微服务——网关登录校验(一)

1.网关登录校验

微服务中的网关登录校验是微服务架构中常见的一种安全机制，用于在请求到达微服务之前，对用户的身份进行验证，确保只有合法的用户才能访问相应的服务。

在微服务架构中，每个微服务都是独立部署的，它们之间不共享数据。因此，如果每个微服务都进行登录校验，不仅会导致重复工作，还会增加系统的复杂性和安全风险（如每个微服务都需要知道JWT的秘钥）。网关作为所有微服务的入口，负责接收和转发请求，因此将登录校验放在网关层面进行，可以大大简化系统的设计和实现，同时提高安全性。

1.1网关登录思路分析

登录是基于JWT来实现的，校验JWT的算法复杂，而且需要用到秘钥。如果每个微服务都去做登录校验，这就存在着两大问题：

每个微服务都需要知道JWT的秘钥，不安全
每个微服务重复编写登录校验代码、权限校验代码，麻烦

既然网关是所有微服务的入口，一切请求都需要先经过网关。我们完全可以把登录校验的工作放到网关去做，这样之前说的问题就解决了：

只需要在网关和用户服务保存秘钥
只需要在网关开发登录校验功能

此时，登录校验的流程如图：

不过，这里存在几个问题：

网关路由是配置的，请求转发是Gateway内部代码，我们如何在转发之前做登录校验？
网关校验JWT之后，如何将用户信息传递给微服务？
微服务之间也会相互调用，这种调用不经过网关，又该如何传递用户信息？

1.2.网关过滤器

登录校验必须在请求转发到微服务之前做，否则就失去了意义。而网关的请求转发是Gateway内部代码实现的，要想在请求转发之前做登录校验，就必须了解Gateway内部工作的基本原理。

网关请求处理流程：

如图所示：

客户端请求进入网关后由HandlerMapping对请求做判断，找到与当前请求匹配的路由规则（Route），然后将请求交给WebHandler去处理。
WebHandler则会加载当前路由下需要执行的过滤器链（Filter chain），然后按照顺序逐一执行过滤器（后面称为Filter）。
图中Filter被虚线分为左右两部分，是因为Filter内部的逻辑分为pre和post两部分，分别会在请求路由到微服务之前和之后被执行。
只有所有Filter的pre逻辑都依次顺序执行通过后，请求才会被路由到微服务。
微服务返回结果后，再倒序执行Filter的post逻辑。
最终把响应结果返回。

如图中所示，最终请求转发是有一个名为NettyRoutingFilter的过滤器来执行的，而且这个过滤器是整个过滤器链中顺序最靠后的一个。所以可以定义一个过滤器，在其中实现登录校验逻辑，并且将过滤器执行顺序定义到NettyRoutingFilter之前。

网关过滤器链中的过滤器有两种：

GatewayFilter：路由过滤器，作用范围比较灵活，可以是任意指定的路由Route.
GlobalFilter：全局过滤器，作用范围是所有路由，不可配置。

其实GatewayFilter和GlobalFilter这两种过滤器的方法签名完全一致：

/**
 * 处理请求并将其传递给下一个过滤器
 * @param exchange 当前请求的上下文，其中包含request、response等各种数据
 * @param chain 过滤器链，基于它向下传递请求
 * @return 根据返回值标记当前请求是否被完成或拦截，chain.filter(exchange)就放行了。
 */
Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain);

FilteringWebHandler在处理请求时，会将GlobalFilter装饰为GatewayFilter，然后放到同一个过滤器链中，排序以后依次执行。

Gateway中内置了很多的GatewayFilter，详情可以参考官方文档：

Spring Cloud Gatewayhttps://docs.spring.io/spring-cloud-gateway/docs/3.1.7/reference/html/#gatewayfilter-factories

Gateway内置的GatewayFilter过滤器使用起来非常简单，无需编码，只要在yaml文件中简单配置即可。而且其作用范围也很灵活，配置在哪个Route下，就作用于哪个Route.

例如，有一个过滤器叫做AddRequestHeaderGatewayFilterFacotry，顾明思议，就是添加请求头的过滤器，可以给请求添加一个请求头并传递到下游微服务。

使用的使用只需要在application.yaml中这样配置：

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: test_route
        uri: lb://test-service
        predicates:
          -Path=/test/**
        filters:
          - AddRequestHeader=key, value # 逗号之前是请求头的key，逗号之后是value

如果想要让过滤器作用于所有的路由，则可以这样配置：

spring:
  cloud:
    gateway:
      default-filters: # default-filters下的过滤器可以作用于所有路由
        - AddRequestHeader=key, value
      routes:
      - id: test_route
        uri: lb://test-service
        predicates:
          -Path=/test/**

1.3自定义过滤器

无论是GatewayFilter还是GlobalFilter都支持自定义，只不过编码方式、使用方式略有差别。

1.3.1自定义GatewayFilter

自定义GatewayFilter不是直接实现GatewayFilter，而是实现AbstractGatewayFilterFactory。最简单的方式是这样的：

@Component
public class PrintAnyGatewayFilterFactory extends AbstractGatewayFilterFactory<Object> {
    @Override
    public GatewayFilter apply(Object config) {
        return new GatewayFilter() {
            @Override
            public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
                // 获取请求
                ServerHttpRequest request = exchange.getRequest();
                // 编写过滤器逻辑
                System.out.println("过滤器执行了");
                // 放行
                return chain.filter(exchange);
            }
        };
    }
}

注意：该类的名称一定要以GetwayFilterFactory为后缀。

然后在yaml配置中这样使用：

spring:
  cloud:
    gateway:
      default-filters:
            - PrintAny # 此处直接以自定义的GatewayFilterFactory类名称前缀类声明过滤器

另外，这种过滤器还可以支持动态配置参数，不过实现起来比较复杂，示例：


@Component
public class PrintAnyGatewayFilterFactory // 父类泛型是内部类的Config类型
                extends AbstractGatewayFilterFactory<PrintAnyGatewayFilterFactory.Config> {

    @Override
    public GatewayFilter apply(Config config) {
        // OrderedGatewayFilter是GatewayFilter的子类，包含两个参数：
        // - GatewayFilter：过滤器
        // - int order值：值越小，过滤器执行优先级越高
        return new OrderedGatewayFilter(new GatewayFilter() {
            @Override
            public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
                // 获取config值
                String a = config.getA();
                String b = config.getB();
                String c = config.getC();
                // 编写过滤器逻辑
                System.out.println("a = " + a);
                System.out.println("b = " + b);
                System.out.println("c = " + c);
                // 放行
                return chain.filter(exchange);
            }
        }, 100);
    }

    // 自定义配置属性，成员变量名称很重要，下面会用到
    @Data
    static class Config{
        private String a;
        private String b;
        private String c;
    }
    // 将变量名称依次返回，顺序很重要，将来读取参数时需要按顺序获取
    @Override
    public List<String> shortcutFieldOrder() {
        return List.of("a", "b", "c");
    }
        // 返回当前配置类的类型，也就是内部的Config
    @Override
    public Class<Config> getConfigClass() {
        return Config.class;
    }

}

然后在yaml文件中使用：

spring:
  cloud:
    gateway:
      default-filters:
            - PrintAny=1,2,3 # 注意，这里多个参数以","隔开，将来会按照shortcutFieldOrder()方法返回的参数顺序依次复制

上面这种配置方式参数必须严格按照shortcutFieldOrder()方法的返回参数名顺序来赋值。

还有一种用法，无需按照这个顺序，就是手动指定参数名：

spring:
  cloud:
    gateway:
      default-filters:
            - name: PrintAny
              args: # 手动指定参数名，无需按照参数顺序
                a: 1
                b: 2
                c: 3

1.3.2自定义GlobalFilter

自定义GlobalFilter则简单很多，直接实现GlobalFilter即可，而且也无法设置动态参数：

@Component
public class PrintAnyGlobalFilter implements GlobalFilter, Ordered {
    @Override
    public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
        // 编写过滤器逻辑
        System.out.println("未登录，无法访问");
        // 放行
        // return chain.filter(exchange);

        // 拦截
        ServerHttpResponse response = exchange.getResponse();
        response.setRawStatusCode(401);
        return response.setComplete();
    }

    @Override
    public int getOrder() {
        // 过滤器执行顺序，值越小，优先级越高
        return 0;
    }
}