网关

什么是网关?
顾明思议,网关就是网络的关口。数据在网络间传输,从一个网络传输到另一网络时就需要经过网关来做数据的路由和转发以及数据安全的校验。
更通俗的来讲,网关就像是以前园区传达室的大爷。

  • 外面的人要想进入园区,必须经过大爷的认可,如果你是不怀好意的人,肯定被直接拦截。
  • 外面的人要传话或送信,要找大爷。大爷帮你带给目标人。

    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

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
    创建一个子模块命名为service - gateway
引入依赖
<!--网关-->
     <dependency>
         <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
         <artifactId>spring-cloud-starter-gateway</artifactId>
     </dependency>
配置路由
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/**
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。

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:

    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?
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。

微服务学习(二)_bootstrap


如图所示:

  1. 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。
  2. 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)。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 微服务返回结果后,再倒序执行Filter的post逻辑。
  6. 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!
    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。

配置管理

到目前为止我们已经解决了微服务相关的几个问题:

  • 微服务远程调用
  • 微服务注册、发现
  • 微服务请求路由、负载均衡
  • 微服务登录用户信息传递

不过,现在依然还有几个问题需要解决:

  • 网关路由在配置文件中写死了,如果变更必须重启微服务
  • 某些业务配置在配置文件中写死了,每次修改都要重启服务
  • 每个微服务都有很多重复的配置,维护成本高

这些问题都可以通过统一的配置管理器服务解决。而Nacos不仅仅具备注册中心功能,也具备配置管理的功能:

微服务学习(二)_架构_02


微服务共享的配置可以统一交给Nacos保存和管理,在Nacos控制台修改配置后,Nacos会将配置变更推送给相关的微服务,并且无需重启即可生效,实现配置热更新。

网关的路由同样是配置,因此同样可以基于这个功能实现动态路由功能,无需重启网关即可修改路由配置。

配置共享

我们可以把微服务共享的配置抽取到Nacos中统一管理,这样就不需要每个微服务都重复配置了。分为两步:

  • 在Nacos中添加共享配置
  • 微服务拉取配置
    配置都是图形操作,请手动搜索学习。
拉取共享配置

接下来,我们要在微服务拉取共享配置。将拉取到的共享配置与本地的application.yaml配置合并,完成项目上下文的初始化。
不过,需要注意的是,读取Nacos配置是SpringCloud上下文(ApplicationContext)初始化时处理的,发生在项目的引导阶段。然后才会初始化SpringBoot上下文,去读取application.yaml。
也就是说引导阶段,application.yaml文件尚未读取,根本不知道nacos 地址,该如何去加载nacos中的配置文件呢?

SpringCloud在初始化上下文的时候会先读取一个名为bootstrap.yaml(或者bootstrap.properties)的文件,如果我们将nacos地址配置到bootstrap.yaml中,那么在项目引导阶段就可以读取nacos中的配置了。

微服务学习(二)_学习_03

因此,微服务整合Nacos配置管理的步骤如下:
1)引入依赖:

<!--nacos配置管理-->
  <dependency>
      <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
      <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-config</artifactId>
  </dependency>
  <!--读取bootstrap文件-->
  <dependency>
      <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
      <artifactId>spring-cloud-starter-bootstrap</artifactId>
  </dependency>

2)新建bootstrap.yaml
在cart-service中的resources目录新建一个bootstrap.yaml文件:
具体内容:

spring:
  application:
    name: cart-service # 服务名称
  profiles:
    active: dev
  cloud:
    nacos:
      server-addr: 192.168.150.101 # nacos地址
      config:
        file-extension: yaml # 文件后缀名
        shared-configs: # 共享配置
          - dataId: shared-jdbc.yaml # 共享mybatis配置
          - dataId: shared-log.yaml # 共享日志配置
          - dataId: shared-swagger.yaml # 共享日志配置

3)修改application.yaml
由于一些配置挪到了bootstrap.yaml,因此application.yaml需要修改为:

server:
  port: 8082
feign:
  okhttp:
    enabled: true # 开启OKHttp连接池支持
hm:
  swagger:
    title: 购物车服务接口文档
    package: com.hmall.cart.controller
  db:
    database: hm-cart