统一网关Gateway

Spring Cloud Gateway是Spring官方基于Spring 5.0，Spring Boot 2.0和Project Reactor等技术开发的网关，Spring Cloud Gateway旨在为微服务架构提供一种简单而有效的统一的API路由管理方式。Spring Cloud Gateway作为Spring Cloud生态系中的网关，目标是替代ZUUL，其不仅提供统一的路由方式，并且基于Filter链的方式提供了网关基本的功能，例如：安全，监控/埋点，和限流等。

一、网关作用介绍

网关功能：

• 对用户请求做身份认证、权限校验
• 将用户请求路由到微服务，并对微服务的不同实例实现负载均衡
• 对用户请求做限流

在SpringCloud中网关的实现包括两种：

• gateway
• zuul
  Zuul是基于Servlet的实现，属于阻塞式编程。而SpringCloudGateway则是基于Spring5中提供的WebFlux，属于响应式编程的实现，具备更好的性能。

二、搭建网关服务

搭建网关服务的步骤：

1. 创建新的module，引入SpringCloudGateway的依赖和nacos的服务发现依赖：

    <dependencies>
        
        <dependency>
            <groupId>com.alibaba.cloudgroupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discoveryartifactId>
        dependency>
        
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloudgroupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-gatewayartifactId>
        dependency>
    dependencies>

2. 编写路由配置及nacos地址:

• 路由配置包括：
• 路由id：路由的唯一标示
• 路由目标（uri）：路由的目标地址，http代表固定地址，lb代表根据服务名负载均衡
• 路由断言（predicates）：判断路由的规则，
• 路由过滤器（filters）：对请求或响应做处理

server:
  port: 10010  #网关端口
spring:
  application:
    name: gateway  #服务名称
  cloud:
    nacos:
      server-addr: localhost:8848 #nacos地址
    gateway:
      routes: #网关路由配置
        - id: user-service  # 路由id，自定义，唯一即可
          # uri: http://127.0.0.1:8081 # 路由的目标地址，http就是固定地址
          uri: lb://userservice # 路由的目标地址，lb代表负载均衡
          predicates: # 路由断言，判断请求是否符合规则
            - Path=/user/** #路径断言，判断路径是否以/user开头，如果是则符合
        - id: order-service
          uri: lb://orderservice
          predicates:
            - Path=/order/**

3. 通过localhost:10010/order/101就能访问了。
   

4. 流程图
   

三、路由断言工厂Route Predicate Factory

Route Predicate Factory 作用是读取用户定义的断言条件，对请求做出判断。

网关路由可以配置的内容包括：

• 路由id：路由唯一标示
• uri：路由目的地，支持lb和http两种
• predicates：路由断言，判断请求是否符合要求，符合则转发到路由目的地
• filters：路由过滤器，处理请求或响应

我们在配置文件中写的断言规则只是字符串，这些字符串会被Predicate Factory读取并处理，转变为路由判断的条件。
例如Path=/user/**是按照路径匹配，这个规则是由org.springframework.cloud.gateway.handler.predicate.PathRoutePredicateFactory类来处理的，像这样的断言工厂在SpringCloudGateway还有十几个，可以在spring官网查看用法。
Spring提供了11种基本的Predicate工厂：

四、路由过滤器 GatewayFilter

GatewayFilter是网关中提供的一种过滤器，可以对进入网关的请求和微服务返回的响应做处理。

Spring提供了31种不同的路由过滤器工厂。例如：

例如：给所有进入userservice的请求添加一个请求头：Truth=itcast is freaking awesome!

实现方式：在gateway中修改application.yml文件，给userservice的路由添加过滤器：

spring:
  application:
    name: gateway  #服务名称
  cloud:
    nacos:
      server-addr: localhost:8848 #nacos地址
    gateway:
      routes: #网关路由配置
        - id: user-service  # 路由id，自定义，唯一即可
          # uri: http://127.0.0.1:8081 # 路由的目标地址，http就是固定地址
          uri: lb://userservice # 路由的目标地址，lb代表负载均衡
          predicates: # 路由断言，判断请求是否符合规则
            - Path=/user/** #路径断言，判断路径是否以/user开头，如果是则符合
          filters: # 过滤器
            - AddRequestHeader=Truth, Itcast is freaking awesome! # 添加请求头

五、默认过滤器

如果要对所有的路由都生效，则可以将过滤器工厂写到default下。格式如下：

spring:
  application:
    name: gateway  #服务名称
  cloud:
    nacos:
      server-addr: localhost:8848 #nacos地址
    gateway:
      routes: #网关路由配置
        - id: user-service  # 路由id，自定义，唯一即可
          # uri: http://127.0.0.1:8081 # 路由的目标地址，http就是固定地址
          uri: lb://userservice # 路由的目标地址，lb代表负载均衡
          predicates: # 路由断言，判断请求是否符合规则
            - Path=/user/** #路径断言，判断路径是否以/user开头，如果是则符合
#          filters: # 过滤器
#            - AddRequestHeader=Truth, Itcast is freaking awesome! # 添加请求头
        - id: order-service
          uri: lb://orderservice
          predicates:
            - Path=/order/**
      default-filters: # 默认过滤器，会对所有的路由请求都生效
        - AddRequestHeader=Truth, Itcast is freaking awesome! # 添加请求头

六、全局过滤器 GlobalFilter

全局过滤器的作用也是处理一切进入网关的请求和微服务响应，与GatewayFilter的作用一样。
区别在于GatewayFilter通过配置定义，处理逻辑是固定的。而GlobalFilter的逻辑需要自己写代码实现。
定义方式是实现GlobalFilter接口。

public interface GlobalFilter {   
/**    
*  处理当前请求，有必要的话通过{@link GatewayFilterChain}将请求交给下一个过滤器处理
*
* @param exchange 请求上下文，里面可以获取Request、Response等信息    
* @param chain 用来把请求委托给下一个过滤器     
* @return {@code Mono} 返回标示当前过滤器业务结束    
*/   
	Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain);
}

这里实现一个定义全局过滤器，拦截并判断用户身份的案例：
需求：定义全局过滤器，拦截请求，判断请求的参数是否满足下面条件：

• 参数中是否有authorization，
• authorization参数值是否为admin
  如果同时满足则放行，否则拦截。

步骤1：自定义过滤器：
自定义类，实现GlobalFilter接口，添加@Order注解：

@Order(-1) //优先级
@Component
public class AuthorizeFilter implements GlobalFilter {
    @Override
    public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
        //1、获取请求参数
        ServerHttpRequest request = exchange.getRequest();
        MultiValueMap<String, String> params = request.getQueryParams();
        //2、获取authorization参数
        String authorization = params.getFirst("authorization");
        //3、校验
        if("admin".equals(authorization)){
            //放行
            return chain.filter(exchange);
        }
        //4、拦截
        //4.1禁止访问
        exchange.getResponse().setStatusCode(HttpStatus.UNAUTHORIZED);
        //4.2结束处理
        return exchange.getResponse().setComplete();
    }
}

1.全局过滤器的作用是什么？
对所有路由都生效的过滤器，并且可以自定义处理逻辑。
2.实现全局过滤器的步骤？

• 实现GlobalFilter接口
• 添加@Order注解或实现Ordered接口
• 编写处理逻辑

七、过滤器执行顺序

请求进入网关会碰到三类过滤器：当前路由的过滤器、DefaultFilter、GlobalFilter。
请求路由后，会将当前路由过滤器和DefaultFilter、GlobalFilter，合并到一个过滤器链（集合）中，排序后依次执行每个过滤器。

• 每一个过滤器都必须指定一个int类型的order值，order值越小，优先级越高，执行顺序越靠前。
• GlobalFilter通过实现Ordered接口，或者添加@Order注解来指定order值，由我们自己指定
• 路由过滤器和defaultFilter的order由Spring指定，默认是按照声明顺序从1递增。
• 当过滤器的order值一样时，会按照 defaultFilter > 路由过滤器 > GlobalFilter的顺序执行。
  可以参考下面几个类的源码来查看：

org.springframework.cloud.gateway.route.RouteDefinitionRouteLocator#getFilters()方法是先加载defaultFilters，然后再加载某个route的filters，然后合并。

org.springframework.cloud.gateway.handler.FilteringWebHandler#handle()方法会加载全局过滤器，与前面的过滤器合并后根据order排序，组织过滤器链。

八、跨域问题处理

跨域：域名不一致就是跨域，主要包括：

• 域名不同： www.taobao.com 和 www.taobao.org 和 www.jd.com 和 miaosha.jd.com
• 域名相同，端口不同：localhost:8080和localhost8081
  跨域问题：浏览器禁止请求的发起者与服务端发生跨域ajax请求，请求被浏览器拦截的问题
  解决方案：CORS
  

网关处理跨域采用的同样是CORS方案，并且只需要简单配置即可实现：

spring:
  cloud:
    gateway:
      globalcors: # 全局的跨域处理
        add-to-simple-url-handler-mapping: true # 解决options请求被拦截问题
        corsConfigurations:
          '[/**]':
            allowedOrigins: # 允许哪些网站的跨域请求
              - "http://localhost:63343"
              - "http://www.leyou.com"
            allowedMethods: # 允许的跨域ajax的请求方式
              - "GET"
              - "POST"
              - "DELETE"
              - "PUT"
              - "OPTIONS"
            allowedHeaders: "*" # 允许在请求中携带的头信息
            allowCredentials: true # 是否允许携带cookie
            maxAge: 360000 # 这次跨域检测的有效期

再次查看，就没有跨域问题了。

CORS跨域要配置的参数包括哪几个？

• 允许哪些域名跨域？
• 允许哪些请求头？
• 允许哪些请求方式？
• 是否允许使用cookie？
• 有效期是多久？

九、限流过滤器

限流：对应用服务器的请求做限制，避免因过多请求而导致服务器过载甚至宕机。限流算法常见的包括两种：

• 计数器算法，又包括窗口计数器算法、滑动窗口计数器算法
• 漏桶算法(Leaky Bucket)
• 令牌桶算法（Token Bucket）

计数器算法：
固定窗口计数器算法概念如下：

• 将时间划分为多个窗口；
• 在每个窗口内每有一次请求就将计数器加一，当时间到达下一个窗口时，计数器重置。
• 如果计数器超过了限制数量，则本窗口内所有的请求都被丢弃。

漏桶算法：

• 将每个请求视作"水滴"放入"漏桶"进行存储；
• "漏桶"以固定速率向外"漏"出请求来执行，如果"漏桶"空了则停止"漏水”；
• 如果"漏桶"满了则多余的"水滴"会被直接丢弃。

令牌桶算法：

• 以固定的速率生成令牌，存入令牌桶中，如果令牌桶满了以后，多余令牌丢弃
• 请求进入后，必须先尝试从桶中获取令牌，获取到令牌后才可以被处理
• 如果令牌桶中没有令牌，则请求等待或丢弃