解析Spring Cloud Gateway在微服务中的角色

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概述-OVERVIEW

来自Spring官网的一段对于Spring Gateway的概述：

This project provides a library for building an API Gateway on top of Spring WebFlux. Spring Cloud Gateway aims to provide a simple, yet effective way to route to APIs and provide cross cutting concerns to them such as: security, monitoring/metrics, and resiliency.

大意为：

这个项目提供了一个库，用于在Spring WebFlux之上构建API网关。

Spring Cloud Gateway旨在提供一种简单而有效的方式来路由到api，并为它们提供横切关注点，例如:安全性、监控/指标和弹性。三个关键词来概述Gateway的作用：

• 路由
• 负载均衡
• 请求功能增强

Gateway的三个概念

核心概念	描述
Routes（路由）	路由是请求转发的基本模块，它定义了请求的匹配规则和如何转发请求。它包括：唯一id、目标URI以及断言+过滤器。
Predicate（断言）	断言用于定义请求的匹配条件，它决定了请求是否会被路由到相应的目标。断言可以根据请求的路径、请求头、请求方法等进行匹配，如果请求与断言条件匹配成功，则会被路由到相应的目标。
Filter（过滤器）	过滤器用于在请求被路由到目标之前或之后对请求和响应进行处理。过滤器可以用于日志记录、鉴权、请求转换、请求修改等用途。Spring Cloud Gateway提供了一组内置的过滤器，同时也支持自定义过滤器。

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NGINX与Gateway

在Spring微服务架构中，请求通常是通过NGINX反向代理服务器路由到网关。下面是请求从NGINX到网关的一般流程：

1. 客户端发起请求：客户端发送HTTP请求到NGINX服务器。NGINX作为反向代理服务器，监听特定的端口，并将请求转发给后端服务。
2. NGINX代理配置：NGINX服务器配置文件中定义了代理规则。这些规则指示NGINX如何转发请求。其中，可以将特定的URL或路径匹配到网关的地址。
3. 网关接收请求：NGINX根据代理规则将请求转发给Spring Cloud网关。Spring Cloud网关是微服务架构中的入口点，它负责路由请求到相应的微服务实例。
4. 路由规则匹配：Spring Cloud网关收到请求后，将根据预先定义的路由规则进行匹配。这些路由规则指示网关将请求转发到哪个具体的微服务实例。
5. 转发请求：一旦路由规则匹配成功，Spring Cloud网关将请求转发到目标微服务实例。这可以通过HTTP或负载均衡等技术实现。

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Gateway在微服务中的作用

统一入口点

Spring Cloud Gateway作为微服务架构的入口点，所有的外部请求都通过网关进行访问。这样可以集中处理所有的请求，并提供一个统一的访问接口。

路由与负载均衡

Spring Cloud Gateway可以根据预定义的路由规则将请求路由到相应的微服务实例。它支持动态路由配置，可以根据需要进行灵活的路由配置。同时，Gateway还提供负载均衡功能，可以将请求均匀地分发到多个微服务实例中。

安全与认证

Spring Cloud Gateway可以实现对请求的安全性和认证控制。它可以集成各种安全机制，如基于角色的访问控制、JWT验证、OAuth2等，以确保只有经过授权的用户才能访问相应的微服务。

过滤与请求处理

Gateway通过过滤器（filters）提供了丰富的请求处理功能。过滤器可以对请求进行预处理、校验和处理响应等。开发者可以自定义过滤器来实现各种功能，如日志记录、请求转发、参数验证等。

监控和日志

Spring Cloud Gateway提供了丰富的监控和日志功能。它可以记录请求和响应的详细信息，帮助开发者进行故障排查和性能优化。此外，可以集成监控工具和日志收集系统，实现对网关的实时监控和日志分析。

降级与熔断

Gateway可以通过集成熔断器（如Hystrix）来实现微服务的降级和熔断功能。当后端微服务不可用或出现故障时，Gateway可以快速响应降级策略，返回预定义的响应或转发到备用服务，提高系统的可靠性和容错性。

Gateway请求处理

Spring Cloud Gateway通过路由规则来处理请求并将其路由到各个微服务，路由规则定义了请求的匹配条件和目标微服务的路由方式。每个路由规则由一个或多个谓词(Predicates)和一个或多个过滤器(Filters)组成。

• 谓词（Predicates）：谓词用于匹配请求的条件。它可以基于请求的路径、方法、请求头等进行匹配。
• 过滤器（Filters）：过滤器用于对请求进行处理和转换。它可以在请求被路由到目标微服务之前或之后执行一些操作

在JDK 8中，Predicates（谓词）是一个函数式接口，定义在java.util.function包中。它用于表示一个接受一个参数并返回布尔值的函数，常用于条件判断和筛选。Predicates的主要作用是用于对集合、流或其他数据结构中的元素进行筛选、过滤和条件判断。它可以与其他函数式接口（如Function、Consumer等）结合使用，实现更复杂的操作。

以下代码可以配置网关转发请求到各个微服务功能：

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
        - id: service1_route
          uri: lb://service1
          predicates:
            - Path=/service1/**
		  filters:
            - Name=Weight, Args:
                weight=2
        - id: service2_route
          uri: lb://service2
          predicates:
            - Path=/service2/**
          filters:
            - Name=Weight, Args:
                weight=1

• id：路由规则的唯一标识符。
• uri：目标微服务的地址。
• predicates：谓词条件，用于匹配请求的路径。
• filters：使用weight控制不同微服务节点的流量比例

图片引用自：

http://www.ranxiao.top/2019/07/10/spring-cloud-gateway-request-process-flow/

请求分发过程

1. 客户端从NGINX到达Gateway
2. Gateway接收请求，根据预先定义的路由规则进行匹配
3. Gateway的Predicates断言匹配到对应的路由规则，而后到达过滤器执行过滤器逻辑，如：IP黑名单校验、日志记录、鉴权、请求转换、修改等。若无法匹配到对应的路由规则，断言失败，则请求将被拒绝并返回响应的错误响应。
4. 请求与某个路由规则匹配成功，确定目标服务的地址
5. Gateway将请求转发到目标服务的地址
6. 目标服务接收到请求并处理。
7. 目标服务将响应发送回Spring Cloud Gateway。
8. Spring Cloud Gateway将响应返回给客户端。

以上，一个客户端请求便从NGINX经过Gateway被负载均衡/分发到了对应的业务层。

请求响应过程

1. 微服务处理请求：当请求到达微服务后，业务逻辑会根据请求进行处理，生成响应数据。
2. 返回响应数据：微服务会使用HTTP响应的形式将响应数据发送回Gateway。这通常包括设置HTTP状态码、响应头和响应体等信息。
3. 网络传输：响应数据通过网络传输回Gateway。这可以通过HTTP协议或其他适用的通信协议来完成。
4. Gateway接收响应：Gateway会接收到微服务返回的响应数据。它会根据路由规则将响应数据发送给相应的客户端。

原图请下载：

Gateway请求流程图

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