SpringCloud 之 Netflix Zuul 服务网关

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什么是 Zuul

Zuul 是从设备和网站到应用程序后端的所有请求的前门。作为边缘服务应用程序，Zuul 旨在实现动态路由，监视，弹性和安全性。Zuul 包含了对请求的路由和过滤两个最主要的功能。

Zuul 是 Netflix 开源的微服务网关，它可以和 Eureka、Ribbon、Hystrix 等组件配合使用。Zuul 的核心是一系列的过滤器，这些过滤器可以完成以下功能：

• 身份认证与安全：识别每个资源的验证要求，并拒绝那些与要求不符的请求
• 审查与监控：在边缘位置追踪有意义的数据和统计结果，从而带来精确的生产试图
• 动态路由：动态地将请求路由到不同的后端集群
• 压力测试：逐渐增加只想集群的流量，以了解性能
• 负载分配：为每一种负载类型分配对应容量，并弃用超出限定值的请求
• 静态响应处理：在边缘位置直接建立部份响应，从而避免其转发到内部集群\
• 多区域弹性：跨越AWS Region进行请求路由，旨在实现ELB（Elastic Load Balancing）使用的多样化，以及让系统的边缘更贴近系统的使用者

什么是服务网关

API Gateway（APIGW / API 网关），顾名思义，是出现在系统边界上的一个面向 API 的、串行集中式的强管控服务，这里的边界是企业 IT 系统的边界，可以理解为企业级应用防火墙，主要起到隔离外部访问与内部系统的作用。在微服务概念的流行之前，API 网关就已经诞生了，例如银行、证券等领域常见的前置机系统，它也是解决访问认证、报文转换、访问统计等问题的。

　　API 网关的流行，源于近几年来移动应用与企业间互联需求的兴起。移动应用、企业互联，使得后台服务支持的对象，从以前单一的 Web 应用，扩展到多种使用场景，且每种使用场景对后台服务的要求都不尽相同。这不仅增加了后台服务的响应量，还增加了后台服务的复杂性。随着微服务架构概念的提出，API 网关成为了微服务架构的一个标配组件。

　　API 网关是一个服务器，是系统对外的唯一入口。API 网关封装了系统内部架构，为每个客户端提供定制的 API。所有的客户端和消费端都通过统一的网关接入微服务，在网关层处理所有非业务功能。API 网关并不是微服务场景中必须的组件，如下图，不管有没有 API 网关，后端微服务都可以通过 API 很好地支持客户端的访问。

　但对于服务数量众多、复杂度比较高、规模比较大的业务来说，引入 API 网关也有一系列的好处：

• 聚合接口使得服务对调用者透明，客户端与后端的耦合度降低
• 聚合后台服务，节省流量，提高性能，提升用户体验
• 提供安全、流控、过滤、缓存、计费、监控等 API 管理功能

为什么要使用网关

• 单体应用：浏览器发起请求到单体应用所在的机器，应用从数据库查询数据原路返回给浏览器，对于单体应用来说是不需要网关的。
• 微服务：微服务的应用可能部署在不同机房，不同地区，不同域名下。此时客户端（浏览器/手机/软件工具）想要请求对应的服务，都需要知道机器的具体 IP 或者域名 URL，当微服务实例众多时，这是非常难以记忆的，对于客户端来说也太复杂难以维护。此时就有了网关，客户端相关的请求直接发送到网关，由网关根据请求标识解析判断出具体的微服务地址，再把请求转发到微服务实例。这其中的记忆功能就全部交由网关来操作了。

 

 

 

总结

如果让客户端直接与各个微服务交互：

• 客户端会多次请求不同的微服务，增加了客户端的复杂性
• 存在跨域请求，在一定场景下处理相对复杂
• 身份认证问题，每个微服务需要独立身份认证
• 难以重构，随着项目的迭代，可能需要重新划分微服务
• 某些微服务可能使用了防火墙/浏览器不友好的协议，直接访问会有一定的困难

因此，我们需要网关介于客户端与服务器之间的中间层，所有外部请求率先经过微服务网关，客户端只需要与网关交互，只需要知道网关地址即可。这样便简化了开发且有以下优点：

• 易于监控，可在微服务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，可在微服务网关上进行认证，然后再将请求转发到后端的微服务，从而无需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

 

网关解决了什么问题

 

 

 

网关具有身份认证与安全、审查与监控、动态路由、负载均衡、缓存、请求分片与管理、静态响应处理等功能。当然最主要的职责还是与“外界联系”。

　　总结一下，网关应当具备以下功能：

• 性能：API 高可用，负载均衡，容错机制。
• 安全：权限身份认证、脱敏，流量清洗，后端签名（保证全链路可信调用），黑名单（非法调用的限制）。
• 日志：日志记录，一旦涉及分布式，全链路跟踪必不可少。
• 缓存：数据缓存。
• 监控：记录请求响应数据，API 耗时分析，性能监控。
• 限流：流量控制，错峰流控，可以定义多种限流规则。
• 灰度：线上灰度部署，可以减小风险。
• 路由：动态路由规则。

Zuul 是 Netflix 公司开源的一个 API 网关组件，Spring Cloud 对其进行二次基于 Spring Boot 的注解式封装做到开箱即用。

目前来说，结合 Sring Cloud 提供的服务治理体系，可以做到请求转发，根据配置或者默认的路由规则进行路由和 Load Balance，无缝集成 Hystrix。

虽然可以通过自定义 Filter 实现我们想要的功能，但是由于 Zuul 本身的设计是基于单线程的接收请求和转发处理，是阻塞 IO，不支持长连接。

目前来看 Zuul 就显得很鸡肋，随着 Zuul 2.x 一直跳票（2019 年 5 月发布了 Zuul 2.0 版本），Spring Cloud 推出自己的 Spring Cloud Gateway。

大意就是：Zuul 已死，Spring Cloud Gateway 永生（手动狗头）。但是我们这里还是先学一下

 

环境准备

zuul-demo 聚合工程。SpringBoot 2.2.4.RELEASE、Spring Cloud Hoxton.SR1。

• eureka-server：注册中心
• eureka-server02：注册中心
• product-service：商品服务，提供了根据主键查询商品接口 http://localhost:7070/product/{id}
• order-service：订单服务，提供了根据主键查询订单接口 http://localhost:9090/order/{id} 且订单服务调用商品服务。

Zuul 实现 API 网关

搭建网关服务

1.创建项目

创建 zuul-server 项目。

2.添加依赖

         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    4.0.0

    com.example
    zuul-server
    1.0-SNAPSHOT

    
    
        com.example
        zuul-demo
        1.0-SNAPSHOT
    

    
    
        
        
            org.springframework.cloud
            spring-cloud-starter-netflix-zuul
        
    

3.配置文件

server:
  port: 9000 # 端口

spring:
  application:
    name: zuul-server # 应用名称

4.启动类

启动类需要开启 @EnableZuulProxy 注解。

package com.example;

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.cloud.netflix.zuul.EnableZuulProxy;

@SpringBootApplication
// 开启 Zuul 注解
@EnableZuulProxy
public class ZuulServerApplication {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(ZuulServerApplication.class, args);
    }

}

 

配置路由规则

URL 地址路由

# 路由规则
zuul:
  routes:
    product-service:              # 路由 id 自定义
      path: /product-service/**   # 配置请求 url 的映射路径
      url: http://localhost:7070/ # 映射路径对应的微服务地址

通配符含义：

 

 

 访问：http://localhost:9000/product-service/product/1 结果如下：

 

 

相当于访问http://localhost:7070/product/1

 

服务名称路由

　微服务一般是由几十、上百个服务组成，对于 URL 地址路由的方式，如果对每个服务实例手动指定一个唯一访问地址，这样做显然是不合理的。

　Zuul 支持与 Eureka 整合开发，根据 serviceId 自动从注册中心获取服务地址并转发请求，这样做的好处不仅可以通过单个端点来访问应用的所有服务，而且在添加或移除服务实例时不用修改 Zuul 的路由配置。

1.添加 Eureka Client 依赖

    org.springframework.cloud
    spring-cloud-starter-netflix-eureka-client

2.配置注册中心和路由规则

# 路由规则
zuul:
  routes:
    product-service:              # 路由 id 自定义
      path: /product-service/**   # 配置请求 url 的映射路径
      serviceId: product-service  # 根据 serviceId 自动从注册中心获取服务地址并转发请求

# 配置 Eureka Server 注册中心
eureka:
  instance:
    prefer-ip-address: true       # 是否使用 ip 地址注册
    instance-id: ${spring.cloud.client.ip-address}:${server.port} # ip:port
  client:
    service-url:                  # 设置服务注册中心地址
      defaultZone: http://localhost:8761/eureka/,http://localhost:8762/eureka/

3.启动类

package com.example;

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.cloud.netflix.zuul.EnableZuulProxy;

@SpringBootApplication
// 开启 Zuul 注解
@EnableZuulProxy
// 开启 EurekaClient 注解，目前版本如果配置了 Eureka 注册中心，默认会开启该注解
//@EnableEurekaClient
public class ZuulServerApplication {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(ZuulServerApplication.class, args);
    }

}

4.访问

 访问：http://localhost:9000/product-service/product/1 结果如下：

 

 

 

简化路由配置

Zuul 为了方便大家使用，提供了默认路由配置：路由 id 和 微服务名称 一致，path 默认对应 /微服务名称/**，所以以下配置就没必要再写了。

# 路由规则
zuul:
  routes:
    product-service:              # 路由 id 自定义
      path: /product-service/**   # 配置请求 url 的映射路径
      serviceId: product-service  # 根据 serviceId 自动从注册中心获取服务地址并转发请求

访问

　　此时我们并没有配置任何订单服务的路由规则，访问：http://localhost:9000/order-service/order/1 结果如下：

 

 

 

路由排除

我们可以通过路由排除设置不允许被访问的资源。允许被访问的资源可以通过路由规则进行设置。

1.URL 地址排除

# 路由规则
zuul:
  ignored-patterns: /**/order/**  # URL 地址排除，排除所有包含 /order/ 的路径
  # 不受路由排除影响
  routes:
    product-service:              # 路由 id 自定义
      path: /product-service/**   # 配置请求 url 的映射路径
      serviceId: product-service  # 根据 serviceId 自动从注册中心获取服务地址并转发请求

2.服务名称排除

# 路由规则
zuul:
  ignored-services: order-service # 服务名称排除，多个服务逗号分隔，'*' 排除所有
  # 不受路由排除影响
  routes:
    product-service:              # 路由 id 自定义
      path: /product-service/**   # 配置请求 url 的映射路径
      serviceId: product-service  # 根据 serviceId 自动从注册中心获取服务地址并转发请求

 

路由前缀

zuul:
  prefix: /api

访问

　　访问：http://localhost:9000/api/product-service/product/1 结果如下：

 

 

 

网关过滤器

 

 

 

Zuul 包含了对请求的路由和过滤两个核心功能，其中路由功能负责将外部请求转发到具体的微服务实例上，是实现外部访问统一入口的基础；

而过滤器功能则负责对请求的处理过程进行干预，是实现请求校验，服务聚合等功能的基础。然而实际上，路由功能在真正运行时，它的路由映射和请求转发都是由几个不同的过滤器完成的。

路由映射主要通过 pre 类型的过滤器完成，它将请求路径与配置的路由规则进行匹配，以找到需要转发的目标地址；

而请求转发的部分则是由 routing 类型的过滤器来完成，对 pre 类型过滤器获得的路由地址进行转发。

所以说，过滤器可以说是 Zuul 实现 API 网关功能最核心的部件，每一个进入 Zuul 的 http 请求都会经过一系列的过滤器处理链得到请求响应并返回给客户端。

关键名词

• 类型：定义路由流程中应用过滤器的阶段。共 pre、routing、post、error 4 个类型。
• 执行顺序：在同类型中，定义过滤器执行的顺序。比如多个 pre 类型的执行顺序。
• 条件：执行过滤器所需的条件。true 开启，false 关闭。
• 动作：如果符合条件，将执行的动作。具体操作

过滤器类型

• pre：请求被路由到源服务器之前执行的过滤器
  • 身份认证
  • 选路由
  • 请求日志
• routing：处理将请求发送到源服务器的过滤器
• post：响应从源服务器返回时执行的过滤器
  • 对响应增加 HTTP 头
  • 收集统计和度量指标
  • 将响应以流的方式发送回客户端
• error：上述阶段中出现错误时执行的过滤器

入门案例

1.创建过滤器

Spring Cloud Netflix Zuul 中实现过滤器必须包含 4 个基本特征：过滤器类型，执行顺序，执行条件，动作（具体操作）。这些步骤都是 ZuulFilter 接口中定义的 4 个抽象方法：

package com.example.filter;

import com.netflix.zuul.ZuulFilter;
import com.netflix.zuul.context.RequestContext;
import com.netflix.zuul.exception.ZuulException;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import org.springframework.stereotype.Component;

import javax.servlet.http.HttpServletRequest;

/**
 * 网关过滤器
 */
@Component
public class CustomFilter extends ZuulFilter {

    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(CustomFilter.class);

    /**
     * 过滤器类型
     *      pre
     *      routing
     *      post
     *      error
     *
     * @return
     */
    @Override
    public String filterType() {
        return "pre";
    }

    /**
     * 执行顺序
     *      数值越小，优先级越高
     *
     * @return
     */
    @Override
    public int filterOrder() {
        return 0;
    }

    /**
     * 执行条件
     *      true 开启
     *      false 关闭
     *
     * @return
     */
    @Override
    public boolean shouldFilter() {
        return true;
    }

    /**
     * 动作（具体操作）
     *      具体逻辑
     *
     * @return
     * @throws ZuulException
     */
    @Override
    public Object run() throws ZuulException {
        // 获取请求上下文
        RequestContext rc = RequestContext.getCurrentContext();
        HttpServletRequest request = rc.getRequest();
        logger.info("CustomFilter...method={}, url={}",
                request.getMethod(),
                request.getRequestURL().toString());
        return null;
    }

}

• filterType：该函数需要返回一个字符串代表过滤器的类型，而这个类型就是在 http 请求过程中定义的各个阶段。在 Zuul 中默认定义了 4 个不同的生命周期过程类型，具体如下：
  • pre：请求被路由之前调用
  • routing： 路由请求时被调用
  • post：routing 和 error 过滤器之后被调用
  • error：处理请求时发生错误时被调用
• filterOrder：通过 int 值来定义过滤器的执行顺序，数值越小优先级越高。
• shouldFilter：返回一个 boolean 值来判断该过滤器是否要执行。
• run：过滤器的具体逻辑。在该函数中，我们可以实现自定义的过滤逻辑，来确定是否要拦截当前的请求，不对其进行后续路由，或是在请求路由返回结果之后，对处理结果做一些加工等。

访问

访问：http://localhost:9000/product-service/product/1 控制台输出如下：

CustomFilter...method=GET, url=http://localhost:9000/product-service/product/1

 

统一鉴权

接下来我们在网关过滤器中通过 token 判断用户是否登录，完成一个统一鉴权案例。

package com.example.filter;

import com.netflix.zuul.ZuulFilter;
import com.netflix.zuul.context.RequestContext;
import com.netflix.zuul.exception.ZuulException;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import org.springframework.http.HttpStatus;
import org.springframework.stereotype.Component;

import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import java.io.IOException;
import java.io.PrintWriter;

/**
 * 权限验证过滤器
 */
@Component
public class AccessFilter extends ZuulFilter {

    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(AccessFilter.class);

    @Override
    public String filterType() {
        return "pre";
    }

    @Override
    public int filterOrder() {
        return 1;
    }

    @Override
    public boolean shouldFilter() {
        return true;
    }

    @Override
    public Object run() throws ZuulException {
        // 获取请求上下文
        RequestContext rc = RequestContext.getCurrentContext();
        HttpServletRequest request = rc.getRequest();
        // 获取表单中的 token
        String token = request.getParameter("token");
        // 业务逻辑处理
        if (null == token) {
            logger.warn("token is null...");
            // 请求结束，不在继续向下请求。
            rc.setSendZuulResponse(false);
            // 响应状态码，HTTP 401 错误代表用户没有访问权限
            rc.setResponseStatusCode(HttpStatus.UNAUTHORIZED.value());
            // 响应类型
            rc.getResponse().setContentType("application/json; charset=utf-8");
            PrintWriter writer = null;
            try {
                writer = rc.getResponse().getWriter();
                // 响应内容
                writer.print("{\"message\":\"" + HttpStatus.UNAUTHORIZED.getReasonPhrase() + "\"}");
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                if (null != writer)
                    writer.close();
            }
        } else {
            // 使用 token 进行身份验证
            logger.info("token is OK!");
        }
        return null;
    }

}

访问

访问：http://localhost:9000/product-service/product/1 结果如下：

 

 访问：http://localhost:9000/product-service/product/1?token=abc123 结果如下：

 

 

Zuul 请求的生命周期

 

 

• HTTP 发送请求到 Zuul 网关
• Zuul 网关首先经过 pre filter
• 验证通过后进入 routing filter，接着将请求转发给远程服务，远程服务执行完返回结果，如果出错，则执行 error filter
• 继续往下执行 post filter
• 最后返回响应给 HTTP 客户端

网关过滤器异常统一处理

创建过滤器

package com.example.filter;

import com.netflix.zuul.ZuulFilter;
import com.netflix.zuul.context.RequestContext;
import com.netflix.zuul.exception.ZuulException;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import org.springframework.http.HttpStatus;
import org.springframework.stereotype.Component;

import java.io.IOException;
import java.io.PrintWriter;

/**
 * 异常过滤器
 */
@Component
public class ErrorFilter extends ZuulFilter {

    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(ErrorFilter.class);

    @Override
    public String filterType() {
        return "error";
    }

    @Override
    public int filterOrder() {
        return 0;
    }

    @Override
    public boolean shouldFilter() {
        return true;
    }

    @Override
    public Object run() throws ZuulException {
        RequestContext rc = RequestContext.getCurrentContext();
        Throwable throwable = rc.getThrowable();
        logger.error("ErrorFilter..." + throwable.getCause().getMessage(), throwable);
        // 响应状态码，HTTP 500 服务器错误
        rc.setResponseStatusCode(HttpStatus.INTERNAL_SERVER_ERROR.value());
        // 响应类型
        rc.getResponse().setContentType("application/json; charset=utf-8");
        PrintWriter writer = null;
        try {
            writer = rc.getResponse().getWriter();
            // 响应内容
            writer.print("{\"message\":\"" + HttpStatus.INTERNAL_SERVER_ERROR.getReasonPhrase() + "\"}");
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if (null != writer)
                writer.close();
        }
        return null;
    }

}

模拟异常

在 pre 过滤器中添加模拟异常代码。

// 模拟异常
Integer.parseInt("zuul");

配置文件

禁用 Zuul 默认的异常处理 filter：SendErrorFilter

zuul:
  # 禁用 Zuul 默认的异常处理 filter
  SendErrorFilter:
    error:
      disable: true

访问

访问：http://localhost:9000/product-service/product/1 结果如下：

 

 

Zuul 和 Hystrix 无缝结合

在 Spring Cloud 中，Zuul 启动器中包含了 Hystrix 相关依赖，

在 Zuul 网关工程中，默认是提供了 Hystrix Dashboard 服务监控数据的(hystrix.stream)，但是不会提供监控面板的界面展示。在 Spring Cloud 中，Zuul 和 Hystrix 是无缝结合的，我们可以非常方便的实现网关容错处理。

网关监控

Zuul 的依赖中包含了 Hystrix 的相关 jar 包，所以我们不需要在项目中额外添加 Hystrix 的依赖。

　　但是需要开启数据监控的项目中要添加 dashboard 依赖。

<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloudgroupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-hystrix-dashboardartifactId>
dependency>

配置文件

在配置文件中开启 hystrix.stream 端点。

# 度量指标监控与健康检查
management:
  endpoints:
    web:
      exposure:
        include: hystrix.stream

启动类

在需要开启数据监控的项目启动类中添加 @EnableHystrixDashboard 注解。

package com.example;

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.cloud.netflix.hystrix.dashboard.EnableHystrixDashboard;
import org.springframework.cloud.netflix.zuul.EnableZuulProxy;

@SpringBootApplication
// 开启 Zuul 注解
@EnableZuulProxy
// 开启数据监控注解
@EnableHystrixDashboard
public class ZuulServerApplication {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(ZuulServerApplication.class, args);
    }

}

访问并查看数据

访问：http://localhost:9000/hystrix 监控中心界面如下：

 

 请求多次：http://localhost:9000/product-service/product/1?token=abc123 结果如下：

 

 

网关熔断

在 Edgware 版本之前，Zuul 提供了接口 ZuulFallbackProvider 用于实现 fallback 处理。从 Edgware 版本开始，Zuul 提供了接口 FallbackProvider 来提供 fallback 处理。

　　Zuul 的 fallback 容错处理逻辑，只针对 timeout 异常处理，当请求被 Zuul 路由后，只要服务有返回（包括异常），都不会触发 Zuul 的 fallback 容错逻辑。

因为对于Zuul网关来说，做请求路由分发的时候，结果由远程服务运算。远程服务反馈了异常信息，Zuul 网关不会处理异常，因为无法确定这个错误是否是应用程序真实想要反馈给客户端的。

代码示例

ProductProviderFallback.java

package com.example.fallback;

import org.springframework.cloud.netflix.zuul.filters.route.FallbackProvider;
import org.springframework.http.HttpHeaders;
import org.springframework.http.HttpStatus;
import org.springframework.http.MediaType;
import org.springframework.http.client.ClientHttpResponse;
import org.springframework.stereotype.Component;

import java.io.ByteArrayInputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.nio.charset.Charset;

/**
 * 对商品服务做服务容错处理
 */
@Component
public class ProductProviderFallback implements FallbackProvider {

    /**
     * return - 返回 fallback 处理哪一个服务。返回的是服务的名称。
     * 推荐 - 为指定的服务定义特性化的 fallback 逻辑。
     * 推荐 - 提供一个处理所有服务的 fallback 逻辑。
     * 好处 - 某个服务发生超时，那么指定的 fallback 逻辑执行。如果有新服务上线，未提供 fallback 逻辑，有一个通用的。
     */
    @Override
    public String getRoute() {
        return "product-service";
    }

    /**
     * 对商品服务做服务容错处理
     *
     * @param route 容错服务名称
     * @param cause 服务异常信息
     * @return
     */
    @Override
    public ClientHttpResponse fallbackResponse(String route, Throwable cause) {
        return new ClientHttpResponse() {
            /**
             * 设置响应的头信息
             * @return
             */
            @Override
            public HttpHeaders getHeaders() {
                HttpHeaders header = new HttpHeaders();
                header.setContentType(new MediaType("application", "json", Charset.forName("utf-8")));
                return header;
            }

            /**
             * 设置响应体
             * Zuul 会将本方法返回的输入流数据读取，并通过 HttpServletResponse 的输出流输出到客户端。
             * @return
             */
            @Override
            public InputStream getBody() throws IOException {
                return new ByteArrayInputStream("{\"message\":\"商品服务不可用，请稍后再试。\"}".getBytes());
            }

            /**
             * ClientHttpResponse 的 fallback 的状态码 返回 HttpStatus
             * @return
             */
            @Override
            public HttpStatus getStatusCode() throws IOException {
                return HttpStatus.INTERNAL_SERVER_ERROR;
            }

            /**
             * ClientHttpResponse 的 fallback 的状态码 返回 int
             * @return
             */
            @Override
            public int getRawStatusCode() throws IOException {
                return this.getStatusCode().value();
            }

            /**
             * ClientHttpResponse 的 fallback 的状态码 返回 String
             * @return
             */
            @Override
            public String getStatusText() throws IOException {
                return this.getStatusCode().getReasonPhrase();
            }

            /**
             * 回收资源方法
             * 用于回收当前 fallback 逻辑开启的资源对象。
             */
            @Override
            public void close() {
            }
        };
    }

}

访问

关闭商品服务，访问：http://localhost:9000/product-service/product/1?token=abc123 结果如下：

 

 

网关限流

顾名思义，限流就是限制流量，就像你宽带包有 1 个 G 的流量，用完了就没了。

通过限流，我们可以很好地控制系统的 QPS，从而达到保护系统的目的。Zuul 网关组件也提供了限流保护。当请求并发达到阀值，自动触发限流保护，返回错误结果。只要提供 error 错误处理机制即可。

1.,为什么需要限流

比如 Web 服务、对外 API，这种类型的服务有以下几种可能导致机器被拖垮：

• 用户增长过快（好事）
• 因为某个热点事件（微博热搜）
• 竞争对象爬虫
• 恶意的请求

　　这些情况都是无法预知的，不知道什么时候会有 10 倍甚至 20 倍的流量打进来，如果真碰上这种情况，扩容是根本来不及的

 

 

从上图可以看出，对内而言：上游的 A、B 服务直接依赖了下游的基础服务 C，对于 A，B 服务都依赖的基础服务 C 这种场景，

服务 A 和 B 其实处于某种竞争关系，如果服务 A 的并发阈值设置过大，当流量高峰期来临，有可能直接拖垮基础服务 C 并影响服务 B，即雪崩效应。

添加依赖

Zuul 的限流保护需要额外依赖 spring-cloud-zuul-ratelimit 组件，限流数据采用 Redis 存储所以还要添加 Redis 组件。

　　RateLimit 官网文档：https://github.com/marcosbarbero/spring-cloud-zuul-ratelimit

<dependency>
    <groupId>com.marcosbarbero.cloudgroupId>
    <artifactId>spring-cloud-zuul-ratelimitartifactId>
    <version>2.3.0.RELEASEversion>
dependency>

<dependency>
    <groupId>org.springframework.bootgroupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-data-redisartifactId>
dependency>

<dependency>
    <groupId>org.apache.commonsgroupId>
    <artifactId>commons-pool2artifactId>
dependency>

全局限流配置

使用全局限流配置，Zuul 会对代理的所有服务提供限流保护。

server:
  port: 9000 # 端口

spring:
  application:
    name: zuul-server # 应用名称
  # redis 缓存
  redis:
    timeout: 10000        # 连接超时时间
    host: 192.168.10.101  # Redis服务器地址
    port: 6379            # Redis服务器端口
    password: root        # Redis服务器密码
    database: 0           # 选择哪个库，默认0库
    lettuce:
      pool:
        max-active: 1024  # 最大连接数，默认 8
        max-wait: 10000   # 最大连接阻塞等待时间，单位毫秒，默认 -1
        max-idle: 200     # 最大空闲连接，默认 8
        min-idle: 5       # 最小空闲连接，默认 0

# 配置 Eureka Server 注册中心
eureka:
  instance:
    prefer-ip-address: true       # 是否使用 ip 地址注册
    instance-id: ${spring.cloud.client.ip-address}:${server.port} # ip:port
  client:
    service-url:                  # 设置服务注册中心地址
      defaultZone: http://localhost:8761/eureka/,http://localhost:8762/eureka/

zuul:
  # 服务限流
  ratelimit:
    # 开启限流保护
    enabled: true
    # 限流数据存储方式
    repository: REDIS
    # default-policy-list 默认配置，全局生效
    default-policy-list:
      - limit: 3
        refresh-interval: 60    # 60s 内请求超过 3 次，服务端就抛出异常，60s 后可以恢复正常请求
        type:
          - origin
          - url
          - user

Zuul-RateLimiter 基本配置项：

 

 

Bucket4j 实现需要相关的 bean @Qualifier(“RateLimit”):

• JCache - javax.cache.Cache
• Hazelcast - com.hazelcast.core.IMap
• Ignite - org.apache.ignite.IgniteCache
• Infinispan - org.infinispan.functional.ReadWriteMap

Policy 限流策略配置项说明：

 

 

访问

　　访问：http://localhost:9000/product-service/product/1?token=abc123 控制台结果如下：

ErrorFilter...com.netflix.zuul.exception.ZuulException: 429 TOO_MANY_REQUESTS

局部限流配置

使用局部限流配置，Zuul 仅针对配置的服务提供限流保护。

zuul:
  # 服务限流
  ratelimit:
    # 开启限流保护
    enabled: true
    # 限流数据存储方式
    repository: REDIS
    # policy-list 自定义配置，局部生效
    policy-list:
      # 指定需要被限流的服务名称
      order-service:
        - limit: 5
          refresh-interval: 60  # 60s 内请求超过 5 次，服务端就抛出异常，60s 后可以恢复正常请求
          type:
            - origin
            - url
            - user

访问：http://localhost:9000/order-service/order/1?token=abc123 控制台结果如下：

ErrorFilter...com.netflix.zuul.exception.ZuulException: 429 TOO_MANY_REQUESTS

自定义限流策略

　如果希望自己控制限流策略，可以通过自定义 RateLimitKeyGenerator 的实现来增加自己的策略逻辑。

　　修改商品服务控制层代码如下，添加 /product/single：

package com.example.controller;

import com.example.pojo.Product;
import com.example.service.ProductService;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.PathVariable;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

@RestController
@RequestMapping("/product")
public class ProductController {

    @Autowired
    private ProductService productService;

    /**
     * 根据主键查询商品
     *
     * @param id
     * @return
     */
    @GetMapping("/{id}")
    public Product selectProductById(@PathVariable("id") Integer id) {
        return productService.selectProductById(id);
    }

    /**
     * 根据主键查询商品
     *
     * @param id
     * @return
     */
    @GetMapping("/single")
    public Product selectProductSingle(Integer id) {
        return productService.selectProductById(id);
    }

}

自定义限流策略类。

package com.example.ratelimit;

import com.marcosbarbero.cloud.autoconfigure.zuul.ratelimit.config.RateLimitUtils;
import com.marcosbarbero.cloud.autoconfigure.zuul.ratelimit.config.properties.RateLimitProperties;
import com.marcosbarbero.cloud.autoconfigure.zuul.ratelimit.support.DefaultRateLimitKeyGenerator;
import org.springframework.cloud.netflix.zuul.filters.Route;
import org.springframework.stereotype.Component;

import javax.servlet.http.HttpServletRequest;

/**
 * 自定义限流策略
 */
@Component
public class RateLimitKeyGenerator extends DefaultRateLimitKeyGenerator {

    public RateLimitKeyGenerator(RateLimitProperties properties, RateLimitUtils rateLimitUtils) {
        super(properties, rateLimitUtils);
    }

    /**
     * 限流逻辑
     *
     * @param request
     * @param route
     * @param policy
     * @return
     */
    @Override
    public String key(HttpServletRequest request, Route route, RateLimitProperties.Policy policy) {
        // 对请求参数中相同的 id 值进行限流
        return super.key(request, route, policy) + ":" + request.getParameter("id");
    }

}

多次访问：http://localhost:9000/api/product-service/product/single?token=abc123&id=1 被限流后，马上更换 id=2 重新访问发现服务任然可用，再继续多次访问，发现更换过的 id=2 也被限流了。Redis 信息如下：

 

127.0.0.1:6379> keys *
1) "zuul-server:product-service:0:0:0:0:0:0:0:1:/product/single:anonymous:1"
2) "zuul-server:product-service:0:0:0:0:0:0:0:1:/product/single:anonymous:2"

错误处理

　　配置 error 类型的网关过滤器进行处理即可。修改之前的 ErrorFilter 让其变的通用。

 

网关调优

使用 Zuul 的 Spring Cloud 微服务结构图：

 

 

从上图中可以看出。整体请求逻辑还是比较复杂的，在没有 Zuul 网关的情况下，client 请求 service 的时候，也有请求超时的可能。那么当增加了 Zuul 网关的时候，请求超时的可能就更明显了。

　　当请求通过 Zuul 网关路由到服务，并等待服务返回响应，这个过程中 Zuul 也有超时控制。Zuul 的底层使用的是 Hystrix + Ribbon 来实现请求路由。

 

 Zuul 中的 Hystrix 内部使用线程池隔离机制提供请求路由实现，其默认的超时时长为 1000 毫秒。Ribbon 底层默认超时时长为 5000 毫秒。

如果 Hystrix 超时，直接返回超时异常。

如果 Ribbon 超时，同时 Hystrix 未超时，Ribbon 会自动进行服务集群轮询重试，直到 Hystrix 超时为止。如果 Hystrix 超时时长小于 Ribbon 超时时长，Ribbon 不会进行服务集群轮询重试。

 

配置文件

Zuul 中可配置的超时时长有两个位置：Hystrix 和 Ribbon。具体配置如下：

zuul:
  # 开启 Zuul 网关重试
  retryable: true

# Hystrix 超时时间设置
hystrix:
  command:
    default:
      execution:
        isolation:
          thread:
            timeoutInMilliseconds: 10000  # 线程池隔离，默认超时时间 1000ms

# Ribbon 超时时间设置：建议设置小于 Hystrix
ribbon:
  ConnectTimeout: 5000                    # 请求连接的超时时间: 默认超时时间 1000ms
  ReadTimeout: 5000                       # 请求处理的超时时间: 默认超时时间 1000ms
  # 重试次数
  MaxAutoRetries: 1                       # MaxAutoRetries 表示访问服务集群下原节点（同路径访问）
  MaxAutoRetriesNextServer: 1             # MaxAutoRetriesNextServer表示访问服务集群下其余节点（换台服务器）
  # Ribbon 开启重试
  OkToRetryOnAllOperations: true

添加依赖

Spring Cloud Netflix Zuul 网关重试机制需要使用 spring-retry 组件。

    org.springframework.retry
    spring-retry

启动类

启动类需要开启 @EnableRetry 重试注解。

package com.example;

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.cloud.netflix.hystrix.dashboard.EnableHystrixDashboard;
import org.springframework.cloud.netflix.zuul.EnableZuulProxy;
import org.springframework.retry.annotation.EnableRetry;

@SpringBootApplication
// 开启 Zuul 注解
@EnableZuulProxy
// 开启 EurekaClient 注解，目前版本如果配置了 Eureka 注册中心，默认会开启该注解
//@EnableEurekaClient
// 开启数据监控注解
@EnableHystrixDashboard
// 开启重试注解
@EnableRetry
public class ZuulServerApplication {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(ZuulServerApplication.class, args);
    }

}

模拟超时

商品服务模拟超时。

package com.example.controller;

import com.example.pojo.Product;
import com.example.service.ProductService;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.PathVariable;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

@RestController
@RequestMapping("/product")
public class ProductController {

    @Autowired
    private ProductService productService;

    /**
     * 根据主键查询商品
     *
     * @param id
     * @return
     */
    @GetMapping("/{id}")
    public Product selectProductById(@PathVariable("id") Integer id) {
        // 模拟超时
        try {
            Thread.sleep(2000L);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return productService.selectProductById(id);
    }

}

访问

配置前访问：http://localhost:9000/product-service/product/1?token=abc123 结果如下（触发了网关服务降级）：

 

配置后访问：http://localhost:9000/product-service/product/1?token=abc123 结果如下：

 

 至此 Zuul 服务网关所有的知识点就讲解结束了。