API Gateway技术设计

一，API Gateway架构设计

服务网关是微服务架构中一个不可或缺的部分。通过服务网关统一向外系统提供REST API的过程中，除了具备服务路由、均衡负载功能之外，它还具备了权限控制等功能。Spring Cloud Netflix中的Zuul就担任了这样的一个角色，为微服务架构提供了前门保护的作用，同时将权限控制这些较重的非业务逻辑内容迁移到服务路由层面，使得服务集群主体能够具备更高的可复用性和可测试性。

首先，通过Nginx+Lua实现对Zuul集群的HA与负载均衡，并实现WAF相关功能，保证指定IP段访问，通过Nginx的路由功能实现灰度发布。

然后，通过Eureka实现微服务，Zuul的注册与发现。将Zuul集群，微服务集群注册到Eureka集群上，Zuul通过Eureka获取微服务列表。并且Eureka集群也是相互注册的，保证高可用。

最后，经过Zuul的核心filter，实现微服务群的路由，与安全过滤。

二，Zuul核心设计

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我们对于Zuul的第一印象通常是这样的：它包含了对请求的路由和过滤两个功能，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。其中，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route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，过滤器可以说是Zuul实现API网关功能最为核心的部件，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。

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以下文字转载自 http://blog.didispace.com/spring-cloud-source-zuul/

1.Zuul过滤器

在Spring Cloud Zuul中实现的过滤器必须包含4个基本特征：过滤类型、执行顺序、执行条件、具体操作。这些元素看着似乎非常的熟悉，实际上它就是ZuulFilter接口中定义的四个抽象方法：

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String filterType(); int filterOrder(); boolean shouldFilter(); Object run();

它们各自的含义与功能总结如下：

• filterType：该函数需要返回一个字符串来代表过滤器的类型，而这个类型就是在HTTP请求过程中定义的各个阶段。在Zuul中默认定义了四种不同生命周期的过滤器类型，具体如下：
  • pre：可以在请求被路由之前调用。
  • routing：在路由请求时候被调用。
  • post：在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类型来判断该过滤器是否要执行。我们可以通过此方法来指定过滤器的有效范围。
• 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，不对其进行后续的路由，或是在请求路由返回结果之后，对处理结果做一些加工等。

2.Zuul请求生命周期

Zuul默认定义了四个不同的过滤器类型，它们覆盖了一个外部HTTP请求到达API网关，直到返回请求结果的全部生命周期。下图源自Zuul的官方WIKI中关于请求生命周期的图解，它描述了一个HTTP请求到达API网关之后，如何在各个不同类型的过滤器之间流转的详细过程。

从上图中，我们可以看到，当外部HTTP请求到达API网关服务的时候，首先它会进入第一个阶段pre，在这里它会被pre类型的过滤器进行处理，该类型的过滤器主要目的是在进行请求路由之前做一些前置加工，比如请求的校验等。在完成了pre类型的过滤器处理之后，请求进入第二个阶段routing，也就是之前说的路由请求转发阶段，请求将会被routing类型过滤器处理，这里的具体处理内容就是将外部请求转发到具体服务实例上去的过程，当服务实例将请求结果都返回之后，routing阶段完成，请求进入第三个阶段post，此时请求将会被post类型的过滤器进行处理，这些过滤器在处理的时候不仅可以获取到请求信息，还能获取到服务实例的返回信息，所以在post类型的过滤器中，我们可以对处理结果进行一些加工或转换等内容。另外，还有一个特殊的阶段error，该阶段只有在上述三个阶段中发生异常的时候才会触发，但是它的最后流向还是post类型的过滤器，因为它需要通过post过滤器将最终结果返回给请求客户端。

3.Zuul核心过滤器

在Spring Cloud Zuul中，为了让API网关组件可以更方便的上手使用，它在HTTP请求生命周期的各个阶段默认地实现了一批核心过滤器，它们会在API网关服务启动的时候被自动地加载和启用。我们可以在源码中查看和了解它们，它们定义于spring-cloud-netflix-core模块的org.springframework.cloud.netflix.zuul.filters包下。

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具体核心过滤器的说明，比较多不转载了，请参考http://blog.didispace.com/spring-cloud-source-zuul/

三，API Gateway技术设计

为了满足API GateWay微服务负载均衡，安全验证，服务路由等一系列功能，需要对Zuul进行二次开发与配置。

1.服务路由

通过给每个http服务增加Eureka客户端，使服务在启动时去Eureka Server上面注册，服务名与服务实例地址的关系在Eureka Server中就存在了，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。
serviceId映射方式还支持了断路器，对于服务故障的情况下，可以有效的防止故障蔓延到服务网关上而影响整个系统的对外服务。

2.安全验证

在完成了服务路由之后，我们对外开放服务还需要一些安全措施来保护客户端只能访问它应该访问到的资源。所以我们需要利用Zuul的过滤器来实现我们对外服务的安全控制。在服务网关中定义过滤器只需要继承ZuulFilter抽象类实现其定义的四个抽象函数就可对请求进行拦截与过滤。

比如，可以定义了一个Zuul自定义过滤器，实现了在请求被路由之前检查请求中是否有accessToken参数，若有就进行路由，若没有就拒绝访问，返回401 Unauthorized错误。

除此之外的验证，继续丰富Zuul自定义过滤器即可。

3.服务容错保护（Hystrix）

《待续》