Spring Cloud Gateway 的简单介绍和基本使用

小咪咪 2024-02-17 10:39 74阅读 0赞

## 前言 ##

本文主要对Spring Cloud Gateway进行简单的概念介绍，并通过多模块编程的方式进行一个简单的实操。

#### 文章目录 ####

*  前言
 *  1 什么是网关（概念）
 *  2 微服务中的网关
 *   *  2.1 问题1
     *  2.2 问题2
 *  3 网关作用
 *  4 Spring Cloud Gateway组成
 *  5 Spring Cloud Gateway基础使用
 *   *  5.1 父类pom.xml依赖
     *  5.2子模块Userservice
     *  5.3 子模块GatewayService
     *  5.4 实操1
     *  5.5 实操2
     *  5.6 注意事项
 *  6 断言类型

## 1 什么是网关（概念） ##

**网关是一种网络设备，它用于连接不同网络之间的数据传输**。它是在网络层级上工作的，能够将数据从一个网络传输到另一个网络。`网关可以是物理设备，如路由器，也可以是软件程序，如网络服务器`。

## 2 微服务中的网关 ##

在微服务架构中，网关的作用主要是用来作为客户端到内部服务端之间中间转发人，因为在微服务架构中，`后端服务基本上会被放在私网中，不对外开放地址的`，那么客户端身在远方不跟后端服务在一个私网中，是无法通过具体地址访问到后端服务的。

那么这个时候，就需要一个中间人作为连接二者的点，而这个中间人，在私网中，唯独他的IP对外开放，服务器多的情况下，这个中间人还需要额外做一份`请求分发`的工作，这个中间人我们专业一点就叫做：**网关**

### 2.1 问题1 ###

![在这里插入图片描述][8a2d0d0b6a6f45fd8abc6e13b3c62870.png] 问：这个时候可能会有朋友会问：客户端和服务端沟通不是可以通过OpenFeign+LoadBalancer吗？？？？

![在这里插入图片描述][7184fa86ad77464e894e4c72f27949e7.png] 答：现在的项目前后端分离项目比较多，我们后端是Java，OpenFeign+LoadBalancer的使用需要Jar包，但是我们前端（Vue、三剑客）语言并不能适配Jar包，所以就需要第三个人作为中间人，衔接前端客户端和后端服务端，而OpenFeign+LoadBalancer则作为后端中的通信使用，或者你可以理解访问过程为:`前端客户端->网关->后端客户端->后端服务端`  
![在这里插入图片描述][d1a5bd2ce53145e59370e70be4e1eef0.png_pic_center]

### 2.2 问题2 ###

![在这里插入图片描述][8a2d0d0b6a6f45fd8abc6e13b3c62870.png] 问：为什么不用Nginx这种反向代理作为中间人？

![在这里插入图片描述][7184fa86ad77464e894e4c72f27949e7.png] 答：在微服务架构中，你要部署很多个后端且独立存在，这就意味着我前脚在这台服务器上刚登录认证过，后脚我的请求到另一台服务器就被认为是未认证请求，这不就成了我的每一次请求都被提示未登录认证。而我们的网关可以统一认证处理，就实现一次登录，各服务端生效的效果，当然还不止这些效果，接下来便会逐一介绍。

## 3 网关作用 ##

*  **路由功能**：网关可以根据目标地址不同，选择最佳路径将请求从源地址发送到目标地址。
 *  **安全控制（统一鉴权）**：网关可以设置安全策略，对数据包进行检查和过滤，可以验证和授权网络数据包，并阻止未授权数据包访问。（防火墙是一种常用的网关设备，用于保护和过滤网络免收恶意攻击和未经授权的访问）
 *  **协议转换**：不同网络使用不同的通信协议，网关可以进行协议转换，使不同设备之间可以互相访问（例如：HTTP->HTTPS）
 *  **网络地址转换（NAT）**：网络地址转换，将内部私有IP地址转换为外部网络公共IP地址。

总而言之，网关是一个关键的网络设备，它起到连接不同网络之间的桥梁作用，使得数据能够在不同网络之间传输和交换。

## 4 Spring Cloud Gateway组成 ##

*  **路由（route）**：定义了请求应该被发往到哪个的服务端的目标地址，路由由路由ID、断言、目标URI、过滤器组成。通过配置多个路由器，可以实现不同请求的路由规则。
 *  **断言（Predicate）**：用于匹配请求的条件，请求匹配断言条件，则会被路由到对应的目标地址。断言可以基于请求的路径、请求头、请求参数等信息进行匹配。
 *  **过滤器（Filter）**：用于路由请求前后统一处理，如添加请求头、修改请求体等。

## 5 Spring Cloud Gateway基础使用 ##

下面我们通过多模块编程的方式演示Spring Cloud Gateway的使用，跳过创建过程，直接展示结果：  
![在这里插入图片描述][011f4fc5ffc14d2285147693fa3f5260.png_pic_center]

### 5.1 父类pom.xml依赖 ###

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
    <project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
             xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 https://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
        <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
        <groupId>com.example</groupId>
        <artifactId>Spring-Cloud-Gateway-Demo</artifactId>
        <version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
        <name>Spring-Cloud-Gateway-Demo</name>
        <description>Spring-Cloud-Gateway-Demo</description>
        <packaging>pom</packaging>
        <modules>
            <module>UserService</module>
            <module>GatewayService</module>
        </modules>
        <properties>
            <java.version>17</java.version>
            <project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding>
            <project.reporting.outputEncoding>UTF-8</project.reporting.outputEncoding>
            <spring-boot.version>3.0.2</spring-boot.version>
            <spring-cloud.version>2022.0.0</spring-cloud.version>
        </properties>
        <dependencies>
            <dependency>
                <groupId>org.springframework.boot</groupId>
                <artifactId>spring-boot-starter</artifactId>
            </dependency>
            <dependency>
                <groupId>org.springframework.boot</groupId>
                <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
                <scope>test</scope>
            </dependency>
        </dependencies>
        <dependencyManagement>
            <dependencies>
                <dependency>
                    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
                    <artifactId>spring-boot-dependencies</artifactId>
                    <version>${spring-boot.version}</version>
                    <type>pom</type>
                    <scope>import</scope>
                </dependency>
            </dependencies>
        </dependencyManagement>
        <build>
            <plugins>
                <plugin>
                    <groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
                    <artifactId>maven-compiler-plugin</artifactId>
                    <version>3.8.1</version>
                    <configuration>
                        <source>17</source>
                        <target>17</target>
                        <encoding>UTF-8</encoding>
                    </configuration>
                </plugin>
                <plugin>
                    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
                    <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
                    <version>${spring-boot.version}</version>
                    <executions>
                        <execution>
                            <id>repackage</id>
                            <goals>
                                <goal>repackage</goal>
                            </goals>
                        </execution>
                    </executions>
                </plugin>
            </plugins>
        </build>
    </project>

### 5.2子模块Userservice ###

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
    <project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
        xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 https://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
        <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
        <groupId>com.example</groupId>
        <artifactId>UserService</artifactId>
        <version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
        <name>UserService</name>
        <description>UserService</description>
        <parent>
            <groupId>com.example</groupId>
            <artifactId>Spring-Cloud-Gateway-Demo</artifactId>
            <version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
        </parent>
        <dependencies>
            <dependency>
                <groupId>org.springframework.boot</groupId>
                <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
            </dependency>
        </dependencies>
        <build>
            <plugins>
                <plugin>
                    <groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
                    <artifactId>maven-compiler-plugin</artifactId>
                    <version>3.8.1</version>
                    <configuration>
                        <source>17</source>
                        <target>17</target>
                        <encoding>UTF-8</encoding>
                    </configuration>
                </plugin>
                <plugin>
                    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
                    <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
                    <version>${spring-boot.version}</version>
                    <configuration>
                        <mainClass>com.example.userservice.UserServiceApplication</mainClass>
                        <skip>true</skip>
                    </configuration>
                    <executions>
                        <execution>
                            <id>repackage</id>
                            <goals>
                                <goal>repackage</goal>
                            </goals>
                        </execution>
                    </executions>
                </plugin>
            </plugins>
        </build>
    </project>

application.yml

server:
      port: 10086

controller代码

@RestController
    @RequestMapping("/user")
    public class UserControler {
        
    
        @RequestMapping("/getrandom")
        public String getRandom(){
        
            return "userservice:10086-"+new Random().nextInt(1000);
        }
    }

### 5.3 子模块GatewayService ###

Spring Cloud Gateway分为两个步骤：

1.  导入Gateway依赖（pom文件）
2.  设置网关规则（yml文件）

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
    <project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
             xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 https://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
        <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
        <groupId>com.example</groupId>
        <artifactId>GatewayService</artifactId>
        <version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
        <name>GatewayService</name>
        <description>GatewayService</description>
        <parent>
            <groupId>com.example</groupId>
            <artifactId>Spring-Cloud-Gateway-Demo</artifactId>
            <version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
        </parent>
        <dependencies>
            <dependency>
                <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
                <artifactId>spring-cloud-starter-gateway</artifactId>
            </dependency>
        </dependencies>
        <dependencyManagement>
            <dependencies>
                <dependency>
                    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
                    <artifactId>spring-cloud-dependencies</artifactId>
                    <version>${spring-cloud.version}</version>
                    <type>pom</type>
                    <scope>import</scope>
                </dependency>
            </dependencies>
        </dependencyManagement>
    
        <build>
            <plugins>
                <plugin>
                    <groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
                    <artifactId>maven-compiler-plugin</artifactId>
                    <version>3.8.1</version>
                    <configuration>
                        <source>17</source>
                        <target>17</target>
                        <encoding>UTF-8</encoding>
                    </configuration>
                </plugin>
                <plugin>
                    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
                    <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
                    <version>${spring-boot.version}</version>
                    <configuration>
                        <mainClass>com.example.gatewayservice.GatewayServiceApplication</mainClass>
                        <skip>true</skip>
                    </configuration>
                    <executions>
                        <execution>
                            <id>repackage</id>
                            <goals>
                                <goal>repackage</goal>
                            </goals>
                        </execution>
                    </executions>
                </plugin>
            </plugins>
        </build>
        <repositories>
            <repository>
                <id>spring-milestones</id>
                <name>Spring Milestones</name>
                <url>https://repo.spring.io/milestone</url>
                <snapshots>
                    <enabled>false</enabled>
                </snapshots>
            </repository>
        </repositories>
    
    </project>

application.yml

server:
      port: 8080
    
    spring:
      cloud:
        gateway:
          routes:
          - id: userservice #服务ID
            uri: http://localhost:10086 #目的地址路由
            predicates: #断言
              - Path=/user/** #断言匹配规则

### 5.4 实操1 ###

启动UserService和启动GatewayService  
![在这里插入图片描述][dac90326fab842cf8bc9862c2dc33cf8.png_pic_center]  
我们先正常访问UserService中的路由（http://localhost:10086/user/getrandom）  
结果：  
![在这里插入图片描述][bff9c5c3d4ec49b396ecf3edda0536d5.png_pic_center]

现在已经确认UserService是正常的，那么我们接下来就看看通过网关（http://localhost:8080/user/getrandom）能不能访问到它：

![在这里插入图片描述][80791b199e464b9d81e4701b8f9df4d2.png_pic_center]  
从中可以发现，我们的Gateway可以帮我们去完成请求转发到适合的服务端上。

### 5.5 实操2 ###

如果是对于多组的路由该如何编写GatewayService的application.yml呢？编写时又该注意什么？  
以下面为例进行说明：  
![在这里插入图片描述][4962a328cb884801927bff6d1a074a98.png_pic_center]

server:
      port: 8080
    
    spring:
      cloud:
        gateway:
          routes:
          - id: userservice
            uri: http://localhost:10086 #路由
            predicates:
              - Path=/user/**, /update/**
          - id: adminservice
            uri: http://localhost:9000
            predicates:
              - Path=/admin/**

照虎画猫，我们在创建adminservice子模块与/update/xxx服务

UpdateController类  
![在这里插入图片描述][a49cc3edb1e24064b9d1a98eaab25181.png_pic_center]

@RestController
    @RequestMapping("/update")
    public class UpdateController {
        
    
        @RequestMapping("/op")
        public String updateOrInsert(){
        
            return "updateOrInsert";
        }
    }

AdminService.AdminController  
![在这里插入图片描述][b82e65d4284a432c8547081a9b86cbde.png_pic_center]

@RestController
    @RequestMapping("/admin")
    public class AdminController {
        
    
        @RequestMapping("/getroles")
        public String getRoles(){
        
            return "AdminService:9000-admin";
        }
    }

下面就进行访问测试，网关能否正确应对多个请求的分发  
**http://localhost:8080/update/op （√）**  
![在这里插入图片描述][3cd198be04124472a2c0b84ac37db0db.png_pic_center]  
**http://localhost:8080/admin/getroles（√）**  
![在这里插入图片描述][812b636b048f4627a826a68c6e7b0183.png_pic_center]

> 补充：  
> 上面我们介绍了application.yml文件中对于数组的写法，而对于application.propeties编写方式如下
> 
>     server.port=9000
>     spring.cloud.gateway.routes[0].id=userservice
>     spring.cloud.gateway.routes[0].uri=http://localhost:10086
>     spring.cloud.gateway.routes[0].predicates[0]=Path=/user/**
>     spring.cloud.gateway.routes[0].predicates[1]=Path=/update/**
>     spring.cloud.gateway.routes[1].id=adminservice
>     spring.cloud.gateway.routes[1].uri=http://localhost:9000
>     spring.cloud.gateway.routes[1].predicates[0]=Path=/admin/**

### 5.6 注意事项 ###

细心的朋友可能已经发现了，在多模块项目中，我的SpringWeb依赖没有放到父模块pom中，而是放在子模块。

这是因为父类中添加SpringWeb依赖会导致全子类都使用，而我们的Spring Cloud Gateway是基于Reactive进行开发的，不能使用简单的Spring Web依赖，需要使用Spring Reactive Web依赖，但是Spring Cloud Gateway底层中已经包含了这个依赖，所以我们没有在GatewayService中导入Spring Reactive Web，在其他子模块中导入Spring web依赖的原因。  
![在这里插入图片描述][ebdb4aeeb0144f0fb6fcc1c760245a30.png_pic_center]  
假如我们错误的将Spring Web适用到Spring Cloud Gateway模块中，也会有error抛出，示例如下：  
![在这里插入图片描述][389890fbe8fb449faeda261a5c59a083.png_pic_center]  
错误中也告诉我们解决方式，要么在gateway中使用Spring Reactive Web要么吧Spring Web移除

## 6 断言类型 ##

Spring Cloud Gateway支持的断言类型目前有12种，包含以下这些：

1.  根据时间匹配（包含3中类型）  
    a. After：请求在指定时间之后才匹配  
    b. Before: 请求在指定时间之前才匹配  
    c. Between: 请求在指定时间中才匹配
2.  cookie：配置请求中的Cookie值
3.  Header：配置请求中的Header值
4.  Host：匹配请求头中的Host值
5.  Method：匹配请求头中的Method的值
6.  Path: 匹配请求路径
7.  Query： 匹配请求参数
8.  RemoteAddr：匹配请求的IP地址，支持IPV4和IPV6
9.  Weight：根据权重来分发请求，权重根据Group来计算  
    10.XForwardRemoteAddr：根据X-ForWord-For匹配

> 官方参考文档：  
> [https://docs.spring.io/spring-cloud-gateway/docs/current/reference/html/\#gateway-request-predicates-factories][https_docs.spring.io_spring-cloud-gateway_docs_current_reference_html_gateway-request-predicates-factories]

其中Cookie和Header方式的匹配需要配合正则表达式来使用

> 正则表达式

1.  `\w+`：匹配一个或多个字母、数字、下划线字符
2.  `\s+`：匹配一个或多个空白字符 (包括空格、制表符、换行符等）。
3.  `.*`：匹配任意字符(除了换行符) 零次或多次
4.  `.+`：匹配除了换行符之外的任意字符一次或多次。
5.  `[abc]`：匹配字符集中的任意一个字符，例如 \[abc\] 可以匹配a、b或c。
6.  `[^abc]`：匹配除了字符集中的任意字符之外的任意字符，例如\[^abc\] 可以匹配除了a、b和c之外的任意字符
7.  `^`：匹配字符串的开始位置
8.  `$`：匹配字符串的结束位置  
    9.`|`：表示"或”的意思，用于匹配多个模式中的任意一个10.(): 用10.`()`：于分组，可以将一组字符作为一个整体进行匹配。

END  希望对你有所帮助

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[https_docs.spring.io_spring-cloud-gateway_docs_current_reference_html_gateway-request-predicates-factories]: https://docs.spring.io/spring-cloud-gateway/docs/current/reference/html/#gateway-request-predicates-factories