6. 【.NET 8 实战--孢子记账--从单体到微服务--转向微服务】--微服务基础工具与技术--Ocelot 网关--概念与简单入门

网关是一种位于客户端和后端服务之间的服务，充当所有客户端请求的单一入口。它的主要职责是接收所有的API调用，汇总各类请求，将其路由到适当的后端服务，并将响应返回给客户端。网关不仅仅是一个简单的反向代理，它还能够处理认证、授权、负载均衡、缓存、请求和响应的转换等多种功能。
在微服务架构中，系统通常由多个独立的服务组成，这些服务各自负责不同的业务功能。当客户端需要与这些服务进行交互时，直接调用各个服务会带来一系列的问题。首先，客户端需要了解每个服务的地址和接口，当服务数量众多时，这种复杂性会迅速增加。其次，不同的服务可能使用不同的协议和数据格式，客户端需要处理这些差异。最后，为了实现认证、授权、限流、日志记录和监控等功能，每个服务都需要重复实现这些通用功能，导致代码重复和维护困难。
网关通过提供一个统一的接口，简化了客户端与后端服务的交互。客户端只需要与网关交互，而不需要关心后端服务的具体实现和位置。网关可以进行负载均衡，将请求分发到多台后端服务器上，以提高系统的可用性和性能。它还可以缓存某些请求的响应，减少后端服务的负载。通过集中处理认证和授权，网关可以确保安全性和一致性，而不需要在每个服务中重复实现这些功能。
此外，网关能够对请求和响应进行转换和聚合。例如客户端可能需要从多个服务中获取数据，网关可以在后端服务之间协调，汇总结果并返回给客户端。这不仅简化了客户端的开发，还可以减少网络延迟，提高响应速度。

一、Ocelot概述

Ocelot是基于.NET Core的开源网关，旨在为微服务架构和服务导向架构提供统一的入口。作为网关，Ocelot通过提供一系列强大而灵活的功能，帮助开发者轻松管理和路由客户端请求。
Ocelot的核心功能之一是路由。通过定义路由规则，Ocelot能够将客户端的请求转发至适当的后端服务。每个路由规则包括一个上游路径（客户端请求的路径）和一个下游路径（后端服务的路径）。这种映射机制使得Ocelot可以灵活地处理不同的请求，确保客户端与后端服务之间的通信顺畅。此外，Ocelot支持路径参数和查询参数的传递，使路由规则更加灵活和强大。
为了提高系统的可用性和性能，Ocelot提供了多种负载均衡策略，包括轮询（Round Robin）和最少连接（Least Connection）。轮询策略将请求依次分发到每个可用的后端服务实例，从而均衡负载；最少连接策略则将请求分发到当前连接数最少的服务实例，以确保每个实例的负载均衡。通过配置负载均衡策略，Ocelot能够有效地分配请求，避免单个服务实例过载。
在微服务架构中，服务实例的数量和地址可能是动态变化的。为了实现动态路由，Ocelot集成了服务发现功能，可以与Consul和Eureka等服务注册中心进行集成。通过服务发现，Ocelot可以自动获取可用的服务实例列表，并将请求路由到健康的实例上。这不仅简化了服务管理，还提高了系统的可靠性和可扩展性。
请求聚合是Ocelot的一个重要特性，特别适用于需要从多个服务中获取数据的场景。Ocelot可以将多个下游服务的响应合并为一个响应返回给客户端，从而减少客户端的调用次数，提高响应速度。通过配置聚合路由，开发者可以定义哪些服务的响应需要聚合，以及如何合并这些响应。这种功能在构建复杂的API时非常有用，能够显著简化客户端的逻辑。
在安全性方面，Ocelot提供了多种认证和授权机制，以确保请求的合法性和安全性。常见的认证机制包括JWT（JSON Web Token）认证和与IdentityServer的集成。通过配置认证策略，Ocelot可以在处理请求之前验证令牌的有效性，并根据权限控制访问。此外，Ocelot还支持IP白名单和黑名单、SSL/TLS终止等安全功能，进一步增强了系统的安全性。
为了帮助开发者跟踪请求的处理过程，监控系统的健康状况，Ocelot提供了丰富的日志和监控功能。通过集成日志框架（如Serilog），Ocelot可以记录请求的详细信息，包括请求路径、响应时间、状态码等。开发人员可以根据这些日志进行问题排查和性能分析。Ocelot还支持与Prometheus等监控工具的集成，实时监控系统的各项指标，确保系统的稳定运行。
Ocelot的配置文件使用JSON格式，支持多种配置选项。开发者可以根据需求灵活配置路由、负载均衡、服务发现、认证、日志等功能。Ocelot还支持热更新配置，即在不重启服务的情况下动态更新配置文件。这使得Ocelot在应对变化和调整时更加灵活和高效。
Ocelot的设计高度模块化，支持通过中间件扩展功能。开发者可以根据具体需求编写自定义中间件，插入到请求处理管道中，增加或修改Ocelot的功能。这种扩展性使得Ocelot能够适应各种复杂的业务场景，满足不同应用的需求。

二、 Ocelot的安装与配置

2.1 安装

安装Ocelot非常简单，首先要确保已安装.NET Core SDK，接着创建一个新的ASP.NET Core项目。在命令行中运行以下命令：

dotnet new webapi -n OcelotApiGatewayDemo

进入项目目录：

cd OcelotApiGateway

使用NuGet包管理器安装Ocelot。在命令行中运行以下命令：

dotnet add package Ocelot

安装完成后，打开Program.cs文件，在Main方法中添加Ocelot服务：

builder.Services.AddOcelot();

在Main方法中添加Ocelot中间件：

app.UseOcelot().Wait();

最后，在项目根目录创建ocelot.json空的配置文件，它用来定义路由和其他配置。到此，Ocelot已成功安装并配置完毕。

2.2 配置

在这一小节，我们以服务转发为例简单讲解一下Ocelot的配置。打开上一小节创建的ocelot.json空配置文件，在其中输入如下内容：

{
  "Routes": [
    {
      "DownstreamPathTemplate": "/api/users",
      "DownstreamScheme": "http",
      "DownstreamHostAndPorts": [
        {
          "Host": "localhost",
          "Port": 5001
        }
      ],
      "UpstreamPathTemplate": "/users",
      "UpstreamHttpMethod": [ "GET" ]
    }
  ],
  "GlobalConfiguration": {
    "BaseUrl": "https://localhost:5000"
  }
}

在这个配置文件中Routes定义了一个路由规则，其中DownstreamPathTemplate指定了下游服务的路径模板，DownstreamScheme指定了下游服务使用的协议（http或https），DownstreamHostAndPorts指定了下游服务的主机和端口。而UpstreamPathTemplate则指定了上游路径模板，即客户端请求的路径，最后UpstreamHttpMethod配置了允许的HTTP方法（如GET、POST等）。GlobalConfiguration它是一个全局全局配置，其中的BaseUrl指定API网关的基础URL。
完成ocelot.json配置后，打开Program.cs文件，在Main方法中添加对ocelot.json的支持：

// 添加Ocelot配置文件
builder.Configuration.AddJsonFile("ocelot.json", optional: false, reloadOnChange: true);

这样，Ocelot将读取并使用ocelot.json文件中的配置。启动API网关应用，客户端请求https://localhost:5000/users时，Ocelot会将请求转发到http://localhost:5001/api/users。

三、总结

本篇文章主要介绍了网关的概念，以及在.NET开发中常用的Ocelot 网关，从下一篇文章开始，我们将一起学习Ocelot 网关的各个功能。