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初级程序员必须懂的微服务SpringCloud GateWay

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背景

Spring Cloud Gateway 的背景可以追溯到微服务架构的兴起和云计算的普及。微服务架构将应用程序拆分为小型、独立部署的服务，每个服务都专注于执行特定功能。这种架构提供了众多优势，如灵活性、可伸缩性和独立部署。然而，它也引入了一些挑战，包括服务发现、负载均衡、安全性、监控等问题。

在这个背景下，API 网关成为解决这些挑战的重要组件之一。API 网关充当了前端客户端和后端微服务之间的入口点，为微服务提供了一种集中式的、可管理的方式来处理请求。Spring Cloud Gateway 就是在这个背景下应运而生的。

一些背景信息包括：

  1. 微服务架构兴起: 微服务架构的流行导致了应用程序的拆分为多个微服务。每个微服务负责执行一个独立的功能，这样可以提高开发速度和应用程序的可伸缩性。

  2. 需求增加: 随着微服务数量的增加，需要一种机制来处理服务之间的通信、路由、安全性、监控和管理。

  3. 云计算和容器化: 云计算和容器化技术的兴起进一步增加了微服务架构的重要性。容器编排工具如 Kubernetes 提供了微服务的自动化部署和管理，需要强大的 API 网关来与这些环境集成。

  4. Spring Cloud 生态系统: Spring Cloud 是构建微服务应用程序的一套工具和框架的生态系统，它构建在 Spring 框架之上。Spring Cloud Gateway 是 Spring Cloud 生态系统的一部分，旨在解决微服务架构中的网关需求。

因此，Spring Cloud Gateway 的背景可以总结为对微服务架构中的通信和管理需求的响应，以及对更强大、灵活的 API 网关的需求，以便更好地管理和保护微服务。它在这个背景下成为了构建微服务架构的关键组件之一。

网关对比

在构建微服务架构或分布式系统时，选择合适的网关非常重要，因为它将直接影响到系统的性能、安全性和可维护性。以下是一些常见的网关，它们之间的比较：

  1. Spring Cloud Gateway：

    • 背景：Spring Cloud 生态系统的一部分，构建在 Spring 框架之上。
    • 优点：与 Spring Cloud 生态系统集成紧密，易于使用，可扩展性好，支持动态路由和自定义过滤器。
    • 适用场景：适合与 Spring Boot 和 Spring Cloud 应用程序一起使用的场景，特别是对于那些已经使用 Spring 技术栈的团队。

  2. Netflix Zuul：

    • 背景：Netflix 创建的网关，用于处理其大规模的微服务架构。
    • 优点：已经被广泛使用和测试，对微服务的负载均衡和路由有良好的支持。
    • 适用场景：适合大规模的微服务架构，但Netflix已宣布停止对Zuul的维护，建议迁移到Spring Cloud Gateway。

  3. NGINX：

    • 背景：高性能的开源反向代理服务器，也可以用作 API 网关。
    • 优点：非常高性能，支持负载均衡、缓存、SSL终止和灵活的路由配置。
    • 适用场景：适用于需要高性能和高可用性的环境，也可以用于作为传统Web服务器。

  4. Kong：

    • 背景：基于NGINX的API和微服务管理层。
    • 优点：强大的插件系统，支持认证、安全性、监控和限流等功能。
    • 适用场景：适用于需要强大插件支持的场景，例如在大规模和复杂的微服务体系结构中。

  5. Envoy：

    • 背景：由Lyft开发的高性能边缘和服务代理。
    • 优点：非常高性能，支持灵活的路由和负载均衡，可用于多种用途，包括网关、服务代理和边缘代理。
    • 适用场景：适用于需要高性能和灵活性的微服务和边缘代理场景。

选择合适的网关取决于您的具体需求和技术栈。考虑因素包括性能、可用性、安全性、扩展性、社区支持、易用性和已有技术栈。无论您选择哪个网关，都需要仔细考虑其配置和管理，以确保系统的可维护性和性能。

GateWay

官方文档：docs.spring.io/spring-clou…

Spring Cloud Gateway 是Spring Cloud的一个全新的API网关项目，目的是为了替换掉Zuul1，它基于Spring5.0 + SpringBoot2.0 + WebFlux（基于性能的Reactor模式响应式通信框架Netty，异步阻塞模型）等技术开发，性能于Zuul，官测试，Spring Cloud GateWay是Zuul的1.6倍 ，旨在为微服务架构提供种简单有效的统的API路由管理式。

  1. 可以与Spring Cloud Discovery Client（如Eureka）、Ribbon、Hystrix等组件配合使用，实现路由转发、负载均衡、熔断、鉴权、路径重写、志监控等
  2. Gateway还内置了限流过滤器，实现了限流的功能。
  3. 设计优雅，容易拓展

基本概念

路由（Route）是GateWay中最基本的组件之一，表示一个具体的路由信息载体，主要由下面几个部分组成：

  1. id：路由唯一标识，区别于其他的route
  2. url： 路由指向的目的地URL，客户端请求最终被转发到的微服务
  3. order： 用于多个Route之间的排序，数值越小越靠前，匹配优先级越高
  4. predicate：断言的作用是进行条件判断，只有断言为true，才执行路由
  5. filter: 过滤器用于修改请求和响应信息

核心流程

Spring Cloud Gateway 的核心流程涉及到请求的路由、过滤和代理，以下是其主要流程：

  1. 请求到达网关：

    • 客户端发起请求，将请求发送到 Spring Cloud Gateway。

  2. 匹配路由规则：

    • 网关根据请求的 URL、HTTP 方法、头部等信息，匹配到适合的路由规则。路由规则定义了请求的匹配条件以及目标微服务的地址。

  3. 应用过滤器：

    • 一旦匹配到路由规则，网关会依次应用与该规则相关的过滤器。过滤器可以用于执行各种操作，如身份验证、授权、请求修改、日志记录等。过滤器的执行顺序可以在配置中指定。

  4. 负载均衡：

    • 如果路由规则定义了多个后端微服务的实例，网关可以选择一个实例来将请求代理到。这通常涉及到负载均衡策略，以确保请求平均分配到不同的实例上。

  5. 路由请求到目标微服务：

    • 网关将请求路由到目标微服务的实例。这可能涉及到将请求的路径、查询参数等信息修改为适合目标微服务的形式。

  6. 目标微服务处理请求：

    • 目标微服务接收到请求后，执行相应的业务逻辑并生成响应。

  7. 返回响应：

    • 目标微服务生成响应后，将其返回给 Spring Cloud Gateway。

  8. 应用响应过滤器：

    • 网关可以再次应用一组过滤器，这次是在响应返回之前。这些过滤器可以用于修改响应、添加响应头、记录日志等。

  9. 将响应返回给客户端：

    • 网关将最终的响应返回给发起请求的客户端。

在这个过程中，网关负责路由请求、执行过滤器操作、代理请求到目标微服务、处理响应，以及最终将响应返回给客户端。这个过程允许网关执行各种功能，包括安全性、负载均衡、日志记录、路由、熔断等，使其成为构建微服务架构中的重要组件。

引入父类依赖

Spring Cloud Gateway的父类POM（Project Object Model）通常引用了一些常用的Spring Boot和Spring Cloud依赖，以提供基本的功能和配置。请注意，这些依赖的版本可能会随着时间的推移而更新，所以建议根据您的项目需要查看最新的POM文件。

以下是一个示例Spring Cloud Gateway的父类POM中可能包含的一些常见依赖：

<dependencies>
    <!-- Spring Boot依赖 -->
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter</artifactId>
    </dependency>
    
    <!-- Spring Cloud依赖 -->
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
        <artifactId>spring-cloud-dependencies</artifactId>
        <version>版本号</version>
        <type>pom</type>
        <scope>import</scope>
    </dependency>

    <!-- Spring Cloud Gateway依赖 -->
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
        <artifactId>spring-cloud-starter-gateway</artifactId>
    </dependency>
</dependencies>

请注意，上述示例中的版本号应该被替换为您项目所需的Spring Cloud版本号。此外，您还可以根据项目的具体需求添加其他依赖，例如数据库连接池、日志记录、安全性等。总之，Spring Cloud Gateway的父类POM主要用于引入Spring Boot和Spring Cloud的基本依赖，以便您可以开始构建Gateway应用程序。

引入子类依赖

Spring Cloud Gateway的子类POM通常会根据您的项目需求引用特定的依赖。子类POM用于定义您的项目的依赖关系和配置，以满足您的特定用例。以下是一些可能包含在Spring Cloud Gateway子类POM中的常见依赖，具体的依赖会根据项目的要求而变化：

<dependencies>
    <!-- Spring Boot Starter依赖 -->
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
    </dependency>

    <!-- Spring Cloud Gateway依赖 -->
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
        <artifactId>spring-cloud-starter-gateway</artifactId>
    </dependency>

    <!-- 例如：添加Eureka服务注册与发现依赖（如果您的项目使用Eureka） -->
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
        <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-client</artifactId>
    </dependency>

    <!-- 例如：添加Spring Security依赖（如果需要安全性） -->
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-security</artifactId>
    </dependency>

    <!-- 例如：添加数据库连接池依赖（如果您的项目需要与数据库交互） -->
    <dependency>
        <groupId>com.zaxxer</groupId>
        <artifactId>HikariCP</artifactId>
    </dependency>
    
    <!-- 例如：添加日志依赖 -->
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-log4j2</artifactId>
    </dependency>
</dependencies>

上述示例中的依赖是一些常见的示例，具体的依赖会根据您的项目需要而变化。您可以根据以下因素自定义子类POM中的依赖：

  1. 项目的功能需求：您需要根据您的项目的功能需求添加特定的依赖，例如Spring Security、数据库连接池、消息队列等。

  2. 微服务架构：如果您的项目是基于微服务架构的，可能需要引入其他Spring Cloud组件，如服务注册与发现（Eureka、Consul等）、负载均衡（Ribbon）、断路器（Hystrix）等。

  3. 日志和监控：根据您的监控和日志记录需求，您可能需要引入监控和日志记录工具，如Spring Cloud Sleuth、Zipkin、ELK堆栈等。

  4. 安全性需求：如果您的应用程序需要身份验证和授权，您可能需要引入Spring Security以确保安全性。

总之，子类POM的依赖会根据项目的具体需求而变化，您需要根据您的项目的特定要求来配置它。

SpringCloud GateWay的yml配置

Spring Cloud Gateway的配置通常可以在YAML文件中进行。以下是一个简单的Spring Cloud Gateway的YAML配置示例：

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
        - id: example_route
          uri: https://example.com  # 要代理的目标URI
          predicates:
            - Path=/example/**  # 匹配的路径规则
          filters:
            - StripPrefix=1  # 过滤器，用于去掉请求前缀

server:
  port: 8080  # Gateway服务器的端口

在这个示例中：

  • spring.cloud.gateway.routes 定义了一条路由规则，包括路由的ID、目标URI、谓词（predicates）和过滤器（filters）。
  • predicates 根据请求的路径来匹配路由规则，这里使用 Path 谓词匹配以 /example/ 开头的路径。
  • filters 可以用于修改请求或响应，例如 StripPrefix 过滤器将会去掉请求的前缀。

您可以根据您的具体需求定义多个路由规则，并在YAML文件中列出它们。除了路由配置，您还可以在YAML文件中配置其他Spring Cloud Gateway属性，例如全局过滤器、超时设置、路由重试等。

请注意，以上只是一个简单的示例，实际的配置取决于您的项目需求和网关的复杂性。根据您的实际情况，您可能需要更多的配置选项以满足您的需求。配置文档和示例可以帮助您更深入地理解如何配置Spring Cloud Gateway。