.Net微服务实践（四）[网关]：Ocelot限流熔断、缓存以及负载均衡

.Net微服务实践（四）[网关]：Ocelot限流熔断、缓存以及负载均衡
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在上篇.Net微服务实践（三）[网关]：Ocelot配置路由和请求聚合中我们介绍了Ocelot的配置，主要特性路由以及服务聚合。接下来，我们会介绍Ocelot的限流、熔断、缓存以及负载均衡。

限流

我们先来看限流的配置

Reroute节点中的配置如下：
```
{
      "DownstreamPathTemplate": "/api/orders",
      "DownstreamScheme": "http",
      "DownstreamHostAndPorts": [
        {
          "Host": "localhost",
          "Port": 5001
        }
      ],
      "UpstreamPathTemplate": "/api/orders",
      "UpstreamHttpMethod": [ "Get" ],
      "RateLimitOptions": {
        "ClientWhitelist": [],
        "EnableRateLimiting": true,
        "Period": "10m",
        "PeriodTimespan": 3,
        "Limit": 1
      }
    }
```
GlobalConfiguration中的配置如下：
```
"GlobalConfiguration": {
    "BaseUrl": "http://localhost:5000",
    //限流
    "RateLimitOptions": {
      "QuotaExceededMessage": "您的请求量超过了配额1/10分钟",
      "HttpStatusCode": 999
    }
}
```
配置说明

在Reroute和GlobalConfiguration节点中添加了RateLimitOptions节点
- ClientWhitelist - 白名单，也就是不受限流控制的客户端
- EnableRateLimiting - 是否开启限流
- Period & Limit - 在一段时间内允许的请求次数
- PeriodTimespan - 客户端的重试间隔数，也就是客户端间隔多长时间可以重试
- QuotaExceededMessage - 限流以后的提示信息
- HttpStatusCode - 超出配额时，返回的http状态码
示例说明
客户端在10分钟之内只允许请求一次http://localhost:5000/api/orders，在请求之后3秒钟之后可以重试

验证

修改配置，运行示例程序,

访问http://localhost:5000/api/orders,第一次可以正常获取返回结果，再次访时，显示"您的请求量超过了配额1/10分钟, 并且response状态码是999

PeriodTimespan的验证

修改Period为1s, 修改PeriodTimespan为10，这样当前的配置是1秒中允许一个请求，10秒后才能重试。再次运行示例程序。

访问http://localhost:5000/api/orders,第一次可以正常获取返回结果，等待两秒，再次访问，大家想一下，这个时候，会不会返回正常结果(已经过了两秒)。这时还是返回999，为什么？因为尽管配额上是允许的，但是因为配置是客户端10秒以后才能重试，而这时只等待了2秒，所以还是返回999.

熔断

Ocelot的熔断使用了Polly来实现，在OcelotGateway项目添加Polly包

注入Polly
```
services
        .AddOcelot()
        .AddPolly();
```
修改配置
```
{
     "DownstreamPathTemplate": "/api/orders",
     "DownstreamScheme": "http",
     "DownstreamHostAndPorts": [
       {
         "Host": "localhost",
         "Port": 5001
       }
     ],
     "UpstreamPathTemplate": "/api/orders",
     "UpstreamHttpMethod": [ "Get" ],
     "QoSOptions": {
       "ExceptionsAllowedBeforeBreaking": 2,
       "DurationOfBreak": 5000,
       "TimeoutValue": 2000
     }
   }
```
配置说明

在Reroute节点中添加了QoSOptions节点
- ExceptionsAllowedBeforeBreaking - 在熔断之前允许的异常次数
- DurationOfBreak - 熔断时长，单位毫秒
- TimeoutValue - 请求超时设置, 单位毫秒
示例说明

当访问http://localhost:5000/api/orders出现2次异常后，服务熔断5秒，如果服务响应超过2秒，也触发熔断条件

验证
- 场景一：服务宕机
  
  修改配置,只启动网关，不启动oder api，访问http://localhost:5000/api/orders,第一次有响应耗时，返回500，第二次也有响应耗时，返回500. 第三次则快速返回503 Service Unavalible，服务熔断了。
- 场景二：超时
  
  修改配置
  
  修改api/orders代码，等待3秒
```
// GET: api/orders
[Route("api/orders")]
[HttpGet]
public  IEnumerable<string> Get()
{
    Task.Delay(3000).Wait();
    return new string[] { "刘明的订单", "王天的订单" };
}
```
启动网关，启动order-api，访问http://localhost:5000/api/orders,返回503
- 场景三：服务正常响应，但是服务500 内部错误
  
  修改配置
  
  修改api/orders代码，抛出异常
```
// GET: api/orders
[Route("api/orders")]
[HttpGet]
public  IEnumerable<string> Get()
{
    throw new Exception("获取所有订单出错");
}
```
启动网关，启动order-api，访问http://localhost:5000/api/orders, 不触发熔断

缓存

缓存使用了CacheManageer来实现，添加CacheManager包
```
Install-Package Ocelot.Cache.CacheManager
```
注入缓存组件
```
services.AddOcelot()
        .AddCacheManager(x =>
        {
            x.WithDictionaryHandle();
        });
```
Ocelot.json配置文件修改
```
{
  "DownstreamPathTemplate": "/api/orders",
  "DownstreamScheme": "http",
  "DownstreamHostAndPorts": [
    {
      "Host": "localhost",
      "Port": 5001
    }
  ],
  "UpstreamPathTemplate": "/api/orders",
  "UpstreamHttpMethod": [ "Get" ],
  "FileCacheOptions": {
    "TtlSeconds": 60,
    "Region": "orders"
  }
}
```
缓存是根据 downstream service 的URL来缓存的
配置说明

在Reroute节点中添加了FileCacheOptions节点
- TtlSeconds - 缓存有效期，单位是秒
- Region - 缓存分区，可以通过调用后台Api 来清空一个region下的缓存
示例说明

当访问http://localhost:5000/api/orders后，结果会缓存60秒，在缓存有效期内即使原始的order api的返回结果发生变化，通过网关请求时，还是会返回缓存的结果。

验证
- 修改配置,只启动网关，启动oder api，访问http://localhost:5000/api/orders,返回的结果如下
```
"刘明的订单", "王天的订单"
```
- 修改api/orders, 重新启动api/orders
```
[Route("api/orders")]
[HttpGet]
public  IEnumerable<string> Get()
{
    return new string[] { "帅的订单", "我的订单" };
}
```
- 再次访问http://localhost:5000/api/orders, 这个时候是会返回什么结果呢？, 验证显示还是返回
```
"刘明的订单", "王天的订单"
```
因为结果被缓存了
- 等待2分钟，再访问http://localhost:5000/api/orders,这个时候是会返回什么结果呢？, 验证显示返回了新的结果
```
"帅的订单", "我的订单"
```
因为缓存有效期已经过了

Header转化

Ocelot允许在上游服务的request和下游服务的response的header中添加、替换信息

配置如下：
```
{
  "DownstreamPathTemplate": "/api/shopping-carts",
  "DownstreamScheme": "http",
  "DownstreamHostAndPorts": [
    {
      "Host": "localhost",
      "Port": 5001
    }
  ],
  "DownstreamHeaderTransform": {
    "devops": "rdc"
  },
  "UpstreamPathTemplate": "/api/shopping-carts",
  "UpstreamHttpMethod": [ "Get" ],
  "UpstreamHeaderTransform": {
    "lakin": "rdc",
    "CI": "msbuild, jenkins",
    "Location": "http://localhost:5001, {BaseUrl}"
  }

}
```
配置说明

在Reroute节点中添加了DownstreamHeaderTransform节点和UpstreamHeaderTransform节点
```
"DownstreamHeaderTransform": {
    "devops": "rdc"
  }
```
说明：在下游服务的response中添加一个header, key是devops, value是rdc
```
"UpstreamHeaderTransform": {
    "lakin": "rdc",
    "CI": "msbuild, jenkins",
    "Location": "http://localhost:5001, {BaseUrl}"
  }
```
- 添加header信息
  
  在上游服务的request中添加一个header, key是lakin, value是rdc
- 替换header信息
  
  在上游服务的request中，将key是CI的header, 其值由msbuild替换为jenkins
- 替换时使用placeholder
  
  在上游服务的request中，将key是Location的header, 其值由http://localhost:5001替换为{BaseUrl} placehokder
示例说明

当访问http://localhost:5000/api/orders后，结果会缓存60秒，在缓存有效期内即使原始的order api的返回结果发生变化，通过网关请求时，还是会返回缓存的结果。

验证
- 修改Order Service, 添加一个ShoppingCart api, 代码如下
```
// GET: api/shopping-carts
[Route("api/shopping-carts")]
[HttpGet]
public IEnumerable<string> Get()
{
    Console.WriteLine($"开始打印header信息");
    foreach (var item in this.Request.Headers)
    {
        Console.WriteLine($"{item.Key} - {item.Value}");
    }
    Console.WriteLine($"打印header信息完成");
    return new string[] { "洗发水", "无人机" };
}
```
- 启动网关、启动Order Service
- 使用Postman调用http://localhost:5000/api/shopping-carts, 在request中添加两个header项
```
    "CI": "msbuild",
    "Location": "http://localhost:5001"
```
- 发起请求
- 在Order Service的控制台，可以看到如下输出, 添加一个header项，替换两个header项的值
```
开始打印header信息CI
lakin - rdc
CI - jenkins
Location - http://localhost:5000
打印header信息完成
```
- 检查Postman中response的header信息，会发现添加了如下的header项
```
devops - rdc
```
HTTP方法转换

Ocelot允许在路由时转化HTTP方法
```
{
  "DownstreamPathTemplate": "/api/shopping-carts",
  "DownstreamScheme": "http",
  "DownstreamHttpMethod": "POST",
  "DownstreamHostAndPorts": [
    {
      "Host": "localhost",
      "Port": 5001
    }
  ],
  "UpstreamPathTemplate": "/api/shopping-carts",
  "UpstreamHttpMethod": [ "Get" ]
}
```
示例说明
上述示例中，将GET /api/shopping-carts 路由到 POST /api/shopping-carts, 将GET转换成了POST

适用场景：例如有些已经存在的的API，因为某些历史原因都是用POST，在通过网关对外提供服务时，就可以按照标准API进行转换

验证
- 当前GET /api/shopping-carts返回如下结果
```
"洗发水", "无人机"
```
- 我们在ShoppingCartController中添加一个新的POST API
```
[Route("api/shopping-carts")]
[HttpPost]
public string Post()
{
    return "添加商品到购物车成功";
}
```
- 运行网关和Order Service
- 访问GET http://localhost:5000/api/shopping-carts, 返回的结果如下，已经将GET转换成了POST
```
添加商品到购物车成功
```
负载均衡

Ocelot内置了负载均衡，我们先来看配置
```
{
     "DownstreamPathTemplate": "/api/orders",
     "DownstreamScheme": "http",
     "DownstreamHostAndPorts": [
       {
         "Host": "localhost",
         "Port": 5001
       },
       {
         "Host": "localhost",
         "Port": 6001
       }
     ],
     "UpstreamPathTemplate": "/api/orders",
     "UpstreamHttpMethod": [ "Get" ],
     "LoadBalancerOptions": {
       "Type": "RoundRobin"
     }
}
```
配置说明

在DownstreamHostAndPorts指指定多个服务地址

在Reroute节点中添加LoadBalancerOptions,这是负载均衡的配置节点，其中Type属性指定了负载均衡的算法, 它有如下几个值：
- LeastConnection – 将请求发往最空闲的那个服务器
- RoundRobin – 轮流发送
- NoLoadBalance – 总是发往第一个请求（如果配置了服务发现，则总是发往发现的第一个服务地址）
验证
- 启动网关
- 修改api/orders的代码，并启动Order Service
```
[Route("api/orders")]
[HttpGet]
public  IEnumerable<string> Get()
{
    return new string[] { "刘明的订单", "王天的订单" };
}
```
- 拷贝一份Order Service的副本,修改api/orders的代码，修改副本的启动端口为6001, 并启动Order Service
```
[Route("api/orders")]
[HttpGet]
public  IEnumerable<string> Get()
{
    return new string[] { "帅的订单", "我的订单" };
}
```
- 在Postman中调用GET http://localhost:5000/api/orders
第一次的结果是
```
"刘明的订单", "王天的订单"
```
第二次的结果是
```
"帅的订单", "我的订单"
```
第三次的结果是
```
"刘明的订单", "王天的订单"
```
注入/重写中间件

Ocelot本身是一组中间件，它也提供了方式来注入和重写其中的某些中间件：
- PreErrorResponderMiddleware - 在所有Ocelot中间件之前运行，允许用户在Ocelot管道运行之前和运行之后提供任何行为。
- PreAuthenticationMiddleware - 提供预身份认证逻辑，在身份认证中间件之前运行
- AuthenticationMiddleware - 覆写Ocelot中间件提供的身份认证逻辑
- PreAuthorisationMiddleware - 提供预授权逻辑，在授权中间件之前运行
- AuthorisationMiddleware - 覆写Ocelot中间件提供的授权逻辑
- PreQueryStringBuilderMiddleware - 在QueryString转换之前，提供预处理逻辑
下面是注入PreErrorResponderMiddleware中间件的代码示例:
```
//注入中间件
var configuration = new OcelotPipelineConfiguration
{
    PreErrorResponderMiddleware = async (ctx, next) =>
    {
        ctx.HttpContext.Request.Headers.Add("myreq", "ocelot-request");
        await next.Invoke();
    }
};
app.UseOcelot(configuration).Wait();
```
注意： Ocelot也是一组中间件，所以可以在Ocelot中间件之前，按常规方式添加任何中间件，但是不能在Ocelot中间件之后添加，因为Ocelot没有调用 next

后台管理

Ocelot提供了一组后台管理的API, 从前三篇文章可以看出，Ocelot主要也就是配置文件的管理，所以API主要也就是管理配置
- 获取管理后台的token
  
  POST {adminPath}/connect/token
- 获取配置
  
  GET {adminPath}/configuration
- 创建/修改配置
  
  POST {adminPath}/configuration
- 删除缓存
  
  DELETE {adminPath}/outputcache/{region}
最后

本篇我们介绍了Ocelot的限流、熔断、缓存、负载均衡以及其他一些特性。到目前为止，Ocelot的基本配置和功能都已经介绍完了。接下里我们会结合consul来介绍服务发现，以及Ocelot和Consul的集成。.Net微服务实践（五）[服务发现]：Consul介绍和环境搭建

示例代码下载地址： https://github.com/lcyhjx/ocelot-demo/tree/master
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 初识模块
原文地址：https://www.cnblogs.com/lcyhjx/p/12687152.html

.Net微服务实践（四）[网关]：Ocelot限流熔断、缓存以及负载均衡

限流

熔断

缓存

Header转化

HTTP方法转换

负载均衡

注入/重写中间件

后台管理

最后