Spring Cloud Gateway详细介绍以及实现动态路由

一. 简介

Spring Cloud Gateway
This project provides a libraries for building an API Gateway on top of Spring WebFlux or Spring WebMVC. Spring Cloud Gateway aims to provide a simple, yet effective way to route to APIs and provide cross cutting concerns to them such as: security, monitoring/metrics, and resiliency.

该项目提供了一个用于在 Spring WebFlux 或 Spring WebMVC 之上构建 API 网关的库。 Spring Cloud Gateway 旨在提供一种简单而有效的方法来路由到 API 并为其提供横切关注点，例如：安全性、监控/指标和弹性。

其中核心的路由功能我们可能需要动态更新例如说某个服务的名称改变后需要动态调整它路由

二. gateway的路由使用

gateway 路由的使用也比较简单

java配置类方式

@SpringBootApplication
public class GatewayApplication {
	@Bean
	public RouteLocator customRouteLocator(RouteLocatorBuilder builder) {
		return builder.routes()
			.route("path_route", r -> r.path("/get")
				.uri("http://httpbin.org"))
			.route("host_route", r -> r.host("*.myhost.org")
				.uri("http://httpbin.org"))
			.route("rewrite_route", r -> r.host("*.rewrite.org")
				.filters(f -> f.rewritePath("/foo/(?<segment>.*)", "/${segment}"))
				.uri("http://httpbin.org"))
			.route("hystrix_route", r -> r.host("*.hystrix.org")
				.filters(f -> f.hystrix(c -> c.setName("slowcmd")))
				.uri("http://httpbin.org"))
			.route("hystrix_fallback_route", r -> r.host("*.hystrixfallback.org")
				.filters(f -> f.hystrix(c -> c.setName("slowcmd").setFallbackUri("forward:/hystrixfallback")))
				.uri("http://httpbin.org"))
			.route("limit_route", r -> r
				.host("*.limited.org").and().path("/anything/**")
				.filters(f -> f.requestRateLimiter(c -> c.setRateLimiter(redisRateLimiter())))
				.uri("http://httpbin.org"))
			.build();
	}
}

yaml配置文件方式
如下配置标识匹配 cookie 的 mycookie 属性如果属性值正则匹配mycookievalue的话则进行转发到 https://example.org

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: after_route
        uri: https://example.org
        predicates:
        - name: Cookie
          args:
            name: mycookie
            regexp: mycookievalue

我们可以通过使用路由断言工厂和 gateway filter 工厂来作为规则来进行路由命中判断

三. Route Predicate Factories

gateway自带的断言类也有很多种，我们可以通过简单地方式就进行使用

Spring Cloud Gateway 将路由作为 Spring WebFlux HandlerMapping 基础设施的一部分进行匹配。 Spring Cloud Gateway 包含许多内置的路由断言工厂。所有这些断言都匹配 HTTP 请求的不同属性。您可以将多个路由断言工厂与逻辑 and 语句组合起来。

The After Route Predicate Factory

After 路由断言工厂采用一个参数，即日期时间（这是一种 java ZonedDateTime）。此谓词匹配指定日期时间之后发生的请求。以下示例配置后路由谓词：

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: after_route
        uri: https://example.org
        predicates:
        - After=2017-01-20T17:42:47.789-07:00[America/Denver]

The Before Route Predicate Factory

Before 路由断言工厂采用一个参数，即日期时间（这是一种 java ZonedDateTime）。此谓词匹配在指定日期时间之前发生的请求。以下示例配置 before 路由谓词：

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: before_route
        uri: https://example.org
        predicates:
        - Before=2017-01-20T17:42:47.789-07:00[America/Denver]

The Between Route Predicate Factory

Between 路由断言工厂采用两个参数：datetime1 和 datetime2，它们是 java ZonedDateTime 对象。此谓词匹配在 datetime1 之后和 datetime2 之前发生的请求。 datetime2 参数必须位于 datetime1 之后。以下示例配置了 Between 路由谓词：

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: between_route
        uri: https://example.org
        predicates:
        - Between=2017-01-20T17:42:47.789-07:00[America/Denver], 2017-01-21T17:42:47.789-07:00[America/Denver]

The Cookie Route Predicate Factory

Cookie 路由谓词工厂采用两个参数：cookie 名称和正则表达式（这是一个 Java 正则表达式）。此谓词匹配具有给定名称且其值与正则表达式匹配的 cookie。以下示例配置 cookie 路由谓词工厂：

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: cookie_route
        uri: https://example.org
        predicates:
        - Cookie=chocolate, ch.p

此路由匹配具有名为“chocolate”的 cookie 的请求，该 cookie 的值与 ch.p 正则表达式匹配。

The Header Route Predicate Factory

Header 路由断言工厂采用两个参数，即 header 和 regexp（这是一个 Java 正则表达式）。此谓词与具有给定名称且其值与正则表达式匹配的标头匹配。以下示例配置标头路由断言：

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: header_route
        uri: https://example.org
        predicates:
        - Header=X-Request-Id, \d+

如上路由将会撇皮请求具有名为 X-Request-Id 的标头且其值与 \d+ 正则表达式匹配（即，它具有一位或多位数字的值），则此路由匹配。

The Host Route Predicate Factory

匹配host的断言

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: host_route
        uri: https://example.org
        predicates:
        - Host=**.somehost.org,**.anotherhost.org

The Path Route Predicate Factory

匹配路径的路由断言

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: path_route
        uri: https://example.org
        predicates:
        - Path=/red/{segment},/blue/{segment}

如果请求路径为/red/1 或/red/1/ 或/red/blue 或/blue/green，则此路由匹配。

RemoteAddr 、XForwardedRemoteAddr 等断言都与之类似

The Weight Route Predicate Factory

Weight 路由谓词工厂有两个参数：组和权重（一个 int）。权重按每组计算。以下示例配置权重路由断言：

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: weight_high
        uri: https://weighthigh.org
        predicates:
        - Weight=group1, 8
      - id: weight_low
        uri: https://weightlow.org
        predicates:
        - Weight=group1, 2

该路由会将约 80% 的流量转发到 Weighthigh.org，将约 20% 的流量转发到 Weightlow.org

四. GatewayFilter Factories

路由过滤器允许以某种方式修改传入的 HTTP 请求或传出的 HTTP 响应。路由过滤器的范围仅限于特定路由。 Spring Cloud Gateway 包含许多内置的 GatewayFilter Factory。
这个类似于过滤器，例如说打印请求日志，权限校验等也作为路由的条件判断的一种例如说修改路径或者重写请求路径等

RewritePath GatewayFilter Factory

RewritePath GatewayFilter 工厂采用路径正则表达式参数和替换参数。这使用 Java 正则表达式来灵活地重写请求路径。以下清单配置了 RewritePath GatewayFilter：

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: rewritepath_route
        uri: https://example.org
        predicates:
        - Path=/red/**
        filters:
        - RewritePath=/red/?(?<segment>.*), /$\{segment}

对于 /red/blue 的请求路径，这会在发出下游请求之前将路径设置为 /blue。请注意，由于 YAML 规范，$ 应替换为 $\。

StripPrefix GatewayFilter Factory

StripPrefix GatewayFilter 工厂采用一个参数，parts。 parts 参数指示在向下游发送请求之前要从请求中剥离的路径中的部分数量。以下清单配置了 StripPrefix GatewayFilter：

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: nameRoot
        uri: https://nameservice
        predicates:
        - Path=/name/**
        filters:
        - StripPrefix=2

当通过网关向 /name/blue/red 发出请求时，对 nameservice 发出的请求类似于 nameservice/red。

==

五. Global Filters

GlobalFilter 接口与 GatewayFilter 具有相同的签名。这些是有条件地应用于所有路由的特殊过滤器。

组合全局过滤器和网关过滤器排序

当请求与路由匹配时，过滤 Web 处理程序会将 GlobalFilter 的所有实例和 GatewayFilter 的所有特定于路由的实例添加到过滤器链中。这个组合的过滤器链由 org.springframework.core.Ordered 接口排序，您可以通过实现 getOrder() 方法来设置。

六. 动态路由

路由规则主要存放于配置文件或者配置类中配置类中的方式需要对源码有所了解，这里我们直接使用最简单的配置文件方式
我们使用nacos作为注册中心和配置中心
同时使用spring-cloud-alibabba的依赖来集成nacos

<dependency>
   <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
   <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactId>
</dependency>

<dependency>
   <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
   <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-config</artifactId>
</dependency>

配置路由配置文件示例


spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
       - id: activityRoute                       
         uri: lb://activity-service      
         predicates:
          - Path=/activity-service/**       
         filters:
          - StripPrefix=1

uri: lb://activity-service
这是目标服务的地址,lb表示使用负载均衡的方式获取服务实例。activity-service是在服务注册中心注册的服务名称。

这段路由规则含义如下:
当请求路径匹配 /activity-service/** 时,该请求会被路由到 activity-service 服务实例。
在路由请求之前,会从请求路径中去除 /activity-service 前缀,然后将剩余路径发送给服务实例。

上述就实现了gateway的路由转发功能
接下来就是动态刷新了

好消息是当我们集成spring cloud alibaba-nacos组件时默认开启了自动刷新
官方文档地址： https://github.com/alibaba/spring-cloud-alibaba/blob/2022.x/spring-cloud-alibaba-examples/nacos-example/readme.md#more-configuration-items
在这里插入图片描述
所以当我们动态改变路由的配置的时也会触发到nacos的配置更新，然后 springcloud gateway 会加载到变更后的路由配置即完成了动态刷新功能

七. 优化点

根据第6六部分内容，我们已经实现了路由的动态刷新功能，但是一般生产环境上会有很多配置，我们为了避免影响到线上其他的配置最好将配置区分开来，推荐作法，我们新建一个文件例如 gateway-service-routes.yaml 然后在主配置中引用从而实现配置的分离
springboot 中引入nacos配置

注意当nacos server开启鉴权后，导入config时没有加账号密码则配置加载不到，报错信息非常不明显，因此很容易造成 gateway加载路由规则失败

spring:
  cloud:
    nacos:
      # nacos-server地址
      serverAddr: 127.0.0.1:8848
      # nacos-server开启了鉴权后需要账号密码 
      username: 'nacos'
      # nacos-server开启了鉴权后需要账号密码 
      password: 'nacos'
  config:
    import:
 	#导入gateway的路由配置 并开启刷新 
      - nacos:gateway-service-routes.yaml?refresh=true&group=DEFAULT_GROUP

八. 坑点

当开启locator.enabled 配置时

# Flag that enables DiscoveryClient gateway integration.
spring.cloud.gateway.discovery.locator.enabled=true

gateway会默认生成基于注册的服务名的路由规则
这时候我们在自定义路由匹配的路径和默认生成的路由路径那么就会到我们自定义的路由失效

源码参见: org.springframework.cloud.gateway.discovery.DiscoveryClientRouteDefinitionLocator

@Bean
@ConditionalOnProperty(name = "spring.cloud.gateway.discovery.locator.enabled")
public DiscoveryClientRouteDefinitionLocator   			    discoveryClientRouteDefinitionLocator(
		ReactiveDiscoveryClient discoveryClient, 
			DiscoveryLocatorProperties properties) {
	return new DiscoveryClientRouteDefinitionLocator(discoveryClient, properties);
}

最终在DiscoveryClientRouteDefinitionLocator 类中创建了路由规则
源码参见： org.springframework.cloud.gateway.discovery.DiscoveryClientRouteDefinitionLocator#getRouteDefinitions

@Override
public Flux<RouteDefinition> getRouteDefinitions() {

	SpelExpressionParser parser = new SpelExpressionParser();
	Expression includeExpr = parser.parseExpression(properties.getIncludeExpression());
	Expression urlExpr = parser.parseExpression(properties.getUrlExpression());

	Predicate<ServiceInstance> includePredicate;
	if (properties.getIncludeExpression() == null || "true".equalsIgnoreCase(properties.getIncludeExpression())) {
		includePredicate = instance -> true;
	}
	else {
		includePredicate = instance -> {
			Boolean include = includeExpr.getValue(evalCtxt, instance, Boolean.class);
			if (include == null) {
				return false;
			}
			return include;
		};
	}

	return serviceInstances.filter(instances -> !instances.isEmpty()).flatMap(Flux::fromIterable)
			.filter(includePredicate).collectMap(ServiceInstance::getServiceId)
			// remove duplicates
			.flatMapMany(map -> Flux.fromIterable(map.values())).map(instance -> {
				RouteDefinition routeDefinition = buildRouteDefinition(urlExpr, instance);

				final ServiceInstance instanceForEval = new DelegatingServiceInstance(instance, properties);

				for (PredicateDefinition original : this.properties.getPredicates()) {
					PredicateDefinition predicate = new PredicateDefinition();
					predicate.setName(original.getName());
					for (Map.Entry<String, String> entry : original.getArgs().entrySet()) {
						String value = getValueFromExpr(evalCtxt, parser, instanceForEval, entry);
						predicate.addArg(entry.getKey(), value);
					}
					routeDefinition.getPredicates().add(predicate);
				}

				for (FilterDefinition original : this.properties.getFilters()) {
					FilterDefinition filter = new FilterDefinition();
					filter.setName(original.getName());
					for (Map.Entry<String, String> entry : original.getArgs().entrySet()) {
						String value = getValueFromExpr(evalCtxt, parser, instanceForEval, entry);
						filter.addArg(entry.getKey(), value);
					}
					routeDefinition.getFilters().add(filter);
				}

				return routeDefinition;
			});
}

在 Spring Cloud Gateway 中,如果存在多个路由规则的断言路径相同,但是转发的 URL 不同,那么 Gateway 将根据路由定义的顺序来选择第一个匹配的路由规则。

具体来说,Spring Cloud Gateway 在匹配路由规则时,会按照路由定义的顺序进行匹配,一旦匹配到第一个符合条件的路由规则,就会停止匹配,并使用该路由规则进行请求转发。

那这个时候想让我们的自定义的路由生效只要两种方式

修改配置让默认的路由规则不生效（慎用）
修改order 让我们自定义的路由优先级最大就会先匹配到我们的路由了
示例如下

spring:
  cloud:
    gateway:
      discovery:
      	locator:
      	  # 默认会生成基于服务名称的路由规则
      	  enabled: true
      routes:
       - id: activity                       
         uri: lb://activity-service2    
         predicates:
          - Path=/activity-service/**       
         filters:
          - StripPrefix=1
         order: -1

activity-service 是我们的服务，因为开启了配置默认会生成一条路径为/activity-service/** 然后转发到lb://activity-service的路由这我们做了迁移需要将其转发lb://activity-service2 上故新增了此条路由，然后增加order属性值为-1 我们此条路由才会生效。

spring cloud gateway 官方配置说明文档： https://docs.spring.io/spring-cloud-gateway/reference/appendix.html

the end ！！！
good day