什么是网关路由

1.认识网关

网关（Gateway）和路由（Router）是两个相关但不同的概念。

一、网关（Gateway）

定义
- 网关是一个网络节点，它充当了不同网络之间的连接点。可以将其看作是一个网络的 “大门”，用于在不同的网络（如本地网络和外部互联网、两个不同的局域网等）之间传递数据。
- 例如，在一个企业内部网络连接到互联网时，防火墙设备通常就充当网关。它接收来自内部网络的请求，将这些请求转发到互联网，并将互联网返回的数据再转发回内部网络。
功能
- 协议转换：不同的网络可能使用不同的网络协议。网关能够在这些不同协议之间进行转换。比如，内部网络可能使用 IPX/SPX 协议，而外部网络使用 TCP/IP 协议，网关可以把基于 IPX/SPX 协议的数据包转换为 TCP/IP 协议的数据包，反之亦然。
- 数据转发：网关会根据数据包的目的地址决定数据的流向。当它收到一个数据包时，会查看数据包的目标网络地址，然后将其转发到相应的网络。
- 安全过滤：网关可以作为安全控制点，对进出网络的数据进行过滤。它可以阻止某些非法的或具有潜在威胁的网络流量进入或离开网络。例如，网关可以配置访问控制列表（ACL），只允许特定 IP 地址或端口号的流量通过。

二、路由（Router）

定义
- 路由器是一种网络设备，用于在多个网络（可以是相同类型的网络，也可以是不同类型的网络）之间转发数据包。它通过维护路由表来决定数据包的转发路径。
- 例如，在一个大型企业网络中有多个部门的局域网，路由器可以将不同部门局域网之间的数据进行转发，并且还可以将这些局域网连接到互联网。
功能
- 路径选择：路由器的核心功能是根据路由表选择最佳的路径来转发数据包。路由表包含了网络地址、子网掩码、下一跳地址等信息。当路由器收到一个数据包时，它会查看数据包的目的地址，然后在路由表中查找最佳的转发路径。例如，一个数据包要从本地网络发送到另一个远程网络，路由器会根据网络拓扑和链路状态等因素，选择一条最优的路径（如最短路径或者带宽最高的路径等）将数据包转发出去。
- 网络互联：路由器能够将不同的网络连接在一起。它可以连接局域网（LAN）和广域网（WAN），或者连接多个不同的局域网。比如，一个小型办公室网络通过路由器连接到互联网服务提供商（ISP）的网络，从而实现办公室内部的计算机与互联网的连接。
- 隔离广播域：路由器可以隔离广播域。在一个局域网中，广播消息会被发送到局域网中的所有设备。但是，当通过路由器连接不同的网络时，广播消息不会被路由器转发到其他网络，除非进行特殊配置。这有助于减少网络中的广播流量，提高网络的性能。

现在，微服务网关就起到同样的作用。前端请求不能直接访问微服务，而是要请求网关：

网关可以做安全控制，也就是登录身份校验，校验通过才放行
通过认证后，网关再根据请求判断应该访问哪个微服务，将请求转发过去

在SpringCloud当中，提供了两种网关实现方案：

Netflix Zuul：早期实现，目前已经淘汰
SpringCloudGateway：基于Spring的WebFlux技术，完全支持响应式编程，吞吐能力更强

课堂中我们以SpringCloudGateway为例来讲解，官方网站：

Docshttps://b11et3un53m.feishu.cn/wiki/UMgpwmmQKisWBIkaABbcwAPonVf#S1FjdzW92oKZCJxLgs3cKmW9nUK

2.快速入门

接下来，我们先看下如何利用网关实现请求路由。由于网关本身也是一个独立的微服务，因此也需要创建一个模块开发功能。大概步骤如下：

创建网关微服务
引入SpringCloudGateway、NacosDiscovery依赖
编写启动类
配置网关路由

2.1.创建项目

首先，我们要在hmall下创建一个新的module，命名为hm-gateway，作为网关微服务：

2.2.引入依赖

在hm-gateway模块的pom.xml文件中引入依赖：

<?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 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <parent>
        <artifactId>hmall</artifactId>
        <groupId>com.heima</groupId>
        <version>1.0.0</version>
    </parent>
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>

    <artifactId>hm-gateway</artifactId>

    <properties>
        <maven.compiler.source>11</maven.compiler.source>
        <maven.compiler.target>11</maven.compiler.target>
    </properties>
    <dependencies>
        <!--common-->
        <dependency>
            <groupId>com.heima</groupId>
            <artifactId>hm-common</artifactId>
            <version>1.0.0</version>
        </dependency>
        <!--网关-->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-gateway</artifactId>
        </dependency>
        <!--nacos discovery-->
        <dependency>
            <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactId>
        </dependency>
        <!--负载均衡-->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-loadbalancer</artifactId>
        </dependency>
    </dependencies>
    <build>
        <finalName>${project.artifactId}</finalName>
        <plugins>
            <plugin>
                <groupId>org.springframework.boot</groupId>
                <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
            </plugin>
        </plugins>
    </build>
</project>

2.3.启动类

在hm-gateway模块的com.hmall.gateway包下新建一个启动类：

2.4.配置路由

接下来，在hm-gateway模块的resources目录新建一个application.yaml文件，内容如下：

server:
  port: 8080
spring:
  application:
    name: gateway
  cloud:
    nacos:
      server-addr: 192.168.150.101:8848
    gateway:
      routes:
        - id: item # 路由规则id，自定义，唯一
          uri: lb://item-service # 路由的目标服务，lb代表负载均衡，会从注册中心拉取服务列表
          predicates: # 路由断言，判断当前请求是否符合当前规则，符合则路由到目标服务
            - Path=/items/**,/search/** # 这里是以请求路径作为判断规则
        - id: cart
          uri: lb://cart-service
          predicates:
            - Path=/carts/**
        - id: user
          uri: lb://user-service
          predicates:
            - Path=/users/**,/addresses/**
        - id: trade
          uri: lb://trade-service
          predicates:
            - Path=/orders/**
        - id: pay
          uri: lb://pay-service
          predicates:
            - Path=/pay-orders/**

3.路由过滤

路由规则的定义语法如下：

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
        - id: item
          uri: lb://item-service
          predicates:
            - Path=/items/**,/search/**

其中routes对应的类型如下：

是一个集合，也就是说可以定义很多路由规则。集合中的RouteDefinition就是具体的路由规则定义，其中常见的属性如下：

四个属性含义如下：

id：路由的唯一标示
predicates：路由断言，其实就是匹配条件
filters：路由过滤条件，后面讲
uri：路由目标地址，lb://代表负载均衡，从注册中心获取目标微服务的实例列表，并且负载均衡选择一个访问。

这里我们重点关注predicates，也就是路由断言。SpringCloudGateway中支持的断言类型有很多：

名称	说明	示例
After	是某个时间点后的请求	- After=2037-01-20T17:42:47.789-07:00[America/Denver]
Before	是某个时间点之前的请求	- Before=2031-04-13T15:14:47.433+08:00[Asia/Shanghai]
Between	是某两个时间点之前的请求	- Between=2037-01-20T17:42:47.789-07:00[America/Denver], 2037-01-21T17:42:47.789-07:00[America/Denver]
Cookie	请求必须包含某些cookie	- Cookie=chocolate, ch.p
Header	请求必须包含某些header	- Header=X-Request-Id, \d+
Host	请求必须是访问某个host（域名）	- Host=.somehost.org,.anotherhost.org
Method	请求方式必须是指定方式	- Method=GET,POST
Path	请求路径必须符合指定规则	- Path=/red/{segment},/blue/**
Query	请求参数必须包含指定参数	- Query=name, Jack或者- Query=name
RemoteAddr	请求者的ip必须是指定范围	- RemoteAddr=192.168.1.1/24
weight	权重处理

4.网关登录校验

单体架构时我们只需要完成一次用户登录、身份校验，就可以在所有业务中获取到用户信息。而微服务拆分后，每个微服务都独立部署，不再共享数据。也就意味着每个微服务都需要做登录校验，这显然不可取。

4.1.鉴权思路分析

我们的登录是基于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：

暂时无法在飞书文档外展示此内容

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？

4.2.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。

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。如果我们能够定义一个过滤器，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，这就符合我们的需求了！

那么，该如何实现一个网关过滤器呢？

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。

注意：过滤器链之外还有一种过滤器，HttpHeadersFilter，用来处理传递到下游微服务的请求头。例如org.springframework.cloud.gateway.filter.headers.XForwardedHeadersFilter可以传递代理请求原本的host头到下游微服务。

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：

Docshttps://b11et3un53m.feishu.cn/wiki/UMgpwmmQKisWBIkaABbcwAPonVf#CbiqdfAlNoTXFCxAJeDcyiwenuc

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/**

5.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。

5.1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;
    }
}