Spring Cloud Gateway实现过滤、限流和负载均衡
Spring Cloud Gateway是Spring Cloud生态系统中的一个基于WebFlux的API网关。它提供了一种简单而强大的方式来处理传入请求，并以可扩展的方式将请求路由到下游服务。除了路由外，Spring Cloud Gateway还提供了一些强大的过滤器，可以用来实现过滤、限流和负载均衡等功能。
在本篇博客中，我们将介绍如何使用Spring Cloud Gateway实现过滤、限流和负载均衡。
1. 添加Spring Cloud Gateway依赖在开始使用Spring Cloud Gateway之前，我们需要先将其添加到我们的项目中。我们可以通过在pom.xml文件中添加以下依赖来完成此操作：
<dependency>
<groupId>org.springframework.cloud</groupId>
<artifactId>spring-cloud-starter-gateway</artifactId>
</dependency>
在我们的Spring Boot应用程序中添加Spring Cloud Gateway依赖后，我们需要为它编写配置。我们可以通过创建一个名为“application.yml”的文件来完成此操作。在该文件中，我们需要添加以下配置：
spring:
cloud:
gateway:
routes:
- id: service-a
uri: lb://service-a
predicates:
- Path=/service-a/**
filters:
- name: RequestRateLimiter
args:
key-resolver: "#{@userKeyResolver}"
redis-rate-limiter.replenishRate: 10
redis-rate-limiter.burstCapacity: 20
- id: service-b
uri: lb://service-b
predicates:
- Path=/service-b/**
filters:
- name: CircuitBreaker
args:
name: myCircuitBreaker
fallbackUri: forward:/fallback
routeId: service-b
上面的配置中，我们定义了两个路由：service-a和service-b。每个路由都有一组谓词（predicates）和过滤器（filters）。谓词用于匹配请求，并将其路由到正确的服务。过滤器用于修改请求或响应，以实现一些功能，如限流和熔断等。
在上面的配置中，我们使用了两种过滤器：RequestRateLimiter和CircuitBreaker。RequestRateLimiter过滤器可以用于限流，而CircuitBreaker过滤器可以用于熔断。
3. 实现过滤器我们已经在上面的配置中使用了两个过滤器：RequestRateLimiter和CircuitBreaker。现在我们需要实现这些过滤器。
3.1 RequestRateLimiter过滤器
RequestRateLimiter过滤器可以用于限流。它基于Redis实现，可以设置每秒允许的请求数和令牌桶的容量。
要实现RequestRateLimiter过滤器，我们需要创建一个名为“UserKeyResolver”的类。该类用于从请求中提取用户ID，并将其用作Redis中的键。
import org.springframework.cloud.gateway.filter.ratelimit.KeyResolver;
import org.springframework.web.server.ServerWebExchange;
import reactor.core.publisher.Mono;
public class UserKeyResolver implements KeyResolver {
@Override
public Mono<String> resolve(ServerWebExchange exchange) {
return Mono.just(exchange.getRequest().getQueryParams().getFirst("userId"));
}
}
在上面的代码中，我们实现了KeyResolver接口，并重写了其resolve方法。在resolve方法中，我们从请求中提取了userId参数，并将其包装在Mono中返回。
接下来，我们需要在Spring Boot应用程序中配置该类。我们可以将其添加到Spring Boot的配置类中，如下所示：
@Configuration
public class GatewayConfig {
@Bean
public UserKeyResolver userKeyResolver() {
return new UserKeyResolver();
}
}
现在我们已经实现了UserKeyResolver类，并将其添加到了Spring Boot应用程序中。接下来，我们需要使用RequestRateLimiter过滤器。
要使用RequestRateLimiter过滤器，我们需要在配置文件中添加以下代码：
spring:
cloud:
gateway:
routes:
- id: service-a
uri: lb://service-a
predicates:
- Path=/service-a/**
filters:
- name: RequestRateLimiter
args:
key-resolver: "#{@userKeyResolver}"
redis-rate-limiter.replenishRate: 10
redis-rate-limiter.burstCapacity: 20
在上面的配置中，我们将RequestRateLimiter过滤器添加到了service-a路由中。我们设置了每秒允许的请求数为10，令牌桶的容量为20。我们还将UserKeyResolver类用作键解析器。
现在，当我们发送请求到/service-a路径时，RequestRateLimiter过滤器将限制每秒只能处理10个请求。
3.2 CircuitBreaker过滤器
CircuitBreaker过滤器可以用于熔断。它可以在服务出现故障或异常时，自动将请求转发到回退URL。这可以确保系统的可靠性，并防止故障的传播。
要实现CircuitBreaker过滤器，我们需要先在Spring Boot应用程序中添加以下依赖：
<dependency>
<groupId>org.springframework.cloud</groupId>
<artifactId>spring-cloud-starter-circuitbreaker-reactor-resilience4j</artifactId>
</dependency>
然后，我们需要创建一个名为“FallbackHandler”的类。该类用于定义回退逻辑。在本例中，我们将所有回退请求转发到“/fallback”路径。
@Component
public class FallbackHandler implements HandlerFunction<ServerResponse> {
@Override
public Mono<ServerResponse> handle(ServerRequest serverRequest) {
return ServerResponse.status(HttpStatus.SERVICE_UNAVAILABLE).build();
}
}
在上面的代码中，我们实现了HandlerFunction接口，并重写了其handle方法。在handle方法中，我们返回一个状态码为503的响应。
接下来，我们需要在Spring Boot应用程序中配置该类。我们可以将其添加到Spring Boot的配置类中，如下所示：
@Configuration
public class GatewayConfig {
@Bean
public FallbackHandler fallbackHandler() {
return new FallbackHandler();
}
}
现在我们已经实现了FallbackHandler类，并将其添加到了Spring Boot应用程序中。接下来，我们需要使用CircuitBreaker过滤器。
要使用CircuitBreaker过滤器，我们需要在配置文件中添加以下代码：
spring:
cloud:
gateway:
routes:
- id: service-a
uri: lb://service-a
predicates:
- Path=/service-a/**
filters:
- name: CircuitBreaker
args:
fallbackUri: forward:/fallback
name: myCircuitBreaker
fallbackHeaders:
foo: bar
statusCodes:
- SERVICE_UNAVAILABLE
- GATEWAY_TIMEOUT
routeId: service-a
fallbackUriExpression: "'/fallback'"
index: 1
在上面的配置中，我们将CircuitBreaker过滤器添加到了service-a路由中。我们设置了回退URL为“/fallback”，并使用了FallbackHandler类作为回退逻辑。我们还定义了熔断器的名称为“myCircuitBreaker”，并设置了一些其他参数，如回退标头、状态码、路由ID、回退URI表达式和索引。
现在，当服务出现故障或异常时，CircuitBreaker过滤器将自动将请求转发到回退URL。
3.3 LoadBalancer过滤器
LoadBalancer过滤器可以用于负载均衡。它可以将请求转发到多个服务实例，并确保它们之间的负载均衡。
要实现LoadBalancer过滤器，我们需要在Spring Boot应用程序中添加以下依赖：
<dependency>
<groupId>org.springframework.cloud</groupId>
<artifactId>spring-cloud-starter-loadbalancer</artifactId>
</dependency>
然后，我们需要在配置文件中添加以下代码：
spring:
cloud:
gateway:
routes:
- id: service-a
uri: lb://service-a
predicates:
- Path=/service-a/**
filters:
- name: LoadBalancer
args:
type: round_robin
在上面的配置中，我们将LoadBalancer过滤器添加到了service-a路由中。我们设置了负载均衡的类型为轮询（round_robin）。
现在，当我们发送请求到/service-a路径时，LoadBalancer过滤器将自动将请求转发到service-a服务的多个实例之一，并确保它们之间的负载均衡。
3.4 RateLimiter过滤器
RateLimiter过滤器可以用于限制服务的访问速率。它可以根据规定的速率限制服务的请求流量。
要实现RateLimiter过滤器，我们需要在Spring Boot应用程序中添加以下依赖：
<dependency>
<groupId>org.springframework.cloud</groupId>
<artifactId>spring-cloud-starter-gateway</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<groupId>io.github.resilience4j</groupId>
<artifactId>resilience4j-spring-cloud2</artifactId>
<version>1.7.1</version>
</dependency>
然后，我们需要在配置文件中添加以下代码：
spring:
cloud:
gateway:
routes:
- id: service-a
uri: lb://service-a
predicates:
- Path=/service-a/**
filters:
- name: RequestRateLimiter
args:
key-resolver: "#{@apiKeyResolver}"
fallbackUri: forward:/fallback
redis-rate-limiter.replenishRate: 1
redis-rate-limiter.burstCapacity: 2
redis-rate-limiter.key-resolver: "#{@apiKeyResolver}"
redis-rate-limiter.redis-key: "#{@apiKeyResolver.resolve(request)}"
在上面的配置中，我们将RequestRateLimiter过滤器添加到了service-a路由中。我们设置了速率限制器的规则，包括速率限制器的键解析器（key-resolver）、回退URL、补充速率和爆发容量。我们还设置了redis速率限制器的规则，包括键解析器、redis键和速率限制器的补充速率和爆发容量。
现在，当服务请求速率超过规定的限制时，RateLimiter过滤器将自动将请求转发到回退URL。
4. 总结在本文中，我们介绍了如何使用Spring Cloud Gateway实现过滤、限流和负载均衡。我们介绍了GatewayFilter和GlobalFilter的概念，以及如何使用它们实现自定义过滤器。我们还介绍了Fallback、CircuitBreaker、LoadBalancer和RateLimiter过滤器的概念和用法，并提供了示例代码和配置。
Spring Cloud Gateway是一个非常灵活和强大的工具，可以帮助我们实现各种微服务架构中的路由和过滤功能。它可以与其他Spring Cloud组件和第三方组件集成，并提供了丰富的配置和扩展选项。在实际开发中，我们可以根据具体需求灵活配置和使用Spring Cloud Gateway，以实现更好的性能、可用性和可扩展性。
