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微服务之zuul网关

Java 更新时间:发布时间: 百科书网 趣学号
微服务之zuul网关 Zuul简介
ZUUL是Netflix开源的微服务网关,它可以和Eureka、Ribbon、Hystrix等组件配合使用,Zuul组件的核心是一系列的过滤器,这些过滤器可以完成以下功能:   
    动态路由:动态将请求路由到不同后端集群
    压力测试:逐渐增加指向集群的流量,以了解性能
    负载分配:为每一种负载类型分配对应容量,并弃用超出限定值的请求
    静态响应处理:边缘位置进行响应,避免转发到内部集群
    身份认证和安全: 识别每一个资源的验证要求,并拒绝那些不符的请求。		Spring Cloud对Zuul进行了整合和增强。

搭建Zuul网关服务器

(1)创建工程导入依赖

在IDEA中创建ZUUL网关工程 shop_zuul_server ,并添加响应依赖


    org.springframework.cloud
    spring-cloud-starter-netflix-zuul
    2.1.0.RELEASE

(2)编写启动类
创建启动类 ZuulServerApplication

@SpringBootApplication
@EnableZuulProxy // 开启Zuul的网关功能
public class ZuulServerApplication {
	public static void main(String[] args) {
		SpringApplication.run(ZuulServerApplication.class, args);
	}
}

@EnableZuulProxy : 通过 @EnableZuulProxy 注解开启Zuul网关功能

(3)编写配置
创建配置文件 application.yml ,并添加相应配置

server:
	port: 8080 #服务端口
spring:
	application:
		name: api-gateway #指定服务名
Zuul中的路由转发 基本
最直观的理解:“路由”是指根据请求URL,将请求分配到对应的处理程序。在微服务体系中,Zuul负责接收所有的请求。根据不同的URL匹配规则,将不同的请求转发到不同的微服务处理。
zuul:
 routes:
  product-service: # 这里是路由id,随意写
   path: /product-service/** # 这里是映射路径
   url: http://127.0.0.1:9002 # 映射路径对应的实际url地址
   sensitiveHeaders: #默认zuul会屏蔽cookie,cookie不会传到下游服务,这里设置为空则取消默认的黑名单,如果设置了具体的头信息则不会传到下游服务

只需要在application.yml文件中配置路由规则即可:

product-service:配置路由id,可以随意取名
url:映射路径对应的实际url地址
path:配置映射路径,这里将所有请求前缀为/product-service/的请求,转发到http://127.0.0.1:9002处理

配置好Zuul路由之后启动服务,在浏览器中输入 http://localhost:8080/productservice/product/1 ,即可访问到订单微服务。

面向服务的路由
	微服务一般是由几十、上百个服务组成,对于一个URL请求,最终会确认一个服务实例进行处理。如果对每个服务实例手动指定一个唯一访问地址,然后根据URL去手动实现请求匹配,这样做显然就不合
理。
	Zuul支持与Eureka整合开发,根据ServiceID自动的从注册中心中获取服务地址并转发请求,这样做的好处不仅可以通过单个端点来访问应用的所有服务,而且在添加或移除服务实例的时候不用修改Zuul的路由配置。

(1)添加Eureka客户端依赖


    org.springframework.cloud
    >spring-cloud-starter-netflix-eureka-client	

(2)开启Eureka客户端发现功能

@SpringBootApplication
@EnableZuulProxy // 开启Zuul的网关功能
@EnableDiscoveryClient
public class ZuulServerApplication {
public static void main(String[] args) {
	SpringApplication.run(ZuulServerApplication.class, args);
	}
}

(3)添加Eureka配置,获取服务信息

eureka:
 client:
  serviceUrl:
   defaultZone: http://127.0.0.1:8761/eureka/
   registry-fetch-interval-seconds: 5 # 获取服务列表的周期:5s
 instance:
  preferIpAddress: true
  ip-address: 127.0.0.1

(4)修改映射配置,通过服务名称获取

因为已经有了Eureka客户端,我们可以从Eureka获取服务的地址信息,因此映射时无需指定IP地址,而是通过服务名称来访问,而且Zuul已经集成了Ribbon的负载均衡功能。
#配置路由规则
zuul:
 routes:
  product-service: # 这里是路由id,随意写
   path: /product-service/** # 这里是映射路径
   serviceId: shop-service-product #配置转发的微服务名称

serviceId: 指定需要转发的微服务实例名称

依次启动Eureka,商品微服务,API网关,在浏览器上通过访问 http://localhost:8080/productservice/product/1 查看最终效果

简化的路由配置
在刚才的配置中,我们的规则是这样的:

zuul.routes..path=/xxx/** : 来指定映射路径。  是自定义的路由名
zuul.routes..serviceId=/product-service :来指定服务名。

而大多数情况下,我们的  路由名称往往和服务名会写成一样的。因此Zuul就提供了一种简化的配置语法: zuul.routes.=
上面的配置可以简化为一条:

zuul:
 routes:
  shop-service-product: /product-service/**
默认的路由规则
在使用Zuul的过程中,上面讲述的规则已经大大的简化了配置项。但是当服务较多时,配置也是比较繁琐的。因此Zuul就指定了默认的路由规则:

默认情况下,一切服务的映射路径就是服务名本身。
例如服务名为: shop-service-product ,则默认的映射路径就是: /shop-service-product/**
Zuul加入后的架构

Zuul中的过滤器 前言
通过之前的学习,我们得知Zuul它包含了两个核心功能:对请求的路由和过滤。其中路由功能负责将外部请求转发到具体的微服务实例上,是实现外部访问统一入口的基础;而过滤器功能则负责对请求的处理过程进行干预,是实现请求校验、服务聚合等功能的基础。其实,路由功能在真正运行时,它的路由映射和请求转发同样也由几个不同的过滤器完成的。所以,过滤器可以说是Zuul实现API网关功能最为核心的部件,每一个进入Zuul的HTTP请求都会经过一系列的过滤器处理链得到请求响应并返回给客户端。

那么接下来,我们重点学习的就是Zuul的第二个核心功能:过滤器。

请求到zuul网关后首先进入pre过滤器,然后到routing filters ,通过routing filters 真正去调用远程的服务origin server 然后远程服务响应到routing filters ,再到post,通过post filters响应数据到客户端,这中间哪一步出错了都会直接走到error filters。

ZuulFilter简介
Zuul 中的过滤器跟我们之前使用的 javax.servlet.Filter 不一样,javax.servlet.Filter 只有一种类型,可以通过配置 urlPatterns 来拦截对应的请求。而 Zuul 中的过滤器总共有 4 种类型,且每种类型都有对应的使用场景。

1. PRE:这种过滤器在请求被路由之前调用。我们可利用这种过滤器实现身份验证、在集群中选择请求的微服务、记录调试信息等。

2. ROUTING:这种过滤器将请求路由到微服务。这种过滤器用于构建发送给微服务的请求,并使用Apache HttpClient或Netfilx Ribbon请求微服务。

3. POST:这种过滤器在路由到微服务以后执行。这种过滤器可用来为响应添加标准的HTTPHeader、收集统计信息和指标、将响应从微服务发送给客户端等。

4. ERROR:在其他阶段发生错误时执行该过滤器。

Zuul提供了自定义过滤器的功能实现起来也十分简单,只需要编写一个类去实现zuul提供的接口。

public abstract ZuulFilter implements IZuulFilter{
    abstract public String filterType();
    abstract public int filterOrder();
    boolean shouldFilter();// 来自IZuulFilter
    Object run() throws ZuulException;// IZuulFilter
}
ZuulFilter是过滤器的顶级父类。在这里我们看一下其中定义的4个最重要的方法

1.shouldFilter :返回一个 Boolean 值,判断该过滤器是否需要执行。返true执行,返回false不执行。

2.run :过滤器的具体业务逻辑。

3.filterType :返回字符串,代表过滤器的类型。包含以下4种:
    pre :请求在被路由之前执行
    routing :在路由请求时调用
    post :在routing和errror过滤器之后调用
    error :处理请求时发生错误调用

4.filterOrder :通过返回的int值来定义过滤器的执行顺序,数字越小优先级越高。

生命周期

1.正常流程:
	请求到达首先会经过pre类型过滤器,而后到达routing类型,进行路由,请求就到达真正的服务提供者,执行请求,返回结果后,会到达post过滤器。而后返回响应。

2.异常流程:
	整个过程中,pre或者routing过滤器出现异常,都会直接进入error过滤器,再error处理完毕后,会将请求交给POST过滤器,最后返回给用户。
	如果是error过滤器自己出现异常,最终也会进入POST过滤器,而后返回。如果是POST过滤器出现异常,会跳转到error过滤器,但是与pre和routing不同的时,请求不会再到达POST过滤器了。
	
3.不同过滤器的场景:
	请求鉴权:一般放在pre类型,如果发现没有访问权限,直接就拦截了
	异常处理:一般会在error类型和post类型过滤器中结合来处理。
	服务调用时长统计:pre和post结合使用。

自定义过滤器

接下来我们来自定义一个过滤器,模拟一个登录的校验。基本逻辑:如果请求中有access-token参数,则认为请求有效,放行。

@Component
public class LoginFilter extends ZuulFilter{
    @Override
    public String filterType() {
        // 登录校验,肯定是在前置拦截
        return "pre";
    }
    @Override
    public int filterOrder() {
        // 顺序设置为1
        return 1;
    }
    @Override
    public boolean shouldFilter() {
        // 返回true,代表过滤器生效。
        return true;
    }
    @Override
    public Object run() throws ZuulException {
        // 登录校验逻辑。
        // 1)获取Zuul提供的请求上下文对象
        RequestContext ctx = RequestContext.getCurrentContext();
            // 2) 从上下文中获取request对象
        HttpServletRequest req = ctx.getRequest();
        // 3) 从请求中获取token
        String token = req.getParameter("access-token");
        // 4) 判断
        if(token == null || "".equals(token.trim())){
        // 没有token,登录校验失败,拦截
        ctx.setSendZuulResponse(false);
        // 返回401状态码。也可以考虑重定向到登录页。
        ctx.setResponseStatusCode(HttpStatus.UNAUTHORIZED.value());
    }
    // 校验通过,可以考虑把用户信息放入上下文,继续向后执行
    return null;
    }
}
RequestContext:用于在过滤器之间传递消息。它的数据保存在每个请求的ThreadLocal中。它用于存储请求路由到哪里、错误、HttpServletRequest、HttpServletResponse都存储在RequestContext中。RequestContext扩展了ConcurrentHashMap,所以,任何数据都可以存储在上下文中
Zuul网关存在的问题
在实际使用中我们会发现直接使用Zuul会存在诸多问题,包括:

1.性能问题:
	Zuul1x版本本质上就是一个同步Servlet,采用多线程阻塞模型进行请求转发。简单讲,每来一个请求,Servlet容器要为该请求分配一个线程专门负责处理这个请求,直到响应返回客户端这个线程才会被释放返回容器线程池。如果后台服务调用比较耗时,那么这个线程就会被阻塞,阻塞期间线程资源被占用,不能干其它事情。我们知道Servlet容器线程池的大小是有限制的,当前端请求量大,而后台慢服务比较多时,很容易耗尽容器线程池内的线程,造成容器无法接受新的请求。

2.不支持任何长连接,如websocket

zuul和gateway的区别
Zuul:
    使用的是阻塞式的 API,不支持长连接,比如 websockets。
    底层是servlet,Zuul处理的是http请求
    没有提供异步支持,流控等均由hystrix支持。
    依赖包spring-cloud-starter-netflix-zuul。
    
Gateway:
	Spring Boot和Spring Webflux提供的Netty底层环境,不能和传统Servlet容器一起使用,也不能打包成一个WAR包。
	依赖spring-boot-starter-webflux和/ spring-cloud-starter-gateway
	提供了异步支持,提供了抽象负载均衡,提供了抽象流控,并默认实现了RedisRateLimiter。
	
二、相同点:
    1、底层都是servlet
    2、两者均是web网关,处理的是http请求

三、不同点:
1、内部实现:
  gateway对比zuul多依赖了spring-webflux,在spring的支持下,功能更强大,内部实现了限流、负载均衡等,扩展性也更强,但同时也限制了仅适合于Spring Cloud套件zuul则可以扩展至其他微服务框架中,其内部没有实现限流、负载均衡等。
2、是否支持异步
  zuul仅支持同步
  gateway支持异步。理论上gateway则更适合于提高系统吞吐量(但不一定能有更好的性能),最终性能还需要通过严密的压测来决定
3、框架设计的角度
  gateway具有更好的扩展性,并且其已经发布了2.0.0的RELESE版本,稳定性也是非常好的
4、性能
  WebFlux 模块的名称是 spring-webflux,名称中的 Flux 来源于 Reactor 中的类 Flux。Spring webflux 有一个全新的非堵塞的函数式 Reactive Web 框架,可以用来构建异步的、非堵塞的、事件驱动的服务,在伸缩性方面表现非常好。使用非阻塞API。 Websockets得到支持,并且由于它与Spring紧密集成,所以将会是一个更好的 开发 体验。Zuul 1.x,是一个基于阻塞io的API Gateway。Zuul已经发布了Zuul 2.x,基于Netty,也是非阻塞的,支持长连接,但Spring Cloud暂时还没有整合计划。

四、总结
  总的来说,在微服务架构,如果使用了Spring Cloud生态的基础组件,则Spring Cloud Gateway相比而言更加具备优势,单从流式编程+支持异步上就足以让开发者选择它了。
  对于小型微服务架构或是复杂架构(不仅包括微服务应用还有其他非Spring Cloud服务节点),zuul也是一个不错的选择。
  
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