六，微服务网关

6.1 微服务网关

6.1.1微服务网关介绍

不同的微服务一般会有不同的网络地址&＃xff0c;而外部客户端可能需要调用多个服务的接口才能完成一个业务需求&＃xff0c;如果让客户端直接与各个微服务通信&＃xff0c;会有以下的问题&＃xff1a;
   客户端会多次请求不同的微服务&＃xff0c;增加了客户端的复杂性
   存在跨域请求&＃xff0c;在一定场景下处理相对复杂
   认证复杂&＃xff0c;每个服务都需要独立认证
   难以重构&＃xff0c;随着项目的迭代&＃xff0c;可能需要重新划分微服务。例如&＃xff0c;可能将多个服务合并成一个或者将一个服务拆分成多个。如果客户端直接与微服务通信&＃xff0c;那么重构将会很难实施
   某些微服务可能使用了防火墙 / 浏览器不友好的协议&＃xff0c;直接访问会有一定的困难
以上这些问题可以借助网关解决。
网关是介于客户端和服务器端之间的中间层&＃xff0c;所有的外部请求都会先经过 网关这一层。也就是说&＃xff0c;API的实现方面更多的考虑业务逻辑&＃xff0c;而安全、性能、监控可以交由 网关来做&＃xff0c;这样既提高业务灵活性又不缺安全性&＃xff0c;典型的架构图如图所示&＃xff1a;

优点如下&＃xff1a;
   安全 &＃xff0c;只有网关系统对外进行暴露&＃xff0c;微服务可以隐藏在内网&＃xff0c;通过防火墙保护。
   易于监控。可以在网关收集监控数据并将其推送到外部系统进行分析。
   易于认证。可以在网关上进行认证&＃xff0c;然后再将请求转发到后端的微服务&＃xff0c;而无须在每个微服务中进行认证。
   减少了客户端与各个微服务之间的交互次数
   易于统一授权。
总结&＃xff1a;微服务网关就是一个系统&＃xff0c;通过暴露该微服务网关系统&＃xff0c;方便我们进行相关的鉴权&＃xff0c;安全控制&＃xff0c;日志统一处理&＃xff0c;易于监控的相关功能。
放两视频的图&＃xff0c;感觉基本见图知意&＃xff1a;
微服务网关的优点

微服务网关的作用

真实架构

6.1.2 微服务网关技术

实现微服务网关的技术有很多&＃xff1a;
nginx Nginx (tengine x) 是一个高性能的HTTP和反向代理web服务器&＃xff0c;同时也提供了IMAP/POP3/SMTP服务
zuul ,Zuul 是 Netflix 出品的一个基于 JVM 路由和服务端的负载均衡器。
spring-cloud-gateway, 是spring 出品的 基于spring 的网关项目&＃xff0c;集成断路器&＃xff0c;路径重写&＃xff0c;性能比Zuul好。
我们使用gateway这个网关技术&＃xff0c;无缝衔接到基于spring cloud的微服务开发中来。gateway官网&＃xff1a;https://spring.io/projects/spring-cloud-gateway

6.2网关系统使用

6.2.1 需求分析

由于我们开发的系统 有包括前台系统和后台系统&＃xff0c;后台的系统 给管理员使用。那么也需要调用各种微服务&＃xff0c;所以我们针对 系统管理搭建一个网关系统。分析如下&＃xff1a;

6.2.2 搭建后台网关系统

&＃xff08;1&＃xff09;搭建分析

创建网关微服务工程gateway&＃xff0c;目录结构如下&＃xff1a;

(2)工程搭建

(1)引入依赖
pom.xml如下&＃xff1a;


<project xmlns&＃61;"http://maven.apache.org/POM/4.0.0"xmlns:xsi&＃61;"http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"xsi:schemaLocation&＃61;"http://maven.apache.org/POM/4.0.0
http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd"><parent><artifactId>legou-parentartifactId><groupId>com.lxsgroupId><version>1.0-SNAPSHOTversion>parent><modelVersion>4.0.0modelVersion><artifactId>gatewayartifactId><dependencies><dependency><groupId>org.springframework.cloudgroupId><artifactId>spring-cloud-starter-gatewayartifactId>dependency><dependency><groupId>org.springframework.cloudgroupId><artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-clientartifactId>dependency><dependency><groupId>org.springframework.cloudgroupId><artifactId>spring-cloud-starter-openfeignartifactId>dependency><dependency><groupId>org.springframework.cloudgroupId><artifactId>spring-cloud-starter-netflix-hystrixartifactId>dependency><dependency><groupId>org.springframework.cloudgroupId><artifactId>spring-cloud-starter-configartifactId>dependency><dependency><groupId>org.springframework.retrygroupId><artifactId>spring-retryartifactId>dependency>dependencies>
project>


(2)引导类
gateway/src/main/java/com/lxs/clound/GatewayApplication.java

package com.lxs.clound;import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.cloud.client.circuitbreaker.EnableCircuitBreaker;
import org.springframework.cloud.client.discovery.EnableDiscoveryClient;
import org.springframework.cloud.openfeign.EnableFeignClients;/*** &＃64;author* &＃64;version 1.0* &＃64;description 网关微服务* &＃64;createDate 2022/6/13 14:19**/
&＃64;SpringBootApplication
&＃64;EnableDiscoveryClient
&＃64;EnableFeignClients
&＃64;EnableCircuitBreaker
public class GatewayApplication {public static void main(String[] args) {SpringApplication.run(GatewayApplication.class, args);}
}


(3)配置文件
gateway/src/main/resources/bootstrap.yml&＃xff1a;

spring:application:name: gateway


config-repo/gateway.yml

server:port: 8062ribbon:ConnectTimeout: 250 # 连接超时时间(ms)ReadTimeout: 2000 # 通信超时时间(ms)OkToRetryOnAllOperations: true # 是否对所有操作重试MaxAutoRetriesNextServer: 2 # 同一服务不同实例的重试次数MaxAutoRetries: 1 # 同一实例的重试次数hystrix:command:default:execution:isolation:thread:timeoutInMillisecond: 60000 # 熔断超时时长&＃xff1a;6000ms


6.3 跨域配置

有时候&＃xff0c;我们需要对所有微服务跨域请求进行处理&＃xff0c;则可以在gateway中进行跨域支持。添加如下代码&＃xff1a;

spring:cloud:gateway:globalcors:cors-configurations:&＃39;[/**]&＃39;:allow-credentials: trueallowed-origins: "*"allowed-headers: "*"allowed-methods: "*"max-age: 3600


6.4 网关过滤配置

路由过滤器允许以某种方式修改传入的HTTP请求或传出的HTTP响应。 如上图&＃xff0c;根据请求路径路由到不同微服务去&＃xff0c;这块可以使用Gateway的路由过滤功能实现。
内置的过滤器工厂有22个实现类&＃xff0c;包括 头部过滤器、路径过滤器、Hystrix 过滤器 、请求URL 变更过滤器&＃xff0c;还有参数和状态码等其他类型的过滤器。根据过滤器工厂的用途来划分&＃xff0c;可以分为以下几种&＃xff1a;Header、Parameter、Path、Body、Status、Session、Redirect、Retry、RateLimiter和Hystrix。

6.4.1 路径匹配过滤配置

我们还可以根据请求路径实现对应的路由过滤操作&＃xff0c;例如请求中以 /brand/ 路径开始的请求&＃xff0c;都直接交给 http://localhost:8062 服务处理&＃xff0c;如下配置&＃xff1a;

上图配置如下&＃xff1a;

spring:cloud:gateway:routes:- id: item-serviceuri: http://localhost:9005predicates:- Path&＃61;/api/item/**


测试请求 http://localhost:8062/api/item/brand/list ,效果如下&＃xff1a;

6.4.2 StripPrefix 过滤配置

很多时候也会有这么一种请求&＃xff0c;用户请求路径是 /api/item/brand/list ,而真实路径
是 /brand/list &＃xff0c;这时候我们需要去掉 /api/item 才是真实路径&＃xff0c;此时可以使用StripPrefix功能来实现路径的过滤操作&＃xff0c;如下配置&＃xff1a;

上图配置如下&＃xff1a;

default-filters:- StripPrefix&＃61;2


测试请求 http://localhost:8001/api/item/brand/list ,效果如下&＃xff1a;

6.4.3 LoadBalancerClient 路由过滤器(客户端负载均衡)

上面的路由配置每次都会将请求给指定的 URL 处理&＃xff0c;但如果在以后生产环境&＃xff0c;并发量较大的时候&＃xff0c;我们需要根据服务的名称判断来做负载均衡操作&＃xff0c;可以使用 LoadBalancerClientFilter 来实现负载均衡调用。 LoadBalancerClientFilter 会作用在url以lb开头的路由&＃xff0c;然后利用 loadBalancer 来获取服务实例&＃xff0c;构造目标 requestUrl &＃xff0c;设置到 GATEWAY_REQUEST_URL_ATTR 属性中&＃xff0c;供NettyRoutingFilter 使用。
修改application.yml配置文件&＃xff0c;代码如下&＃xff1a;

上图配置如下&＃xff1a;

- id: item-serviceuri: lb://item-servicepredicates:- Path&＃61;/api/item/**


测试请求路径 http://localhost:8001/api/item/brand/list

6.5 网关限流

网关可以做很多的事情&＃xff0c;比如&＃xff0c;限流&＃xff0c;当我们的系统 被频繁的请求的时候&＃xff0c;就有可能 将系统压垮&＃xff0c;所以 为了解决这个问题&＃xff0c;需要在每一个微服务中做限流操作&＃xff0c;但是如果有了网关&＃xff0c;那么就可以在网关系统做限流&＃xff0c;因为所有的请求都需要先通过网关系统才能路由到微服务中。

6.5.1 思路分析

6.5.2 令牌桶算法

令牌桶算法是比较常见的限流算法之一&＃xff0c;大概描述如下&＃xff1a;
(1&＃xff09;所有的请求在处理之前都需要拿到一个可用的令牌才会被处理&＃xff1b;
(2&＃xff09;根据限流大小&＃xff0c;设置按照一定的速率往桶里添加令牌&＃xff1b;
(3&＃xff09;桶设置最大的放置令牌限制&＃xff0c;当桶满时、新添加的令牌就被丢弃或者拒绝&＃xff1b; (4&＃xff09;请求达到后首先要获取令牌桶中的令牌&＃xff0c;拿着令牌才可以进行其他的业务逻辑&＃xff0c;处理完业务逻辑之后&＃xff0c;将令牌直接删除&＃xff1b;
(5&＃xff09;令牌桶有最低限额&＃xff0c;当桶中的令牌达到最低限额的时候&＃xff0c;请求处理完之后将不会删除令牌&＃xff0c;以此保证足够的限流
如下图&＃xff1a;

这个算法的实现&＃xff0c;有很多技术&＃xff0c;Guaua是其中之一&＃xff0c;redis客户端也有其实现。

6.5.3 漏桶算法

算法思想是&＃xff1a;
   水&＃xff08;请求&＃xff09;从上方倒入水桶&＃xff0c;从水桶下方流出&＃xff08;被处理&＃xff09;&＃xff1b;
   来不及流出的水存在水桶中&＃xff08;缓冲&＃xff09;&＃xff0c;以固定速率流出&＃xff1b;
   水桶满后水溢出&＃xff08;丢弃&＃xff09;。
   这个算法的核心是&＃xff1a;缓存请求、匀速处理、多余的请求直接丢弃。

6.5.4 网关限流

spring cloud gateway 默认使用redis的RateLimter限流算法来实现。所以我们要使用首先需要引入redis的依赖
(1)引入redis依赖
在gateway的pom.xml中引入redis的依赖

<!--redis-->
>>org.springframework.boot>>spring-boot-starter-data-redis-reactive>>2.1.3.RELEASE>
>


(2)定义KeyResolver
在Applicatioin引导类中添加如下代码&＃xff0c;KeyResolver用于计算某一个类型的限流的KEY也就是说&＃xff0c;可以通过KeyResolver来指定限流的Key。
我们可以根据IP来限流&＃xff0c;比如每个IP每秒钟只能请求一次&＃xff0c;在GatewayWebApplication定义key的获取&＃xff0c;获取客户端IP&＃xff0c;将IP作为key&＃xff0c;如下代码&＃xff1a;

/**** IP限流* &＃64;return*/
&＃64;Bean(name&＃61;"ipKeyResolver")
public KeyResolver userKeyResolver() {return new KeyResolver() {&＃64;Overridepublic Mono<String> resolve(ServerWebExchange exchange) {//获取远程客户端IPString hostName &＃61; exchange.getRequest().getRemoteAddress().getAddress().getHostAddress();System.out.println("hostName:"&＃43;hostName);return Mono.just(hostName);}};
}


(3)修改application.yml中配置项&＃xff0c;指定限制流量的配置以及REDIS的配置&＃xff0c;如图
修改如下图&＃xff1a;

完成配置代码如下&＃xff1a;
config-repo/gateway.yml

server:port: 8062spring:redis:host: 192.168.220.110port: 6379cloud:gateway:globalcors:cors-configurations:&＃39;[/**]&＃39;:allow-credentials: trueallowed-origins: "*"allowed-headers: "*"allowed-methods: "*"max-age: 3600routes:- id: security-serviceuri: lb://security-servicepredicates:- Path&＃61;/api/security/**- id: admin-serviceuri: lb://admin-servicepredicates:- Path&＃61;/api/admin/**- id: route-serviceuri: lb://route-servicepredicates:- Path&＃61;/api/route/**- id: item-serviceuri: lb://item-servicepredicates:- Path&＃61;/api/item/**filters:- name: RequestRateLimiterargs:key-resolver: "#{&＃64;ipKeyResolver}"redis-rate-limiter.replenishRate: 1redis-rate-limiter.burstCapacity: 4- id: search-serviceuri: lb://search-servicepredicates:- Path&＃61;/api/search/**default-filters:- StripPrefix&＃61;2ribbon:ConnectTimeout: 250 # 连接超时时间(ms)ReadTimeout: 2000 # 通信超时时间(ms)OkToRetryOnAllOperations: true # 是否对所有操作重试MaxAutoRetriesNextServer: 2 # 同一服务不同实例的重试次数MaxAutoRetries: 1 # 同一实例的重试次数hystrix:command:default:execution:isolation:thread:timeoutInMillisecond: 60000 # 熔断超时时长&＃xff1a;6000ms


解释&＃xff1a;
redis-rate-limiter.replenishRate 是您希望允许用户每秒执行多少请求&＃xff0c;而不会丢弃任何请求。这是令牌桶填充的速率
redis-rate-limiter.burstCapacity 是指令牌桶的容量&＃xff0c;允许在一秒钟内完成的最大请求数,将此值设置为零将阻止所有请求。
key-resolver: “#{&＃64;ipKeyResolver}” 用于通过SPEL表达式来指定使用哪一个KeyResolver.
如上配置&＃xff1a;
表示 一秒内&＃xff0c;允许 一个请求通过&＃xff0c;令牌桶的填充速率也是一秒钟添加一个令牌。
最大突发状况 也只允许 一秒内有一次请求&＃xff0c;可以根据业务来调整 。
多次请求会发生如下情况: