一、微服務網關Spring Cloud Gateway
1.1 導引
文中內容包含：微服務網關限流10萬QPS、跨域、過濾器、令牌桶演算法，
在構建微服務系統中，必不可少的技術就是網關了，從早期的Zuul，到現在的Spring Cloud Gateway，網關我們用的不可少，
今天我就將沉淀下來的所有與網關相關的知識，用一篇文章總結清楚，希望對愛學習的小伙伴們有所幫助，
本篇文章主要介紹網關跨域配置，網關過濾器撰寫，網關的令牌桶演算法限流【每秒10萬QPS】
首先我們來看什么是網關
1.2 什么是微服務網關Gateway？
This project provides a library for building an API Gateway on top of Spring WebFlux.
gateway官網：
https://spring.io/projects/spring-cloud-gateway
實作微服務網關的技術有很多，
-
nginx Nginx (engine x) 是一個高性能的HTTP和反向代理web服務器，同時也提供了IMAP/POP3/SMTP服務
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zuul ,Zuul 是 Netflix 出品的一個基于 JVM 路由和服務端的負載均衡器，
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spring-cloud-gateway, 是spring 出品的 基于spring 的網關專案，集成斷路器，路徑重寫，性能比Zuul好，
我們使用gateway這個網關技術，無縫銜接到基于spring cloud的微服務開發中來，
1.3 微服務為什么要使用網關呢？
不同的微服務一般會有不同的網路地址，而外部客戶端可能需要呼叫多個服務的介面才能完成一個業務需求，如果讓客戶端直接與各個微服務通信，會有以下的問題：
-
客戶端會多次請求不同的微服務，增加了客戶端的復雜性
-
存在跨域請求，在一定場景下處理相對復雜
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認證復雜，每個服務都需要獨立認證
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難以重構，隨著專案的迭代，可能需要重新劃分微服務，例如，可能將多個服務合并成一個或者將一個服務拆分成多個，如果客戶端直接與微服務通信，那么重構將會很難實施
-
某些微服務可能使用了防火墻 / 瀏覽器不友好的協議，直接訪問會有一定的困難
以上這些問題可以借助網關解決，
網關是介于客戶端和服務器端之間的中間層，所有的外部請求都會先經過 網關這一層，也就是說，API 的實作方面更多的考慮業務邏輯，而安全、性能、監控可以交由 網關來做，這樣既提高業務靈活性又不缺安全性，典型的架構圖如圖所示：
?
1.4 微服務網關優點
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安全 ，只有網關系統對外進行暴露，微服務可以隱藏在內網，通過防火墻保護，
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易于監控，可以在網關收集監控資料并將其推送到外部系統進行分析，
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易于認證，可以在網關上進行認證，然后再將請求轉發到后端的微服務，而無須在每個微服務中進行認證，
-
減少了客戶端與各個微服務之間的互動次數
-
易于統一授權，
1.5 總結
微服務網關就是一個系統，通過暴露該微服務網關系統，方便我們進行相關的鑒權，安全控制，日志統一處理，易于監控的相關功能，
二、微服務網關搭建及配置
2.1 微服務網關微服務搭建
由于我們開發的系統 有包括前臺系統和后臺系統，后臺的系統給管理員使用，那么也需要呼叫各種微服務，所以我們針對管理后臺搭建一個網關微服務，分析如下：
?
搭建步驟：
（1）依賴坐標pom.xml:
/norg.springframework.cloud /nspring-cloud-starter-gateway /n/n/n /norg.springframework.cloud /nspring-cloud-starter-netflix-hystrix /n/n /n","classes":[]}" data-cke-widget-upcasted="1" data-cke-widget-keep-attr="0" data-widget="codeSnippet">org.springframework.cloud /nspring-cloud-starter-netflix-eureka-client /n<dependency> <groupId>org.springframework.cloud</groupId> <artifactId>spring-cloud-starter-gateway</artifactId> </dependency> <dependency> <groupId>org.springframework.cloud</groupId> <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-hystrix</artifactId> </dependency> <dependency> <groupId>org.springframework.cloud</groupId> <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-client</artifactId> </dependency>
（2）啟動引導類：GatewayApplication
@SpringBootApplication
@EnableEurekaClient
public class GatewayApplication {
public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(GatewayApplication.class, args);
}
}
（3）在resources下創建application.yml
spring:
application:
name: apigateway
cloud:
gateway:
routes:
- id: open
uri: lb://open
predicates:
- Path=/open/**
filters:
- StripPrefix= 1
- id: system
uri: lb://system
predicates:
- Path=/system/**
filters:
- StripPrefix= 1
server:
port: 9999
eureka:
client:
service-url:
defaultZone: http://127.0.0.1:10086/eureka
instance:
prefer-ip-address: true
參考官方手冊：
https://cloud.spring.io/spring-cloud-gateway/spring-cloud-gateway.html#_stripprefix_gatewayfilter_factory
2.2 微服務網關跨域
在啟動類GatewayApplication中，加入跨域配置代碼如下
@Bean
public CorsWebFilter corsFilter() {
CorsConfiguration config = new CorsConfiguration();
config.addAllowedMethod("*");//支持所有方法
config.addAllowedOrigin("*");//跨域處理 允許所有的域
config.addAllowedHeader("*");//支持所有請求頭
UrlBasedCorsConfigurationSource source = new UrlBasedCorsConfigurationSource(new PathPatternParser());
source.registerCorsConfiguration("/**", config);//匹配所有請求
return new CorsWebFilter(source);
}
三、微服務網關過濾器
我們可以通過網關過濾器，實作一些邏輯的處理，比如ip黑白名單攔截、特定地址的攔截等，下面的代碼中做了兩個過濾器，并且設定的先后順序，
（1）在網關微服務中創建IpFilter，無需配置其他，注冊到Spring容器即可生效
filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {/n ServerHttpRequest request = exchange.getRequest();/n InetSocketAddress remoteAddress = request.getRemoteAddress();/n //TODO 設定ip白名單/n System.out.println(/"ip:/"+remoteAddress.getHostName());/n return chain.filter(exchange);/n }/n @Override/n public int getOrder() {/n return 1;/n }/n}/n","classes":[]}" data-cke-widget-upcasted="1" data-cke-widget-keep-attr="0" data-widget="codeSnippet">@Component
public class IpFilter implements GlobalFilter, Ordered {
@Override
public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
ServerHttpRequest request = exchange.getRequest();
InetSocketAddress remoteAddress = request.getRemoteAddress();
//TODO 設定ip白名單
System.out.println("ip:"+remoteAddress.getHostName());
return chain.filter(exchange);
}
@Override
public int getOrder() {
return 1;
}
}
（2）在網關微服務中創建UrlFilter，無需配置其他，注冊到Spring容器即可生效
filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {/n ServerHttpRequest request = exchange.getRequest();/n String url = request.getURI().getPath();/n //TODO 攔截特定URL地址/n System.out.println(/"url:/"+url);/n return chain.filter(exchange);/n }/n/n @Override/n public int getOrder() {/n return 2;/n }/n}/n","classes":[]}" data-cke-widget-upcasted="1" data-cke-widget-keep-attr="0" data-widget="codeSnippet">@Component
public class UrlFilter implements GlobalFilter, Ordered {
@Override
public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
ServerHttpRequest request = exchange.getRequest();
String url = request.getURI().getPath();
//TODO 攔截特定URL地址
System.out.println("url:"+url);
return chain.filter(exchange);
}
@Override
public int getOrder() {
return 2;
}
}
四、網關限流每秒10萬請求
我們之前說過，網關可以做很多的事情，比如，限流，當我們的系統 被頻繁的請求的時候，就有可能 將系統壓垮，所以 為了解決這個問題，需要在每一個微服務中做限流操作，但是如果有了網關，那么就可以在網關系統做限流，因為所有的請求都需要先通過網關系統才能路由到微服務中，
4.1 限流實作思路分析
看圖就完了，非常簡單！
?
4.2 令牌桶演算法 介紹
令牌桶演算法是比較常見的限流演算法之一，大概描述如下：
1）所有的請求在處理之前都需要拿到一個可用的令牌才會被處理；
2）根據限流大小，設定按照一定的速率往桶里添加令牌；
3）桶設定最大的放置令牌限制，當桶滿時、新添加的令牌就被丟棄或者拒絕；
4）請求達到后首先要獲取令牌桶中的令牌，拿著令牌才可以進行其他的業務邏輯，處理完業務邏輯之后，將令牌直接洗掉；
5）令牌桶有最低限額，當桶中的令牌達到最低限額的時候，請求處理完之后將不會洗掉令牌，以此保證足夠的限流
如下圖：
?
這個演算法的實作，有很多技術，Guava(讀音: 瓜哇)是其中之一，redis客戶端也有其實作，
4.3 網關限流代碼實作
需求：每個ip地址1秒內只能發送10萬請求，多出來的請求回傳429錯誤，
代碼實作：
（1）spring cloud gateway 默認使用redis的RateLimter限流演算法來實作，所以我們要使用首先需要引入redis的依賴
/n/n /n","classes":[]}" data-cke-widget-upcasted="1" data-cke-widget-keep-attr="0" data-widget="codeSnippet">org.springframework.boot /nspring-boot-starter-data-redis-reactive /n2.1.3.RELEASE /n<!--redis--> <dependency> <groupId>org.springframework.boot</groupId> <artifactId>spring-boot-starter-data-redis-reactive</artifactId> <version>2.1.3.RELEASE</version> </dependency>
（2）定義KeyResolver
在GatewayApplicatioin引導類中添加如下代碼，KeyResolver用于計算某一個型別的限流的KEY也就是說，可以通過KeyResolver來指定限流的Key，
resolve(ServerWebExchange exchange) {/n return Mono.just(exchange.getRequest().getRemoteAddress().getHostName());/n }/n };/n }/n","classes":[]}" data-cke-widget-upcasted="1" data-cke-widget-keep-attr="0" data-widget="codeSnippet"> //定義一個KeyResolver
@Bean
public KeyResolver ipKeyResolver() {
return new KeyResolver() {
@Override
public Mono<String> resolve(ServerWebExchange exchange) {
return Mono.just(exchange.getRequest().getRemoteAddress().getHostName());
}
};
}
（3）修改application.yml中配置項，指定限制流量的配置以及REDIS的配置，修改后最終配置如下：
spring:
application:
name: apigateway
cloud:
gateway:
routes:
- id: open
uri: lb://open
predicates:
- Path=/open/**
filters:
- StripPrefix= 1
- name: RequestRateLimiter #請求數限流 名字不能隨便寫
args:
key-resolver: "#{@ipKeyResolver}"
redis-rate-limiter.replenishRate: 1
redis-rate-limiter.burstCapacity: 1
- id: system
uri: lb://system
predicates:
- Path=/system/**
filters:
- StripPrefix= 1
# 配置Redis 127.0.0.1可以省略配置
redis:
host: 101.57.2.128
port: 6379
server:
port: 9999
eureka:
client:
service-url:
defaultZone: http://127.0.0.1:100/eureka
instance:
prefer-ip-address: true
解釋：
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burstCapacity：令牌桶總容量，
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replenishRate：令牌桶每秒填充平均速率，
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key-resolver：用于限流的鍵的決議器的 Bean 物件的名字，它使用 SpEL 運算式根據#{@beanName}從 Spring 容器中獲取 Bean 物件，
通過在replenishRate和中設定相同的值來實作穩定的速率burstCapacity，設定burstCapacity高于時，可以允許臨時突發replenishRate，在這種情況下，需要在突發之間允許速率限制器一段時間（根據replenishRate），因為2次連續突發將導致請求被丟棄（HTTP 429 - Too Many Requests）
key-resolver: "#{@userKeyResolver}" 用于通過SPEL運算式來指定使用哪一個KeyResolver.
如上配置：
表示 一秒內，允許 一個請求通過，令牌桶的填充速率也是一秒鐘添加一個令牌，
最大突發狀況 也只允許 一秒內有一次請求，可以根據業務來調整 ，
（4）測驗時需要注意服務啟動順序，這里需要依賴于Redis，所以首先要啟動redis
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啟動redis
-
啟動注冊中心
-
啟動商品微服務
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啟動gateway網關
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打開瀏覽器 http://localhost:9999/open
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快速重繪，當1秒內發送超過10萬次請求，就會回傳429錯誤，
總結
Java 的知識面非常廣，面試問的涉及也非常廣泛，重點包括：Java 基礎、Java 并發，JVM、MySQL、資料結構、演算法、Spring、微服務、MQ 等等，涉及的知識點何其龐大，所以我們在復習的時候也往往無從下手，今天小編給大家帶來一套 Java 面試題，題庫非常全面，包括 Java 基礎、Java 集合、JVM、Java 并發、Spring全家桶、Redis、MySQL、Dubbo、Netty、MQ 等等，包含 Java 后端知識點 2000 +
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