Gateway网关

1、微服务网关的基本介绍

不同的微服务一般会有不同的网络地址，客户端在访问这些微服务时必须记住几十甚至几百个地址，这对于客户端方来说太复杂也难以维护，如果让客户端直接与各个微服务通讯，可能会有很多问题：

1. 客户端会请求多个不同的服务，需要维护不同的请求地址，增加开发难度
2. 在某些场景下存在跨域请求的问题
3. 加大身份认证的难度，每个微服务需要独立认证

因此，我们需要一个微服务网关，介于客户端与服务器之间的中间层。所有的外部请求都会先经过微服务网关，客户端只需要与网关交互，只知道一个网关地址即可。

网关是介于客户端和服务器端之间的中间层，所有的外部请求都会先经过网关这一层。也就是说，API 的实现方更多地只需要考虑业务逻辑，而安全、性能、监控可以交由网关来完成，这样既提高业务灵活性又不缺安全性。

微服务网关是一个服务器，是系统对外的唯一入口。网关封装了系统内部架构，为外部客户端提供一个定制的 API。API 网关方式的核心要点是，所有的客户端和消费端都通过统一的网关接入微服务，在网关层处理所有的非业务功能。通常，网关也是提供REST/HTTP 的访问 API。服务端通过 API-GW 注册和管理服务。

1.1、使用微服务网关的优点

网关具有的职责，如身份验证、监控、负载均衡、缓存、请求分片与管理、静态响应处理。当然，最主要的职责还是与“外界联系”。

使用网关的优点：

1. 安全 。只有网关系统对外进行暴露，微服务可以隐藏在内网，通过防火墙保护。
2. 易于监控。可以在网关收集监控数据并将其推送到外部系统进行分析。
3. 易于认证。可以在网关上进行认证，然后再将请求转发到后端的微服务，而无须在每个微服务中进行认证。
4. 减少了客户端与各个微服务之间的交互次数。
5. 易于统一授权。

微服务网关就是一个系统，通过暴露该微服务网关系统，方便我们进行相关的鉴权，安全控制，日志统一处理，易于监控的相关功能。

1.2、常见的网关实现方式

常见的实现微服务网关的技术有以下：

1. Nginx。 使用Nginx的反向代理和负载均衡可实现对api服务器的负载均衡及高可用。
2. zuul。Zuul 是 Netflix 出品的一个基于 JVM 路由和服务端的负载均衡器。Netflix开源，功能丰富，使用JAVA开发，易于二次开发；需要运行在web容器中，如Tomcat。但是缺乏管控，无法动态配置；依赖组件较多；处理Http请求依赖的是Web容器，性能不如Nginx；
3. spring cloud gateway。gateway 是spring 出品的 基于spring 的网关项目，集成断路器，路径重写，性能比Zuul好。

2、搭建gateway网关服务

创建一个以 springboot 作为模板的 gateway 模块，引入nacos服务发现和gateway依赖，如下：

<!--nacos服务注册发现依赖-->
<dependency>
    <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactId>
</dependency>

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

然后在配置文件 application.yml 中配置服务基本信息、nacos地址、路由等即可。

路由配置包括：

1. 路由id：路由的唯一标示
2. 路由目标（uri）：路由的目标地址，http代表固定地址，lb代表根据服务名负载均衡
3. 路由断言（predicates）：判断路由的规则
4. 路由过滤器（filters）：对请求或响应做处理

如下：

server:
  port: 10010
spring:
  application:
    name: gateway
  cloud:
    nacos:
      server-addr: localhost:8848 # Nacos地址
    gateway:
      routes:
        - id: user-service 　　# 路由标示，必须唯一
          # uri: http://127.0.0.1:8081 # 路由的目标地址。也可以通过http的写成固定地址，但不推荐使用
          uri: lb://userservice # 路由的目标地址。lb就是负载均衡的意思，后面跟服务名称
          predicates: # 路由断言，判断请求是否符合规则
            - Path=/user/** # 路径断言，判断路径是否是以/user开头，如果是则符合
        - id: order-service
          uri: lb://orderservice
          predicates:
            - Path=/order/**

启动该服务，可以在 nacos 注册中心中查看到该服务，如下：

然后外部服务即可直接通过访问网关来访问微服务，而无需直接访问微服务的地址，如下通过直接访问 http://localhost:10010/order/101 即可访问到 order-service 的服务，网关会自动将匹配到的路由转发至对应的服务中，并且会自动实现负载均衡。

2.1、路由断言工厂（Route Predicate Factory）

我们在配置文件中写的断言规则只是字符串，这些字符串会被 Predicate Factory（断言工厂） 读取并处理，转变为路由判断的条件。例如 Path=/user/** 是按照路径匹配，这个规则是由rg.springframework.cloud.gateway.handler.predicate.PathRoutePredicateFactory 类来处理的，像这样的断言工厂在SpringCloudGateway还有十几个。

Spring提供了11种基本的Predicate工厂，如下：

示例：

spring:
  application:
    name: gateway
  cloud:
    nacos:
      server-addr: localhost:8848 # Nacos地址
    gateway:
      routes:
        - id: order-service
          uri: lb://orderservice
          predicates:
            - Path=/order/**
            - After=2022-04-20T15:35:08.721398+08:00[Asia/Shanghai]

上面的路由断言意思是必须匹配 /order/ 路径，并且只有在 2022-04-20 日期后才能匹配成功正常访问，必须同时满足条件才能正常访问到服务，否则无法访问，接口会报 404。

可参考官网：https://docs.spring.io/spring-cloud-gateway/docs/current/reference/html/#gateway-request-predicates-factories

2.2、路由过滤器工厂（GatewayFilter）

GatewayFilter 是网关中提供的一种过滤器，可以对进入网关的请求和微服务返回的响应做处理。

Spring提供了31种不同的路由过滤器工厂。例如：

示例，比如我们通过路由过滤器来配置所有进入某个服务，比如 userservice 服务的请求都自动添加一个请求头：X-Request-red=blue。只需在配置 gateway 服务的配置文件中添加以下配置即可，如下：

spring:
  application:
    name: gateway
  cloud:
    nacos:
      server-addr: localhost:8848 # Nacos地址
    gateway:
      routes:
        - id: user-service 
          uri: lb://userservice 
          predicates: 
            - Path=/user/** 
          filters: # 过滤器
            - AddRequestHeader=X-Request-red, blue # 添加请求头

由此，所有通过 gateway 网关发往 userservice 的请求都会自动添加 X-Request-red=blue 请求头，在 userservice 服务中可以通过参数获取到该请求头数据。

上面的过滤器配置是针对了某个具体的服务，如果要对所有的路由都生效，则可以将过滤器工厂写到 default 下。格式如下：

spring:
  application:
    name: gateway
  cloud:
    nacos:
      server-addr: localhost:8848 # Nacos地址
    gateway:
      routes:
        - id: user-service 
          uri: lb://userservice 
          predicates: 
            - Path=/user/** default-filters: # 默认过滤器，会对所有的路由请求都生效
        - AddRequestHeader=X-Request-red, blue # 添加请求头

可参考官网：https://docs.spring.io/spring-cloud-gateway/docs/current/reference/html/#gatewayfilter-factories

2.3、全局过滤器（GlobalFilter）

全局过滤器（GlobalFilter）与 GatewayFilter 的 default-filters 的作用类似，也是处理一切进入网关的请求和微服务响应，对所有路由都生效。区别在于 GatewayFilter 通过配置定义，只能处理一些比较简单的逻辑，而 GlobalFilter 的逻辑通过代码实现，可以自定义复杂逻辑。

要想实现全局过滤器需要实现 GlobalFilter 接口：

public interface GlobalFilter {
   /**
    *  处理当前请求，有必要的话通过{@link GatewayFilterChain}将请求交给下一个过滤器处理
    *
    * @param exchange 请求上下文，里面可以获取Request、Response等信息 
    * @param chain 用来把请求委托给下一个过滤器 
    * @return {@code Mono<Void>} 返回标示当前过滤器业务结束   
   */
   Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain);
}

示例，我们定义一个全局过滤器，拦截所有的请求，判断请求的参数中是否有 authorization，并且参数值是否为admin，如果是则放行，否则拦截该请求。

我们在 gateway 服务中创建一个类，通过该类实现 GlobalFilter 接口即可，如下：

import org.springframework.cloud.gateway.filter.GatewayFilterChain;
import org.springframework.cloud.gateway.filter.GlobalFilter;
import org.springframework.core.Ordered;
import org.springframework.http.HttpStatus;
import org.springframework.http.server.reactive.ServerHttpRequest;
import org.springframework.stereotype.Component;
import org.springframework.util.MultiValueMap;
import org.springframework.web.server.ServerWebExchange;
import reactor.core.publisher.Mono;

@Order(0)
@Component
public class AuthorizeFilter implements GlobalFilter{
    @Override
    public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
        // 1.获取请求参数
        ServerHttpRequest request = exchange.getRequest();
        MultiValueMap<String, String> params = request.getQueryParams();
        // 2.获取参数中的 authorization 参数
        String auth = params.getFirst("authorization");
        // 3.判断参数值是否等于 admin
        if ("admin".equals(auth)) {
            // 4.是，放行
            return chain.filter(exchange);
        }
        // 5.否，拦截
        // 5.1.设置状态码
        exchange.getResponse().setStatusCode(HttpStatus.UNAUTHORIZED);   //这里设置了HttpStatus.UNAUTHORIZED状态码，即401，如果请求的参数不满足时将会返回401
        // 5.2.拦截请求
        return exchange.getResponse().setComplete();
    }
}

2.4、过滤器的执行顺序（defaultFilter、路由过滤器、GlobalFilter）

请求在进入网关后会碰到三类过滤器：当前路由的过滤器、DefaultFilter、GlobalFilter。在请求匹配到路由后，会将 当前路由过滤器、DefaultFilter、GlobalFilter，合并到同一个过滤器链（集合）中，通过比较它们之间的 order 值大小进行排序，值越小越先执行，以此来依次执行每个过滤器。

• 每一个过滤器都必须指定一个int类型的order值，order值越小，优先级越高，执行顺序越靠前。
• GlobalFilter 通过实现 Ordered 接口，或者添加 @Order 注解来指定 order 值；但是路由过滤器和 defaultFilter 的 order 则由 Spring 自动指定，默认是按照声明顺序从1递增，比如 defaultFilter 下有多个过滤器，则从上至下默认从1开始递增，如果 filters 下定义了多个过滤器，同样从上至下默认从1开始递增

• 当不同类型之间的过滤器的 order 值大小一样时，会按照 defaultFilter > 路由过滤器 > GlobalFilter 的顺序执行。

3、服务网关解决跨域问题

跨域问题：浏览器禁止请求的发起者与服务端发生跨域ajax请求，请求被浏览器拦截的问题。网关处理跨域采用的是 CORS 方案，只需要简单配置即可实现，如下：

spring:
  application:
    name: gateway
  cloud:
    nacos:
      server-addr: localhost:8848 # Nacos地址
    gateway:
      # gateway的全局跨域请求配置
      globalcors:
        add-to-simple-url-handler-mapping: true # 解决options请求被拦截问题
        corsConfigurations:
          '[/**]':  # 匹配的路由
            allowedHeaders: "*"  # 允许在请求中携带的头信息
            allowedOrigins: "*"  # 允许哪些网站的跨域请求。也可以通过数组的方式来只指定一些特定的网站
            allowCredentials: true  # 是否允许携带cookie
            allowedMethods: "*"  # 允许的跨域ajax的请求方式。也可以通过数组的方式来只指定一些特定的请求方式
            maxAge: 360000 # 跨域检测的有效期