微服务架构学习与思考(11)：开源 API 网关02-以 Java 为基础的 API 网关详细介绍

乎语百科 2022-10-21 20:20:37 372 0

上一篇关于网关的文章：

微服务架构学习与思考(10)：微服务网关和开源 API 网关01-以 Nginx 为基础的 API 网关详细介绍，介绍了为什么会有网关及以 Nginx 为基础的网关。

一、网关 zuul

zuul 网关使用 java 语言开发，是 Netflix 公司出品的开源网关。它是 SpringCloud 的组件之一。zuul 有 2 个大的版本：

zuul1：zuul1 wiki
zuul2：zuul2 wiki

1.1 zuul1 架构

zuul1 是基于 Servlet 构建的，采用的是阻塞和多线程方式，它一个线程处理一次连接。I/O 操作是通过从线程池中选择一个工作线程执行 I/O 来完成的，并且请求线程将阻塞，直到工作线程完成为止。工作线程在其工作完成时通知请求线程。如下图：

微服务架构学习与思考(11)：开源 API 网关02-以 Java 为基础的 API 网关详细介绍

(netflix blog: https://netflixtechblog.com/zuul-2-the-netflix-journey-to-asynchronous-non-blocking-systems-45947377fb5c)

这种处理线程模型，当后端API延迟增加或错误导致重试，线程数也会随之增加。这种情况发生时，就会给节点服务器带来麻烦，使服务器负载激增，为了消除这种麻烦，构建了限流机制（比如hystrix）保持系统的稳定。

zuul1 中网关功能怎么实现，在请求周期通过 Filter 实现，如下图：

微服务架构学习与思考(11)：开源 API 网关02-以 Java 为基础的 API 网关详细介绍

（from：https://github.com/Netflix/zuul/wiki/How-it-Works）

1.2 zuul2 架构

zuul2 对 zuul1 进行了重大的重构，采用异步和事件驱动模式处理程序。请求和响应的生命周期通过事件和回调机制来处理。没有像 zuul1 那样针对每个请求使用一个线程，不需要大量的线程成本，只需要一个文件描述符和一个监听器。而且像 zuul1 发生后端延迟和“重试风暴”，不是增加线程，zuul2 中是在队列中增加事件，这个开销比多个线程开销小得多。

微服务架构学习与思考(11)：开源 API 网关02-以 Java 为基础的 API 网关详细介绍

(netflix blog: https://netflixtechblog.com/zuul-2-the-netflix-journey-to-asynchronous-non-blocking-systems-45947377fb5c)

关于高性能网络IO编程模型，可以看我之前的文章，点击这里看文章

zuul2 网关中那么多功能是怎么实现的呢？是在请求周期（request cycle）中，通过 Filter 来处理实现。

微服务架构学习与思考(11)：开源 API 网关02-以 Java 为基础的 API 网关详细介绍

（from：https://github.com/Netflix/zuul/wiki/How-It-Works-2.0）

Filter：

Filter 过滤器是 zuul2 业务逻辑处理的核心，它可以在请求-响应周期的不同部分运行。分为 3 个 Filter：

Inbound Filters：Inbound 过滤器，在请求到源之前执行，可用于身份验证、路由和装饰请求等处理操作

Endpoint Filters：Endpoint 过滤器，可用于返回静态响应，否则内置的 ProxyEndpoint 过滤器会将请求路由到源。

Outbound Filters：Outbound 过滤器，请求处理之后执行，可用于度量、装饰处理之后的请求或增加自定义 header。

更多 zuul2 Filter 用法请查看 Filter wiki。

说明：在 zuul2 中编写 Filter，使用的是 groovy 语言，它可以动态更新，不需要重启服务器。

1.3 zuul2 特性

Core Features
Push Messaging

二、SpringCloud Gateway

2.1 介绍

Spring Cloud Gateway3.1.x 旨在提供一种简单而有效的方式路由到 API，并为它们它们提供横切关注，比如：安全、监控和弹性。

它是构建在 Spring 生态之上，包括 Spring5、Spring2 和 Project Reactor(Spring WebFlux)。

Spring WebFlux 框架底层使用了 Reactor 模式高性能通信框架 Netty。

官网：官网地址

github: github 地址

Spring Cloud Gateway 是用来替代 zuul 网关，因为 zuul2 开发进度落后。

2.2 Spring Cloud Gateway 特性

Features：

基于 Spring Framework 5、Project Reactor 和 Spring 2.0 构建
能够在任何请求属性上匹配路由
Predicates 和 Filters 作用于特定路由，易于编写的 Predicates 和 Filters
集成了断路器
集成了 Spring Cloud DiscoveryClient
很容易编写 Predicates 和 Filters
具备网关一些高级功能：动态路由、限流、路由重写

Spring Cloud Gateway 与 Eureka、Ribbon、Hystrix 等组件配合使用，实现路由转发、负载均衡、鉴权、熔断、路由重写、日志监控等功能。

Spring Cloud Gateway 中的重要概念：

(1) Filter（过滤器）

可以使用它来拦截和修改请求，并且对它的上文的响应进行处理。

(2) Route（路由）

网关配置的基本组成模块。一个 Route 模块由一个 ID，一个目标 URI，一组断言（Predicate）和一组过滤器（Filter）组成。如果断言为真，则路由匹配，目标 URI 会被访问。

（3）Predicate（断言）：

路由转发的判断条件，可以使用它来匹配来自 HTTP 请求的任何内容，例如修改请求方式、请求头内容、请求路径、请求参数等。如果匹配成功，则转发到相应的服务里。

Predicate 是路由的匹配条件，匹配之后，Filter 就对请求和响应进行精细化处理。有了这两个工具，再加上目标 URI 可以实现一个具体的路由，就可以对具体的路由进行处理操作。

2.3 Gateway 处理流程

流程图：

微服务架构学习与思考(11)：开源 API 网关02-以 Java 为基础的 API 网关详细介绍

客户端向 Spring Cloud Gateway 发出请求
Spring Cloud Gateway 通过 Gateway Handler Mapping 找到与请求相匹配的路由，将其发送到 Gateway Web Handler。
Gateway Web Handler 通过指定的过滤器链（Filter Chain）来处理请求，然后发送到实际的执行业务服务中，业务逻辑执行完后返回。
业务逻辑执行完成后，又经过了过滤器链（Filter Chain），这里又可以对执行完后的业务逻辑进行加工处理。

说明：过滤器链中的虚线分开过过滤器，是表示过滤器会在业务逻辑处理之前进行 Filter 或处理完之后在进行 Filter。

在请求转发到服务端前（Proied Service 前），可以进行 Filter 处理（上图中虚线左边部分），例如权限检查、参数效验、流量监控、协议转换等处理。

在服务端处理完业务逻辑后，也可以进行 Filter 处理（上图中虚线右边部分），例如修改响应头、日志输出、流量监控等处理。