须加上RoutePredicateFactory 作为结尾
  3. 必须继承 AbstractRoutePredicateFactory
  4. 必须声明静态内部类声明属性来接收配置文件中对应的断言的信息
  5. 需要结合shortcutFieldOrder进行绑定
  6. 通过apply进行逻辑判断 true就是匹配成 false匹配失败

可以借鉴 QueryRoutePredicateFactory 源码实现自定义的路由断言工厂。
1、代码CheckAuthRoutePredicateFactory

package com.tc.gateway.config;

import org.springframework.cloud.gateway.handler.predicate.AbstractRoutePredicateFactory;
import org.springframework.cloud.gateway.handler.predicate.GatewayPredicate;
import org.springframework.stereotype.Component;
import org.springframework.util.StringUtils;
import org.springframework.validation.annotation.Validated;
import org.springframework.web.server.ServerWebExchange;

import javax.validation.constraints.NotEmpty;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.function.Predicate;


@Component
public class CheckAuthRoutePredicateFactory extends AbstractRoutePredicateFactory<CheckAuthRoutePredicateFactory.Config> {

    public CheckAuthRoutePredicateFactory() {
        super(CheckAuthRoutePredicateFactory.Config.class);
    }

    @Override
    public List<String> shortcutFieldOrder() {
        return Arrays.asList("name");
    }

    @Override
    public Predicate<ServerWebExchange> apply(CheckAuthRoutePredicateFactory.Config config) {
        return new GatewayPredicate() {
            @Override
            public boolean test(ServerWebExchange exchange) {
            //简单案例，判断配置文件中CheckAuth是否等于tc
                if(config.getName().equals("tc")){
                    return true;
                }
                return false;
            }

        };
    }

    //用于接收断言中的配置信息
    @Validated
    public static class Config {
        private String name;

        public String getName() {
            return name;
        }

        public void setName(String name) {
            this.name = name;
        }
    }
}

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2、配置文件。- CheckAuth=tc为自定义的断言信息

server:
  port: 8814

spring:
  application:
    name: api-gateway
  #gateway配置
  cloud:
    gateway:
      #路由规则
      routes:
        # 系统模块
        #id 路由的唯一标识
        - id: order-service
          #需要转发的地址 lb：使用 nacos 中本地負載均衡策略
          # order-service 服務名
          uri: lb://order-service
          #断言，用于路由规则的匹配，匹配的路径
          predicates:
            - Path=/order-service/** #指定前缀路由
            # http://localhost:8814/order-service/order/test 路由到
            # http://localhost:8815/order-service/order/test
#            - After=2023-05-30T00:24:56.119+08:00[Asia/Shanghai] #在该时间之前能够访问，之后直接404
#            - Header=X-Request-Id，\d+ #需在请求头加入key为X-Request-Id，value为数字
#            - Method=GET,POST #请求方式，支持get和post
#            - Query=name #接口需加入参数?name  案例：http://localhost:8815/order-service/order/test?name
#            - Query=name,tc|test #限定值只能是tc或者test  案例：http://localhost:8815/order-service/order/test?name=tc
            - CheckAuth=tc

          #过滤器，去除一级路径  order-service
          #最终变成 http://localhost:8815/order/test 进行请求
          filters:
            - StripPrefix=1
          #- id
    #配置nacos
    nacos:
      discovery:
        server-addr: 127.0.0.1:8848
        username: nacos
        password: nacos

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五、过滤器

gateway 内置了许多的过滤工厂，可以通过过滤工厂进行一些业务逻辑的处理，比如剔除响应头，添加去除参数等。

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


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1、局部过滤器
1.1 内置过滤器
内置的过滤器工厂可以在官网进行查看，使用例如：

spring:
 application:
    name: api-gateway
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: order-service
        uri: lb://order-service
        filters:
        #设置过滤器工厂，给请求头添加默认参数
        - AddRequestHeader=X-Request-red, blue
        # 添加路径前缀
        - PrefixPath=/mypath
       

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在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

1.2 自定义过滤器工厂
和自定义路由断言工厂类似的结构。

package com.tc.gateway.config;

import com.alibaba.cloud.commons.lang.StringUtils;
import org.springframework.cloud.gateway.filter.GatewayFilter;
import org.springframework.cloud.gateway.filter.GatewayFilterChain;
import org.springframework.cloud.gateway.filter.factory.AbstractGatewayFilterFactory;
import org.springframework.http.HttpStatus;
import org.springframework.http.server.reactive.ServerHttpRequest;

import org.springframework.stereotype.Component;
import org.springframework.web.server.ServerWebExchange;
import reactor.core.publisher.Mono;

import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.stream.Collectors;

import static org.springframework.cloud.gateway.support.GatewayToStringStyler.filterToStringCreator;
import static org.springframework.cloud.gateway.support.ServerWebExchangeUtils.GATEWAY_REQUEST_URL_ATTR;
import static org.springframework.cloud.gateway.support.ServerWebExchangeUtils.addOriginalRequestUrl;

/**
 * @Description: 自定义过滤器工厂
 * @Date： 2023/5/31 22:47
 */
@Component
public class CheckAuthGatewayFilterFactory extends AbstractGatewayFilterFactory<CheckAuthGatewayFilterFactory.Config> {

    public CheckAuthGatewayFilterFactory() {
        super(CheckAuthGatewayFilterFactory.Config.class);
    }

    @Override
    public List<String> shortcutFieldOrder() {
        return Arrays.asList("name");
    }

    @Override
    public GatewayFilter apply(CheckAuthGatewayFilterFactory.Config config) {
        return new GatewayFilter() {
            @Override
            public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
                //自己的逻辑处理。简单案例，获取请求中name参数，
                //如果value=设置的值成功，否则失败
                String name = exchange.getRequest().getQueryParams().getFirst("name");
                if(StringUtils.isNotEmpty(name)){
                    if(config.getName().equals(name)){
                    	//正常请求
                        return chain.filter(exchange);
                    }else{
                        //返回404
                        exchange.getResponse().setStatusCode(HttpStatus.NOT_EXTENDED);
                        //结束
                        return exchange.getResponse().setComplete();

                    }
                }
                return chain.filter(exchange);
            }
        };
    }

    public static class Config {

        private String name;

        public String getName() {
            return name;
        }

        public void setName(String name) {
            this.name = name;
        }

    }

}

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配置文件：

spring:
  application:
    name: api-gateway
  cloud:
    gateway:
      routes:
        - id: order-service
          uri: lb://order-service
          predicates:
            - Path=/order-service/** 
          filters:
            - StripPrefix=1
            #自定义的过滤器
            - CheckAuth=tc

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2.、全局过滤器

  • 局部过滤器针对某个路由进行过滤，需要在路由中配置。
  • 全局过滤器针对所有路由进行过滤，一旦定义就会投入使用。

授权，权限认证会使用全局过滤器。
在这里插入图片描述
自定义全局过滤器

/**
 * @Description: 全局过滤器
 * @Date： 2023/5/31 23:20
 */
@Component
public class LogFilter implements GlobalFilter {
    Logger log = LoggerFactory.getLogger(LogFilter.class);
    @Override
    public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
        log.info("获取请求的地址"+exchange.getRequest().getPath().value());
        return chain.filter(exchange);
    }
}

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测试：

2023-05-31 23:24:04.043  INFO 11244 --- [ctor-http-nio-2] com.tc.gateway.config.LogFilter          : 获取请求的地址/order/test
2023-05-31 23:24:04.968  INFO 11244 --- [erListUpdater-0] c.netflix.config.ChainedDynamicProperty  : Flipping property: order-service.ribbon.ActiveConnectionsLimit to use NEXT property: niws.loadbalancer.availabilityFilteringRule.activeConnectionsLimit = 2147483647

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六、日志记录

使用Reactor Netty访问日志
要启用Reactor Netty访问日志，需设置
-Dreactor.netty.http.server.accessLogEnabled=true。
可以在IDEA VM options配置-Dreactor.netty.http.server.accessLogEnabled=true即可。
第二行就是Netty访问日志。

2023-06-01 22:41:27.576  INFO 13052 --- [ctor-http-nio-2] com.tc.gateway.config.LogFilter          : 获取请求的地址/order/test
2023-06-01 22:41:27.757  INFO 13052 --- [ctor-http-nio-2] reactor.netty.http.server.AccessLog      : 0:0:0:0:0:0:0:1 - - [01/Jun/2023:22:41:26 +0800] "GET /order-service/order/test HTTP/1.1" 200 17 8814 972 ms
2023-06-01 22:41:28.494  INFO 13052 --- [erListUpdater-0] c.netflix.config.ChainedDynamicProperty  : Flipping property: order-service.ribbon.ActiveConnectionsLimit to use NEXT property: niws.loadbalancer.availabilityFilteringRule.activeConnectionsLimit = 2147483647

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也可以配置到单独的访问日志文件，使用logBack.xml配置。

<appender name="accessLog” class="ch.qos.logback.core.FileAppender">
	<file>access_log.log</file>
	<encoder>
		<pattern>%msg%n</pattern>
	</encoder>
</appender>

<appender name="async class="ch,qos.logback.classic.AsyncAppender">
	<appender-ref ref="accessLog”/>
</appender>

<logger name="reactor.netty.http,server.AccessLog" level="INFO” additivity="false">
<appender-ref ref="async"/>
</logger>

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七、gateway跨域配置（CORS）

https://docs.spring.io/spring-cloud-gateway/docs/current/reference/html/#cors-configuration

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yml配置方式：

spring:
  cloud:
    gateway:
      globalcors:
        cors-configurations:
          '[/**]': #允许跨域访问的资源
            allowedOrigins: "https://docs.spring.io" #跨域允许来源
            allowedMethods:
            - GET
            - POST

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八、gateway整合sentinel

可以针对不同的路由、接口、或者接口的特征分组限流。

https://github.com/alibaba/Sentinel/wiki/%E7%BD%91%E5%85%B3%E9%99%90%E6%B5%81

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1、添加依赖

<!-- sentinel整合gateway的依赖-->
<dependency>
    <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-alibaba-sentinel-gateway</artifactId>
</dependency>

<!-- sentinel的依赖-->
<dependency>
    <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-sentinel</artifactId>
</dependency>

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2、添加sentinel配置信息

#配置sentinel
spring:
  cloud:
	sentinel:
	  transport:
	    dashboard: 127.0.0.1:8858

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启动生成网关的一个路由资源：

该路由资源和配置文件中一致：
  cloud:
    gateway:
      #路由规则
      routes:
        # 系统模块
        #id 路由的唯一标识
        - id: order-service

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在这里插入图片描述
通过这个资源即可进行流控。

流控配置界面如下：可以自由灵活配置。
在这里插入图片描述
其中API分组流控，即把接口分层不同的Api组，根据组进行流控，分组之后，点击API分组，可以进行选择分好的组。
设置分组界面如下：
在这里插入图片描述

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