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2022/05/08阅读:33主题:兰青

SA实战 ·《SpringCloud Alibaba实战》第12章-服务网关:网关概述与核心架构

大家好,我是冰河~~

一不小心《SpringCloud Alibaba实战》专栏都更新到第12章了,再不上车就跟不上了,小伙伴们快跟上啊!

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在《SpringCloud Alibaba实战》专栏前面的文章中,我们实现了用户微服务、商品微服务和订单微服务之间的远程调用,并且实现了服务调用的负载均衡。也基于阿里开源的Sentinel实现了服务的限流与容错,并详细介绍了Sentinel的核心技术与配置规则 。今天,我们正式进入服务网关章节的学习,首先,我们对服务网关进行简要的概述并对其核心架构进行简要的剖析。

本章总览

网关概述

当采用分布式、微服务的架构模式开发系统中,服务网关是整个系统中必不可少的一部分。

没有网关的弊端

当一个系统使用分布式、微服务架构后,系统会被拆分为一个个小的微服务,每个微服务专注一个小的业务。那么,客户端如何调用这么多微服务的接口呢?如果不做任何处理,没有服务网关,就只能在客户端记录下每个微服务的每个接口地址,然后根据实际需要去调用相应的接口。

这种直接使用客户端记录并管理每个微服务的每个接口的方式,存在着太多的问题。比如,这里我列举几个常见的问题。

  • 由客户端记录并管理所有的接口缺乏安全性。
  • 由客户端直接请求不同的微服务,会增加客户端程序编写的复杂性。
  • 涉及到服务认证与鉴权规则时,需要在每个微服务中实现这些逻辑,增加了代码的冗余性。
  • 客户端调用多个微服务,由于每个微服务可能部署的服务器和域名不同,存在跨域的风险。
  • 当客户端比较多时,每个客户端上都管理和配置所有的接口,维护起来相对比较复杂。

引入API网关

API网关,其实就是整个系统的统一入口。网关会封装微服务的内部结构,为客户端提供统一的入口服务,同时,一些与具体业务逻辑无关的通用逻辑可以在网关中实现,比如认证、授权、路由转发、限流、监控等。引入API网关后,如下所示。

可以看到,引入API网关后,客户端只需要连接API网关,由API网关根据实际情况进行路由转发,将请求转发到具体的微服务,同时,API网关会提供认证、授权、限流和监控等功能。

主流的API网关

当系统采用分布式、微服务的架构模式后,API网关就成了整个系统不可分割的一部分。业界通过不断的探索与创新,实现了多种API网关的解决方案。目前,比较主流的API网关有:Nginx+Lua、Kong官网、Zuul网关、Apache Shenyu网关、SpringCloud Gateway网关。

Nginx+Lua

Nginx的一些插件本身就实现了限流、缓存、黑白名单和灰度发布,再加上Nginx的反向代理和负载均衡,能够实现对服务接口的负载均衡和高可用。而Lua语言可以实现一些简单的业务逻辑,Nginx又支持Lua语言。所以,可以基于Nginx+Lua脚本实现网关。

Kong网关

Kong网关基于Nginx与Lua脚本开发,性能高,比较稳定,提供多个限流、鉴权等插件,这些插件支持热插拔,开箱即用。Kong网关提供了管理页面,但是,目前基于Kong网关二次开发比较困难。

Zuul网关

Zuul网关是Netflix开源的网关,功能比较丰富,主要基于Java语言开发,便于在Zuul网关的基础上进行二次开发。但是Zuul网关无法实现动态配置规则,依赖的组件相对来说也比较多,在性能上不如Nginx。

Apache Shenyu网关

Dromara社区开发的网关框架,ShenYu 的前名是 soul,最近正式加入了 Apache 的孵化器,因此改名为 ShenYu。其是一个异步的,高性能的,跨语言的,响应式的API网关,并在此基础上提供了非常丰富的扩展功能:

  • 支持各种语言(http协议),支持Dubbo, Spring-Cloud, Grpc, Motan, Sofa, Tars等协议。
  • 插件化设计思想,插件热插拔,易扩展。
  • 灵活的流量筛选,能满足各种流量控制。
  • 内置丰富的插件支持,鉴权,限流,熔断,防火墙等等。
  • 流量配置动态化,性能极高。
  • 支持集群部署,支持 A/B Test,蓝绿发布。

SpringCloud Gateway网关

Spring为了替换Zuul而开发的网关,SpringCloud Alibaba技术栈中,并没有单独实现网关的组件。在后续的案例实现中,我们会使用SpringCloud Gateway实现网关功能。

SpringCloud Gateway网关

Spring Cloud Gateway是Spring公司基于Spring 5.0, Spring Boot 2.0 和 Project Reactor 等技术开发的网关,它旨在为微服务架构提供一种简单有效的统一的 API 路由管理方式。它的目标是替代Netflix Zuul,其不仅提供统一的路由方式,并且基于 Filter 链的方式提供了网关基本的功能,例如:安全,监控和限流、重试等。

SpringCloud Gateway概述

Spring Cloud Gateway是Spring Cloud的一个全新项目,基于Spring 5.0 + Spring Boot 2.0和Project Reactor等技术开发的网关,它旨在为微服务架构提供一种简单有效的统一的API路由管理方式。Spring Cloud Geteway作为Spring Cloud生态系统中的网关,目标是替代Zuul,在Spring Cloud2.0以上版本中,没有对新版本的Zuul 2.0以上最新高性能版本进行集成,仍然还是使用的Zuul 1.x非Reactor模式的老版本。而为了提升网关性能,Spring Cloud Gateway是基于WebFlux框架实现的,而WebFlux框架底层则使用了高性能的Reactor模式通信框架Netty。

Spring Cloud Gateway的目标提供统一的路由方式且基于Filter链的方式提供了网关基本的功能,例如:安全,监控/指标,和限流。

总结一句话:Spring Cloud Gateway使用的Webflux中的reactor-netty响应式编程组件,底层使用Netty通讯框架。

SpringCloud Gateway核心架构

客户端请求到 Gateway 网关,会先经过 Gateway Handler Mapping 进行请求和路由匹配。匹配成功后再发送到 Gateway Web Handler 处理,然后会经过特定的过滤器链,经过所有前置过滤后,会发送代理请求。请求结果返回后,最后会执行所有的后置过滤器。

由上图可以看出,SpringCloud Gateway的主要流程为:客户端请求会先打到Gateway,具体的讲应该是DispacherHandler(因为Gateway引入了WebFlux,作用可以类比MVC的DispacherServlet),Gateway根据用户的请求找到相应的HandlerMapping,请求和具体的handler之间有一个映射关系,网关会对请求进行路由,handler会匹配到RoutePredicateHandlerMapping,匹配请求对应的Route,然后到达Web处理器,WebHandler代理了一系列网关过滤器和全局过滤器的实例,这些过滤器可以对请求和响应进行修改,最后由代理服务完成用户请求,并将结果返回。

注:SpringCloud Gateway部分参考链接:

https://www.csdn.net/tags/NtTagg0sMTk1OTItYmxvZwO0O0OO0O0O.html

https://baijiahao.baidu.com/s?id=1685753662803832483

好了,今天我们就到儿吧,限于篇幅,文中并未给出完整的案例源代码,想要完整源代码的小伙伴可加入【冰河技术】知识星球获取源码。也可以加我微信:hacker_binghe,一起交流技术。

另外,一不小心就写了12章了,小伙伴们你们再不上车就跟不上了!!!

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好了,今天就到这儿吧,我是冰河,我们下期见~~

写在最后

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