springcloud gateway网关浅析

网关是微服务架构中非常重要的一个组件，在微服务应用中，客户端所有的请求都是先经过网关，然后再转发到具体的微服务上，客户端无需知道具体微服务的地址，知道网关的地址即可。下面对Spring Cloud GateWay网关进行简单的聊聊。

1、单体架构
在传统的springboot单体应用中，一般只有一个后端服务，如下

2、微服务架构
在springcloud微服务架构中，往往有多个微服务，这些微服务可能部署在不同的机器上，而且一个微服务可能会扩容成多个相同的微服务，组成微服务集群。

上面的情况下，会出现如下问题

• 添加鉴权：需要对每个微服务进行改造；
• 流量控制：需要对每个微服务进行改造；
• 跨域问题：需要对每个微服务进行改造；
• 安全问题：每个微服务需要暴露自己的Endpoint （ip+端口）给客户端；

痛点其实就是各个微服务都有一个入口，没有统一的入口，这时在客户端和服务器之间增加一个节点作为唯一的入口，这个就是网关。
多个微服务之间若需要进行通信，还需要用到远程调用组件了，如OpenFeign。

3、网关
应用场景，有三个节点：网关、客户端、服务端，其通信对话如下
网关：客户端你好，你可以访问我了，我可以将你想发给微服务的流量进行转发，微服务处理后再将结果饭给你；
客户端：网关你好，你没有赚差价吧？
网关：客户端你好，我可能会加些请求头，做下认证、鉴权、限流；
客户端：网关你好，微服务自己可以做吧？
网关：客户端你好，每个微服务都自己加，很麻烦了，也不统一呀；
服务端：网关你好，你会为微服务保密地址吗？
网关：服务端你好，当然会保密了，客户端只知道我网关的地址，不需要知道微服务的地址，只需要知道路由就行，剩下的交给我来转发；

4、Spring Cloud Gateway网关
gateway的工作流程如下

客户端的请求到达网关后，先经过断言Predicate判断，符合那个路由规则，转换映射后端的某个服务；然后经过过滤器链，对请求进行拦截，如添加请求头，参数校验等，最后再将请求转发到实际的后端服务；后端服务处理完成之后，将结果返回给网关，网关再次进行过滤，然后将结果返回给客户端。
断言配置的规则示例如下

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
        - id: route_order # 订单微服务路由规则
          uri: lb://order # 负载均衡，将请求转发到注册中心注册的order 服务
          predicates: # 断言
            - Path=/api/order/** # 如果前端请求路径包含 api/order，则应用这条路由规则
          filters: #过滤器
            - RewritePath=/api/(?<segment>.*),/$\{segment} # 将跳转路径中包含的api替换成空

        - id: route_member # 会员微服务路由规则
          uri: lb://member # 负载均衡，将请求转发到注册中心注册的 member 服务
          predicates: # 断言
            - Path=/api/member/** # 如果前端请求路径包含 api/member，则应用这条路由规则
          filters: #过滤器
            - RewritePath=/api/(?<segment>.*),/$\{segment} # 将跳转路径中包含的 api 替换成空
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其中uri: lb://member，标识将请求转发给member微服务，且支持负载均衡，lb是loadbalance的缩写。

5、Spring Cloud Gateway动态路由
微服务架构中，不会直接通过IP+端口的方式来访问微服务，而是通过服务名的方式来访问，这时引入了注册中心，多个微服务将自己注册到注册中心，这样注册中心就保存了微服务与IP+端口的映射信息。

动态路由就算添加一个微服务或者IP地址变了，网关都可以感知到，但是配置是不需要更新的，微服务的集群个数、IP和端口是动态可变的。
那么此时整合各个组件之后，整体的架构中请求的转发如下

客户端先将请求发送给Nginx，然后转发给网关，网关经过断言匹配到一个路由后，将请求进行过滤然后转发给知道uri，这个uri可以配置成微服务的名字，gateway网关从注册中心拉取注册表，就能知道服务名对应的IP+端口，若一个微服务部署了多台机器，则通过负载均衡进行请求的转发。

6、Spring Cloud Gateway过滤
gateway中的过滤器就是统一对请求和响应进行一些过滤操作，安装请求和响应分为两种：Pre类型和Post类型。

• Pre 类型：在请求被转发到微服务之前，对请求进行拦截和修改，例如参数校验、权限校验、流量监控、日志输出以及协议转换等操作。
• Post 类型：微服务处理完请求后，返回响应给网关，网关可以再次进行处理，例如修改响应内容或响应头、日志输出、流量监控等。

按作用范围也可以分为：全局过滤器和局部过滤器。

• GlobalFilter：全局过滤器，应用在所有路由上的过滤器；
• GatewayFilter：局部过滤器，应用在单个路由或一组路由上的过滤器。标红色表示比较常用的过滤器；

gateway网关也自带了很多过滤器，详细查看官网。
在gateway网关中做一个自定义的登录认证过滤器，如客户端登录时，将用户名和密码发送给网关，网关转发给认证服务器，如果账号密码正确，则拿到一个JWT token，然后客户端再访问应用服务时，先将请求发送给网关，网关统一做token认证，如果token符合条件，再将请求转发给应用服务，流程如下

实例
过滤器代码

@Component
public class AuthGlobalFilter implements GlobalFilter, Ordered {

    private AntPathMatcher antPathMatcher = new AntPathMatcher();

    @Override
    public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
        ServerHttpRequest request = exchange.getRequest();
        String path = request.getURI().getPath();
        String token = request.getHeaders().getFirst("token");
        if(!antPathMatcher.match("/login", path)) {
            if(StringUtils.isEmpty(token) || !"admin".equals(token)) {
                ServerHttpResponse response = exchange.getResponse();
                return out(response);
            }
        }
        //内部服务接口，不允许外部访问
        if(antPathMatcher.match("/**/inner/**", path)) {
            ServerHttpResponse response = exchange.getResponse();
            return out(response);
        }
        return chain.filter(exchange);
    }

    @Override
    public int getOrder() {
        return 0;
    }

    private Mono<Void> out(ServerHttpResponse response) {
        String message = "口令失效.";
        byte[] bits = message.getBytes(StandardCharsets.UTF_8);
        DataBuffer buffer = response.bufferFactory().wrap(bits);
        //指定编码，否则在浏览器中会中文乱码
        response.getHeaders().add("Content-Type", "application/json;charset=UTF-8");
        return response.writeWith(Mono.just(buffer));
    }
}
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