springcloud-GateWay

Spring Cloud Gateway 是 Spring Cloud 微服务架构中的一个重要组件，用于提供 API 网关功能。作为 API 网关，Spring Cloud Gateway 充当客户端和后端服务之间的代理，负责请求路由、过滤、安全认证、负载均衡等功能。在分布式系统中，网关是非常关键的，它可以统一管理所有服务的入口，简化客户端调用，增强系统的安全性和稳定性。

1. Spring Cloud Gateway 的作用

Spring Cloud Gateway 是基于 Spring 5、Spring Boot 2 和 Spring WebFlux 构建的，它提供了一种简单而高效的方式来实现 API 网关功能。Spring Cloud Gateway 的主要功能包括：

• 路由：根据请求的 URL、请求头或其他条件将请求路由到后端服务。
• 过滤：提供请求和响应的前置和后置过滤器，能够进行认证、限流、日志记录等操作。
• 负载均衡：可以与 Spring Cloud LoadBalancer 结合使用，支持负载均衡功能。
• 安全性：支持与 OAuth 2.0、JWT 以及其他安全框架的集成，确保请求的安全。

2. Spring Cloud Gateway 项目搭建

2.1 引入依赖

首先，在 Spring Boot 项目中引入 Spring Cloud Gateway 的依赖：

<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-gateway</artifactId>
</dependency>

如果项目中已经使用了 Spring Cloud 组件，需要添加 Spring Cloud 的版本依赖管理：

<dependencyManagement>
    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-dependencies</artifactId>
            <version>Hoxton.SR12</version>
            <type>pom</type>
            <scope>import</scope>
        </dependency>
    </dependencies>
</dependencyManagement>

2.2 基本配置

在 application.yml 中，我们可以配置 Spring Cloud Gateway 的路由规则。以下是一个简单的路由配置示例：

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
        - id: service-route
          uri: http://localhost:8081
          predicates:
            - Path=/api/service/**
          filters:
            - StripPrefix=2

在这个配置中：

• id 是路由的唯一标识。
• uri 是请求被路由到的目标服务地址。
• predicates 是路由匹配条件，在这里使用的是 Path 谓词，将 /api/service/** 路径的请求路由到指定服务。
• filters 是过滤器配置，在这里 StripPrefix=2 表示去除请求路径中的前两部分路径，如 /api/service/xxx 变为 /xxx。

3. 路由与谓词

Spring Cloud Gateway 的路由由 谓词 和 过滤器 构成。谓词决定请求是否符合路由条件，过滤器则用于处理请求或响应。

3.1 常用谓词

Spring Cloud Gateway 提供了多种谓词（Predicates），用于定义路由规则。例如：

• Path：根据请求的路径匹配。
• Host：根据请求的 Host 匹配。
• Method：根据 HTTP 请求方法匹配，如 GET、POST。
• Header：根据请求头匹配。
• Query：根据请求参数匹配。

以下是一个路由配置示例，展示了常用的谓词：

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
        - id: user-service
          uri: lb://USER-SERVICE
          predicates:
            - Path=/user/**
            - Method=GET
          filters:
            - AddRequestHeader=X-Request-User, User

在这个示例中，所有以 /user/** 开头的 GET 请求会被路由到 USER-SERVICE，并添加一个请求头 X-Request-User。

3.2 自定义谓词

除了内置的谓词，Spring Cloud Gateway 还允许自定义谓词。可以通过实现 RoutePredicateFactory 来实现自定义谓词。例如，下面实现了一个自定义谓词，匹配客户端 IP 地址：

import org.springframework.cloud.gateway.handler.predicate.AbstractRoutePredicateFactory;
import org.springframework.web.server.ServerWebExchange;

import java.util.function.Predicate;

public class IpCheckRoutePredicateFactory extends AbstractRoutePredicateFactory<IpCheckRoutePredicateFactory.Config> {

    public IpCheckRoutePredicateFactory() {
        super(Config.class);
    }

    @Override
    public Predicate<ServerWebExchange> apply(Config config) {
        return exchange -> {
            String clientIp = exchange.getRequest().getRemoteAddress().getHostString();
            return config.allowedIps.contains(clientIp);
        };
    }

    public static class Config {
        private List<String> allowedIps;

        // Getters and Setters
    }
}

在配置文件中使用自定义谓词：

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
        - id: ip-filter-route
          uri: http://localhost:8081
          predicates:
            - Path=/admin/**
            - IpCheck=192.168.1.1, 192.168.1.2

4. 过滤器

过滤器（Filters）用于在请求和响应的过程中对数据进行处理。Spring Cloud Gateway 提供了两种类型的过滤器：

• 全局过滤器：应用于所有路由。
• 路由过滤器：只应用于特定路由。

4.1 常用过滤器

一些常用的路由过滤器包括：

• AddRequestHeader：为请求添加请求头。
• StripPrefix：移除请求路径中的前缀。
• AddResponseHeader：为响应添加响应头。
• RequestRateLimiter：限流。

例如，以下配置为请求添加一个自定义请求头：

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
        - id: add-header-route
          uri: http://localhost:8081
          predicates:
            - Path=/api/addheader/**
          filters:
            - AddRequestHeader=X-Custom-Header, Value

4.2 限流过滤器

Spring Cloud Gateway 提供了基于 Redis 的限流过滤器 RequestRateLimiter，用于限制某个路由的请求速率。

首先，需要在项目中引入 spring-boot-starter-data-redis 依赖，以支持 Redis：

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
</dependency>

然后，在配置文件中添加限流规则：

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
        - id: rate-limiter-route
          uri: http://localhost:8081
          predicates:
            - Path=/api/ratelimit/**
          filters:
            - name: RequestRateLimiter
              args:
                redis-rate-limiter.replenishRate: 10  # 每秒补充令牌数
                redis-rate-limiter.burstCapacity: 20  # 最大令牌桶容量
                key-resolver: '#{@ipKeyResolver}'

这里使用了 RequestRateLimiter 过滤器，并定义了每秒允许 10 个请求，最大令牌桶容量为 20。

还需要定义一个 IP 地址作为限流依据的 KeyResolver：

import org.springframework.cloud.gateway.filter.ratelimit.KeyResolver;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import reactor.core.publisher.Mono;

@Configuration
public class RateLimiterConfig {

    @Bean
    public KeyResolver ipKeyResolver() {
        return exchange -> Mono.just(exchange.getRequest().getRemoteAddress().getHostString());
    }
}

5. 集成 Spring Cloud Eureka 和负载均衡

Spring Cloud Gateway 可以无缝集成 Spring Cloud Eureka 来实现服务发现和负载均衡。要启用服务发现和负载均衡，首先需要引入相关依赖：

<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-client</artifactId>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-loadbalancer</artifactId>
</dependency>

在 application.yml 中，配置 Eureka 客户端并启用负载均衡：

eureka:
  client:
    serviceUrl:
      defaultZone: http://localhost:8761/eureka/
  instance:
    preferIpAddress: true

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
        - id: lb-route
          uri: lb://USER-SERVICE
          predicates:
            - Path=/user/**

在这个示例中，我们将请求路由到 Eureka 注册的 USER-SERVICE，并通过 Spring Cloud LoadBalancer 实现负载均衡。

6. 总

结

Spring Cloud Gateway 是一个功能强大、扩展性强的 API 网关解决方案，特别适合在 Spring Cloud 微服务架构中使用。通过 Spring Cloud Gateway，可以轻松实现路由、过滤、负载均衡、限流等功能，为分布式系统提供可靠的服务网关。本文详细介绍了 Spring Cloud Gateway 的路由、谓词、过滤器及限流等功能，并展示了如何集成 Spring Cloud Eureka 和 Redis，构建一个完整的网关服务。