Spring Cloud Gateway 的简单介绍和基本使用
前言
本文主要对Spring Cloud Gateway进行简单的概念介绍，并通过多模块编程的方式进行一个简单的实操。
文章目录
- 前言
- 1 什么是网关（概念）
- 2 微服务中的网关
-
- 2.1 问题1
- 2.2 问题2
- 3 网关作用
- 4 Spring Cloud Gateway组成
- 5 Spring Cloud Gateway基础使用
-
- 5.1 父类pom.xml依赖
- 5.2子模块Userservice
- 5.3 子模块GatewayService
- 5.4 实操1
- 5.5 实操2
- 5.6 注意事项
- 6 断言类型
1 什么是网关（概念）
网关是一种网络设备，它用于连接不同网络之间的数据传输。它是在网络层级上工作的，能够将数据从一个网络传输到另一个网络。网关可以是物理设备，如路由器，也可以是软件程序，如网络服务器。
2 微服务中的网关
在微服务架构中，网关的作用主要是用来作为客户端到内部服务端之间中间转发人，因为在微服务架构中，后端服务基本上会被放在私网中，不对外开放地址的，那么客户端身在远方不跟后端服务在一个私网中，是无法通过具体地址访问到后端服务的。
那么这个时候，就需要一个中间人作为连接二者的点，而这个中间人，在私网中，唯独他的IP对外开放，服务器多的情况下，这个中间人还需要额外做一份请求分发的工作，这个中间人我们专业一点就叫做：网关
2.1 问题1
问：这个时候可能会有朋友会问：客户端和服务端沟通不是可以通过OpenFeign+LoadBalancer吗？？？？
答：现在的项目前后端分离项目比较多，我们后端是Java，OpenFeign+LoadBalancer的使用需要Jar包，但是我们前端（Vue、三剑客）语言并不能适配Jar包，所以就需要第三个人作为中间人，衔接前端客户端和后端服务端，而OpenFeign+LoadBalancer则作为后端中的通信使用，或者你可以理解访问过程为:前端客户端->网关->后端客户端->后端服务端
2.2 问题2
问：为什么不用Nginx这种反向代理作为中间人？
答：在微服务架构中，你要部署很多个后端且独立存在，这就意味着我前脚在这台服务器上刚登录认证过，后脚我的请求到另一台服务器就被认为是未认证请求，这不就成了我的每一次请求都被提示未登录认证。而我们的网关可以统一认证处理，就实现一次登录，各服务端生效的效果，当然还不止这些效果，接下来便会逐一介绍。
3 网关作用
- 路由功能：网关可以根据目标地址不同，选择最佳路径将请求从源地址发送到目标地址。
- 安全控制（统一鉴权）：网关可以设置安全策略，对数据包进行检查和过滤，可以验证和授权网络数据包，并阻止未授权数据包访问。（防火墙是一种常用的网关设备，用于保护和过滤网络免收恶意攻击和未经授权的访问）
- 协议转换：不同网络使用不同的通信协议，网关可以进行协议转换，使不同设备之间可以互相访问（例如：HTTP->HTTPS）
- 网络地址转换（NAT）：网络地址转换，将内部私有IP地址转换为外部网络公共IP地址。
总而言之，网关是一个关键的网络设备，它起到连接不同网络之间的桥梁作用，使得数据能够在不同网络之间传输和交换。
4 Spring Cloud Gateway组成
- 路由（route）：定义了请求应该被发往到哪个的服务端的目标地址，路由由路由ID、断言、目标URI、过滤器组成。通过配置多个路由器，可以实现不同请求的路由规则。
- 断言（Predicate）：用于匹配请求的条件，请求匹配断言条件，则会被路由到对应的目标地址。断言可以基于请求的路径、请求头、请求参数等信息进行匹配。
- 过滤器（Filter）：用于路由请求前后统一处理，如添加请求头、修改请求体等。
5 Spring Cloud Gateway基础使用
下面我们通过多模块编程的方式演示Spring Cloud Gateway的使用，跳过创建过程，直接展示结果：
5.1 父类pom.xml依赖
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 https://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
<modelVersion>4.0.0modelVersion>
<groupId>com.examplegroupId>
<artifactId>Spring-Cloud-Gateway-DemoartifactId>
<version>0.0.1-SNAPSHOTversion>
<name>Spring-Cloud-Gateway-Demoname>
<description>Spring-Cloud-Gateway-Demodescription>
<packaging>pompackaging>
<modules>
<module>UserServicemodule>
<module>GatewayServicemodule>
modules>
<properties>
<java.version>17java.version>
<project.build.sourceEncoding>UTF-8project.build.sourceEncoding>
<project.reporting.outputEncoding>UTF-8project.reporting.outputEncoding>
<spring-boot.version>3.0.2spring-boot.version>
<spring-cloud.version>2022.0.0spring-cloud.version>
properties>
<dependencies>
<dependency>
<groupId>org.springframework.bootgroupId>
<artifactId>spring-boot-starterartifactId>
dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework.bootgroupId>
<artifactId>spring-boot-starter-testartifactId>
<scope>testscope>
dependency>
dependencies>
<dependencyManagement>
<dependencies>
<dependency>
<groupId>org.springframework.bootgroupId>
<artifactId>spring-boot-dependenciesartifactId>
<version>${spring-boot.version}version>
<type>pomtype>
<scope>importscope>
dependency>
dependencies>
dependencyManagement>
<build>
<plugins>
<plugin>
<groupId>org.apache.maven.pluginsgroupId>
<artifactId>maven-compiler-pluginartifactId>
<version>3.8.1version>
<configuration>
<source>17source>
<target>17target>
<encoding>UTF-8encoding>
configuration>
plugin>
<plugin>
<groupId>org.springframework.bootgroupId>
<artifactId>spring-boot-maven-pluginartifactId>
<version>${spring-boot.version}version>
<executions>
<execution>
<id>repackageid>
<goals>
<goal>repackagegoal>
goals>
execution>
executions>
plugin>
plugins>
build>
project>
5.2子模块Userservice
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 https://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
<modelVersion>4.0.0modelVersion>
<groupId>com.examplegroupId>
<artifactId>UserServiceartifactId>
<version>0.0.1-SNAPSHOTversion>
<name>UserServicename>
<description>UserServicedescription>
<parent>
<groupId>com.examplegroupId>
<artifactId>Spring-Cloud-Gateway-DemoartifactId>
<version>0.0.1-SNAPSHOTversion>
parent>
<dependencies>
<dependency>
<groupId>org.springframework.bootgroupId>
<artifactId>spring-boot-starter-webartifactId>
dependency>
dependencies>
<build>
<plugins>
<plugin>
<groupId>org.apache.maven.pluginsgroupId>
<artifactId>maven-compiler-pluginartifactId>
<version>3.8.1version>
<configuration>
<source>17source>
<target>17target>
<encoding>UTF-8encoding>
configuration>
plugin>
<plugin>
<groupId>org.springframework.bootgroupId>
<artifactId>spring-boot-maven-pluginartifactId>
<version>${spring-boot.version}version>
<configuration>
<mainClass>com.example.userservice.UserServiceApplicationmainClass>
<skip>trueskip>
configuration>
<executions>
<execution>
<id>repackageid>
<goals>
<goal>repackagegoal>
goals>
execution>
executions>
plugin>
plugins>
build>
project>
application.yml
server:
port: 10086
controller代码
@RestController
@RequestMapping("/user")
public class UserControler {
@RequestMapping("/getrandom")
public String getRandom(){
return "userservice:10086-"+new Random().nextInt(1000);
}
}
5.3 子模块GatewayService
Spring Cloud Gateway分为两个步骤：
- 导入Gateway依赖（pom文件）
- 设置网关规则（yml文件）
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 https://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
<modelVersion>4.0.0modelVersion>
<groupId>com.examplegroupId>
<artifactId>GatewayServiceartifactId>
<version>0.0.1-SNAPSHOTversion>
<name>GatewayServicename>
<description>GatewayServicedescription>
<parent>
<groupId>com.examplegroupId>
<artifactId>Spring-Cloud-Gateway-DemoartifactId>
<version>0.0.1-SNAPSHOTversion>
parent>
<dependencies>
<dependency>
<groupId>org.springframework.cloudgroupId>
<artifactId>spring-cloud-starter-gatewayartifactId>
dependency>
dependencies>
<dependencyManagement>
<dependencies>
<dependency>
<groupId>org.springframework.cloudgroupId>
<artifactId>spring-cloud-dependenciesartifactId>
<version>${spring-cloud.version}version>
<type>pomtype>
<scope>importscope>
dependency>
dependencies>
dependencyManagement>
<build>
<plugins>
<plugin>
<groupId>org.apache.maven.pluginsgroupId>
<artifactId>maven-compiler-pluginartifactId>
<version>3.8.1version>
<configuration>
<source>17source>
<target>17target>
<encoding>UTF-8encoding>
configuration>
plugin>
<plugin>
<groupId>org.springframework.bootgroupId>
<artifactId>spring-boot-maven-pluginartifactId>
<version>${spring-boot.version}version>
<configuration>
<mainClass>com.example.gatewayservice.GatewayServiceApplicationmainClass>
<skip>trueskip>
configuration>
<executions>
<execution>
<id>repackageid>
<goals>
<goal>repackagegoal>
goals>
execution>
executions>
plugin>
plugins>
build>
<repositories>
<repository>
<id>spring-milestonesid>
<name>Spring Milestonesname>
<url>https://repo.spring.io/milestoneurl>
<snapshots>
<enabled>falseenabled>
snapshots>
repository>
repositories>
project>
application.yml
server:
port: 8080
spring:
cloud:
gateway:
routes:
- id: userservice #服务ID
uri: http://localhost:10086 #目的地址路由
predicates: #断言
- Path=/user/** #断言匹配规则
5.4 实操1
启动UserService和启动GatewayService
我们先正常访问UserService中的路由（http://localhost:10086/user/getrandom）
结果：
现在已经确认UserService是正常的，那么我们接下来就看看通过网关（http://localhost:8080/user/getrandom）能不能访问到它：
从中可以发现，我们的Gateway可以帮我们去完成请求转发到适合的服务端上。
5.5 实操2
如果是对于多组的路由该如何编写GatewayService的application.yml呢？编写时又该注意什么？
以下面为例进行说明：
server:
port: 8080
spring:
cloud:
gateway:
routes:
- id: userservice
uri: http://localhost:10086 #路由
predicates:
- Path=/user/**, /update/**
- id: adminservice
uri: http://localhost:9000
predicates:
- Path=/admin/**
照虎画猫，我们在创建adminservice子模块与/update/xxx服务
UpdateController类
@RestController
@RequestMapping("/update")
public class UpdateController {
@RequestMapping("/op")
public String updateOrInsert(){
return "updateOrInsert";
}
}
AdminService.AdminController
@RestController
@RequestMapping("/admin")
public class AdminController {
@RequestMapping("/getroles")
public String getRoles(){
return "AdminService:9000-admin";
}
}
下面就进行访问测试，网关能否正确应对多个请求的分发
http://localhost:8080/update/op （√）
http://localhost:8080/admin/getroles（√）
补充：
上面我们介绍了application.yml文件中对于数组的写法，而对于application.propeties编写方式如下server.port=9000 spring.cloud.gateway.routes[0].id=userservice spring.cloud.gateway.routes[0].uri=http://localhost:10086 spring.cloud.gateway.routes[0].predicates[0]=Path=/user/** spring.cloud.gateway.routes[0].predicates[1]=Path=/update/** spring.cloud.gateway.routes[1].id=adminservice spring.cloud.gateway.routes[1].uri=http://localhost:9000 spring.cloud.gateway.routes[1].predicates[0]=Path=/admin/**
5.6 注意事项
细心的朋友可能已经发现了，在多模块项目中，我的SpringWeb依赖没有放到父模块pom中，而是放在子模块。
这是因为父类中添加SpringWeb依赖会导致全子类都使用，而我们的Spring Cloud Gateway是基于Reactive进行开发的，不能使用简单的Spring Web依赖，需要使用Spring Reactive Web依赖，但是Spring Cloud Gateway底层中已经包含了这个依赖，所以我们没有在GatewayService中导入Spring Reactive Web，在其他子模块中导入Spring web依赖的原因。
假如我们错误的将Spring Web适用到Spring Cloud Gateway模块中，也会有error抛出，示例如下：
错误中也告诉我们解决方式，要么在gateway中使用Spring Reactive Web要么吧Spring Web移除
6 断言类型
Spring Cloud Gateway支持的断言类型目前有12种，包含以下这些：
- 根据时间匹配（包含3中类型）
a. After：请求在指定时间之后才匹配
b. Before: 请求在指定时间之前才匹配
c. Between: 请求在指定时间中才匹配 - cookie：配置请求中的Cookie值
- Header：配置请求中的Header值
- Host：匹配请求头中的Host值
- Method：匹配请求头中的Method的值
- Path: 匹配请求路径
- Query： 匹配请求参数
- RemoteAddr：匹配请求的IP地址，支持IPV4和IPV6
- Weight：根据权重来分发请求，权重根据Group来计算
10.XForwardRemoteAddr：根据X-ForWord-For匹配
官方参考文档：
https://docs.spring.io/spring-cloud-gateway/docs/current/reference/html/#gateway-request-predicates-factories
其中Cookie和Header方式的匹配需要配合正则表达式来使用
正则表达式
\w+：匹配一个或多个字母、数字、下划线字符\s+：匹配一个或多个空白字符 (包括空格、制表符、换行符等）。.*：匹配任意字符(除了换行符) 零次或多次.+：匹配除了换行符之外的任意字符一次或多次。[abc]：匹配字符集中的任意一个字符，例如 [abc] 可以匹配a、b或c。[^abc]：匹配除了字符集中的任意字符之外的任意字符，例如[^abc] 可以匹配除了a、b和c之外的任意字符^：匹配字符串的开始位置$：匹配字符串的结束位置
9.|：表示"或”的意思，用于匹配多个模式中的任意一个10.(): 用10.()：于分组，可以将一组字符作为一个整体进行匹配。