学习笔记—微服务—技术栈实践(2)—网关

什么是网关

  网关是一项围绕微服务的重要技术。当微服务多了，端口这些东西自然也就多了，那么也就是说，微服务的入口就多了，这样是相当难以管理的，因此，API网关的出现从某种方面来讲，就是为了解决这个问题。

  API网关内部封装了系统内部架构，为每个客户端提供了一个定制的API，由此实现成为一个微服务系统的唯一入口。

  换言之，通过网关，所有的客户端和消费端都需要通过统一的网关来接入微服务系统，在网关层来处理所有非业务相关的东西。比如身份验证、监控、负载均衡、缓存、限流熔断、协议转换等等。

  对于网关来说，要统筹后端服务，要分为数据平面和控制平面。数据平面主要是为了统一对外暴露后端服务的API等，而控制平面则是对后端服务做一个统一的管控和配置。

  对于网关来说，最核心的功能就是路由功能。通过路由功能将微服务网关的请求转发到目标微服务，在实际上的微服务架构中，网关可以结合着注册中心的动态服务发现技术来发现后端服务，也可以借助配置中心的动态配置来变更动态路由。比如网关是localhost:38888，A服务的端口是3001，B服务端口是3002，对于使用来说，要使用A、B两个服务，便需要通过调用localhost:3001和3002来实现，这样显示是复杂的，尤其是服务多了之后，但是当在网关配置好路由后，便可以通过localhost:38888/A访问A服务，通过localhost:38888/B访问B服务，这样就会方便许多。

  第二，对于网关来说，同样重要的还有负载均衡的功能，通过服务发现工具，通过如loadBalancer、轮询、IP地址哈希机制等方式来实现对于下游微服务的负载均衡。

  此外，网关还可以和权限模块，与Redis、OAuth2等技术相结合，实现对于微服务系统的整体统一鉴权，API网关是统一管理安全性的绝佳场所，可以将认证的部分抽取此处，使得后续的服务，只需要关注业务逻辑而无需关注认证等安全逻辑。

  网关还有一个作用，就是限流熔断，由于网关是统一的入口，对于一些由客户端访问次数和频率限制的服务来说，一些高并发请求下是要有限流需求的，网关要可以进行主动的熔断，来保护后端服务，确保前端用户的体验能够合理。

  此外，网关还可以对请求进行一些过滤，来实现一个黑白名单的功能，作为一种终端管理的选择。

  其他功能还有许多，于此不再一一叙述。可以说，网关对于微服务来说，是非常重要的一个组成部分。

常见的网关

  常见的网关有许多。

  首先，Nginx作为一个反向代理服务器，自然是可以作为一种网关来使用的。于此不再赘述。

  其次，对于Spring Cloud和Spring Cloud Alibaba这一套架构来说，Spring Cloud Gateway是一种相当重要的网关。后文进行详细阐述与实践。

  在此以外，还有比如Zuul等网关，性能各异、功能也各异，于此不再过多赘述。

Spring Cloud Gateway

  Spring Cloud Gateway 是由WebFlux + Netty + Reactor所实现的一种响应式的 API 网关。

  就其在Spring Cloud的定位来说，是为了取代如Netflix Zuul这样的老网关作为一个新一代的网关来使用的。

  比起上一代的网关，Spring Cloud Gateway的功能更强大、性能更强大、可拓展的点也更多。

  于后文介绍一个Gateway最基本的使用。并在这个基础上，对于动态路由、动态服务容错、IP黑白名单机制、鉴权等方面做一个详细的实践及阐述。

基本使用

  一个简单的Spring Gateway网关很好搭建，创建一个gateway-service模块。映入Spring-cloud Gateway依赖。

<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-gateway</artifactId>
</dependency>

  并添加合适的配置，配置网关的路由规则，包括路由路径、目标信息服务等等。比如如下一个配置

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
        - id: user-auth-service
          uri: http://localhost:19088
          predicates:
            - Path=/auth/**

  在该配置中，id是路由id，唯一的，uri是路由的目标地址，在没有加入注册中心之前，可以直接通过http这种路径路由，predicate是一个路由断言，判断请求是否符合路由规则，其下的path是要求请求路径以该path开头。

  配置完成后，启动项目，访问网关的路径，即可访问到目标服务。例如，在此，访问localhost:8080/auth/check_token的这个路径，便会被网关路由到19088的服务上并调用路径为/check_token的功能。

  至此，一个简单的Spring Cloud Gateway网关就搭建完成了。

  对于网关更复杂的使用，后续再进行详述。

  值得一提的是，断言predicate是用于定义请求匹配的条件，是很重要的，种类很多，Path只是一种，就是更具请求的路径来进行匹配。

- Path = /auth/**

  匹配路径为/auth/**的请求。

  Method是根据请求的HTTP方法进行匹配，比如：

- Method = GET

  匹配所有GET请求。

  Header是根据请求头进行匹配，比如：

- Header = X-Request-Id, \d+

  匹配所有请求头中包含X-Request-Id并且值为数字的请求。

  Query是根据请求参数进行匹配，比如：

- Query = key, value

  匹配所有请求参数中包含key并且值为value的请求。

  还有包括cookie的匹配等等，根据实际情况具体使用。此外，还可以通过AND将多个断言组合成一个逻辑条件来实现更为复杂的匹配，比如：

- Path=/auth/** AND Method=GET

  这个能同时匹配路径是/auth/**，同时是GET请求的请求。

  除了路由以外，网关的另一大关键内容过滤器放置于后续权限一节陈述。

总结

  对于微服务来说，网关几乎是不可或缺，必不可少的，通过网关，能够实现微服务业务与技术逻辑相解耦的一个重中之重。

  如果用较为简洁的语言来阐述网关，几乎就等同于路由转发+过滤器。路由转发就是其数据平面的工作而过滤器便是其控制平面的工作。

  由此，重要性，不言而喻。