文章目录

1.网关1.1 概述1.2 Spring Cloud Gateway优缺点1.3 入门案例1.3.1 创建sca-gateway模块，其pom.xml文件如下：1.3.2 创建application.yml，添加相关的配置1.3.3 创建项目启动类 1.4 小结面试 2.负载均衡设计2.1 Gateway中负载均衡的实现2.1.1 项目中添加服务发现依赖2.1.2 修改配置文件 2.2 执行流程分析*2.3 面试题 3.断言（Predicate）分析3.1 概述3.2 断言内置工厂3.3 谓词工厂3.3.1 基于Datetime类型的断言工厂3.3.2 基于header的断言工厂HeadRoutePredicateFactory3.3.3 基于Method请求方法的断言工厂3.3.4 基于Query请求参数的断言工厂 3.4 Predicate应用实践*3.5 面试题 4.过滤器（Filter）分析4.1 概述4.2 局部过滤器的设计与实现4.2.1 基于AddRequestHeaderGatewayFilterFactory，为原始请求添加Header4.2.2 基于AddRequestParameterGatewayFilterFactory，为原始请求添加请求参数及值4.2.3 基于PrefixPathGatewayFilterFactory，为原始的请求路径添加一个前缀路径4.2.4 基于RequestSizeGatewayFilterFactory，设置允许接收最大请求包的大小 4.3 全局过滤器的设计与实现*4.4 面试题 5.限流设计及实现5.1 概述5.2 入门5.2.1 添加依赖5.2.2 添加sentinel及路由规则5.2.1 启动网关项目，检测sentinel控制台的网关菜单 6.自定义API维度限流6.1 面试题

1.网关

1.1 概述

网关本质上要提供一个各种服务访问接口，并提供服务接收并转发所有内外部的客户端调用，还有就是权限认证，限流控制等等。Spring Cloud Gateway是Spring公司开发的一个网关组件，它旨在为微服务架构提供一种简单有效的统一的API接口，负责请求路由，组合及协议转换，并且基于Filter链的方式提供了权限认证，监控，限流等功能。

1.2 Spring Cloud Gateway优缺点

优点：

性能强劲：是第一代网关Zuul的1.6倍功能强大：内置了很多的功能，例如转发，监控，限流等等设计优雅，容易扩展

缺点：

依赖Netty与WebFlux，不是传统的Servlet模型需要Spring Boot2.0及以上的版本才支持

1.3 入门案例

通过网关作为服务的访问接口，对系统中的服务进行访问，例如通过网关服务去访问sca-provider服务

1.3.1 创建sca-gateway模块，其pom.xml文件如下：

<dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-gateway</artifactId>
 </dependency>

1.3.2 创建application.yml，添加相关的配置

server:
  port: 9000
spring:
  application:
    name: sca-gateway
  cloud:
    gateway:
        routes: #配置网关路由规则,是gateway中最基本的组件之一，表示一个具体的路由信息载体
          - id: route01  #路由id,自己指定一个唯一值即可。路由标识符，区别于其他的Route
            uri: http://localhost:8081/ #网关帮我们转发的url,路由指向的目的地，即客户端请求最终被转发到的微服务
            predicates: ###断言(谓此):匹配请求规则。进行条件判断，只有断言都返回真，才会执行路由
              - Path=/nacos/provider/echo/**  #请求路径定义,此路径对应uri中的资源
            filters: ##网关过滤器,用于对谓词中的内容进行判断分析以及处理。用于修改请求与响应信息
              - StripPrefix=1 #转发之前去掉path中第一层路径，例如nacos

1.3.3 创建项目启动类

package com.cy;

@SpringBootApplication
public class GatewayApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(GatewayApplication.class,args);
    }
}

1.4 小结面试

什么是网关（服务访问、流量的一个接口，类似于“海关”）为什么使用网关（服务安全，统一服务入口管理，负载均衡，限流，鉴权）Spring Cloud Gateway应用去实现的的初始构建过程（添加依赖，配置）Gateway服务的启动底层是通过谁实现的（Netty网络编程框架-ServerSocket）Gateway服务做请求转发时一定要在注册中心进行注册吗（不一定，可以直接通过远程url进行访问）

2.负载均衡设计

网关才是服务访问的入口，所有服务都会在网关层面进行底层的映射，所以在访问服务时，要基于服务service id （服务名）去找相应的服务，让请求从网关层进行均衡转发，以平衡服务实例处理的能力

2.1 Gateway中负载均衡的实现

2.1.1 项目中添加服务发现依赖

<dependency>
  <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
  <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactId>
</dependency>

2.1.2 修改配置文件

server:
  port: 9000
spring:
  application:
    name: sca-gateway
  cloud:
    nacos:
      discovery:
        server-addr: localhost:8848
    gateway:
      discovery:
        locator:
          enabled: true  #开启通过服务注册中心的serviceId创建路由
      routes:
        - id: route01
          ##uri: http://localhost:8081/
          uri: lb://sca-provider # lb为服务前缀（负载均衡单词的缩写），不能随意写
          predicates: ###匹配规则
              - Path=/nacos/provider/echo/**
          filters:
              - StripPrefix=1 #转发之前去掉path中第一层路径，例如nacos

其中，lb指的是从nacos中按照名称获取微服务，并遵循负载负载策略。同时建议开发阶段打开gateway日志

2.2 执行流程分析

客户端向Spring Cloud Gateway发出请求。 如果Gateway Handler Mapping 通过断言predicates(predicates)的集合确定请求与路由(Routers)匹配，则将其发送到Gateway Web Handler。 Gateway Web Handler 通过确定的路由中所配置的过滤器集合链式调用过滤器（也就是所谓的责任链模式）。 Filter由虚线分隔的原因是， Filter可以在发送代理请求之前和之后运行逻辑。处理的逻辑是 在处理请求时 排在前面的过滤器先执行，而处理返回相应的时候，排在后面的过滤器先执行。

*2.3 面试题

网关层面是如何实现负载均衡的（通过服务名去查找具体的服务实例）网关层面是如何通过服务名查找服务实例的（Ribbon）Ribbon中有哪些负载均衡的算法（轮询，权重，hash。。。可以通过IRule接口进行查看分析）网关进行请求转发的流程是怎样，有哪些关键对象（XxxHandlerMapping,Handler）网关层面服务的映射方式（谓词-path，。。。，服务名、服务实例）网关层如何记录服务的映射（通过map，并要考虑读写锁的应用）

3.断言（Predicate）分析

3.1 概述

断言又叫谓词，用于条件判断，只有断言的结果为真，才会真正的执行路由。断言其本质就是定义路由转发的条件

3.2 断言内置工厂

Spring Cloud Gateway包括一些内置的断言工厂（所有工厂都直接或间接的实现了RoutePredicateFactory接口），这些断言或谓词工程负责创建谓词对象，并通过这些谓词对象判断http请求的合法性

3.3 谓词工厂

3.3.1 基于Datetime类型的断言工厂

此类型的断言根据时间做判断

1） AfterRoutePredicateFactory：判断请求日期是否晚于指定日期
2） BeforeRoutePredicateFactory：判断请求日期是否早于指定日期
3） BetweenRoutePredicateFactory：判断请求日期是否在指定时间段内

并且仅当请求的时间After配置的时间时，才转发该请求，若请求时的时间不是After的时间时，则会返回404 not found·。时间值可通过ZonedDateTime.now()获取

3.3.2 基于header的断言工厂HeadRoutePredicateFactory

判断请求Header是否具有给定名称且值与正则表达式匹配
-Header=X-Request-Id, \d+

3.3.3 基于Method请求方法的断言工厂

MethodRoutePredicateFactory接收一个参数，判断请求类型是否跟指定的类型匹配。例如：

-Method=GET

3.3.4 基于Query请求参数的断言工厂

QueryRoutePredicateFactory接收两个参数，请求Param和正则表达式，判断请求参数是否具有给定名称且值与正则表达式匹配

3.4 Predicate应用实践

当条件不满足时，则无法进行路由转发，会出现404异常

server:
  port: 9000
spring:
  application:
    name: sca-gateway
  cloud:
    nacos:
      server-addr: localhost:8848
    gateway:
      discovery:
        locator:
          enabled: true #开启通过服务中心的serviceId 创建路由的功能
      routes:
        - id: bd-id
          ##uri: http://localhost:8081/
          uri: lb://sca-provider
          predicates: ###匹配规则
              - Path=/nacos/provider/echo/**
              - Before=2021-01-30T00:00:00.000+08:00
              - Method=GET
          filters:
            -  StripPrefix=1 # 转发之前去掉1层路径

*3.5 面试题

什么是谓词（网关中封装了判断逻辑的一个对象）谓词逻辑的设计？（谓词判断逻辑返回值为true则进行请求转发）有哪些谓词逻辑（path，请求参数，请求方式，请求头。。。）可以自定义谓词工厂对象吗（可以）

4.过滤器（Filter）分析

4.1 概述

过滤器就是在请求传递的过程中，对请求和响应的一个处理。Gateway的Filter从作用范围可以分为：

GatewayFilter：应用到单个路由或者一个分组路由上GlobalFilter：应用到所有路由上

4.2 局部过滤器的设计与实现

4.2.1 基于AddRequestHeaderGatewayFilterFactory，为原始请求添加Header

为原始请求添加名为X-Request-Foo, 值为Bar的请求头：

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
        - id: add_request_header_route
          uri: https://example.org
          filters:
            - AddRequestHeader=X-Request-Foo, Bar

4.2.2 基于AddRequestParameterGatewayFilterFactory，为原始请求添加请求参数及值

为原始请求添加名为foo，值为bar的参数，即：foo=bar

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
        - id: add_request_parameter_route
          uri: https://example.org
          filters:
            - AddRequestParameter=foo, bar

4.2.3 基于PrefixPathGatewayFilterFactory，为原始的请求路径添加一个前缀路径

该配置使访问${GATEWAY_URL}/hello 会转发到uri/mypath/hello

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
        - id: prefixpath_route
          uri: https://example.org
          filters:
            - PrefixPath=/mypath

4.2.4 基于RequestSizeGatewayFilterFactory，设置允许接收最大请求包的大小

如果请求包大小超过设置的值，则会返回413 Payload Too Large以及一个errorMessage

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
        - id: request_size_route
      uri: http://localhost:8080/upload
      predicates:
        - Path=/upload
      filters:
        - name: RequestSize
          args:
            # 单位为字节
            maxSize: 5000000

4.3 全局过滤器的设计与实现

全局过滤器(GlobalFilter)作用于所有路由, 无需配置。在系统初始化时加载，并作用在每个路由上。通过全局过滤器可以实现对权限的统一校验，安全性验证等功能。一般内置的全局过滤器已经可以完成大部分的功能，但是对于企业开发的一些业务功能处理，还是需要我们 自己编写过滤器来实现的，那么我们一起通过代码的形式自定义一个过滤器，去完成统一的权限校验。 例如，当客户端第一次请求服务时，服务端对用户进行信息认证（登录), 认证通过，将用户信息进行加密形成token，返回给客户端，作为登录凭证 以后每次请求，客户端都携带认证的token 服务端对token进行解密，判断是否有效。学过spring中的webflux技术的同学可以对如下代码进行尝试实现(没学过的可以忽略).

package com.cy.filters;

import org.springframework.cloud.gateway.filter.GatewayFilterChain;
import org.springframework.cloud.gateway.filter.GlobalFilter;
import org.springframework.core.Ordered;
import org.springframework.http.HttpStatus;
import org.springframework.stereotype.Component;
import org.springframework.web.server.ServerWebExchange;
import reactor.core.publisher.Mono;
@Component
public class AuthGlobalFilter implements GlobalFilter, Ordered {
    @Override
    public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
        String username=exchange.getRequest()
                .getQueryParams().getFirst("username");
        if (!"admin".equals(username)) {
            System.out.println("认证失败");
            exchange.getResponse().setStatusCode(HttpStatus.UNAUTHORIZED);
            return exchange.getResponse().setComplete();
        }
        //调用chain.filter继续向下游执行
        return chain.filter(exchange);

    }

    @Override
    public int getOrder() {
        return 0;
    }
}

*4.4 面试题

网关过滤器的作用是什么（对请求和响应数据做一个预处理）网关过滤器的类型有哪些（局部过滤器，全局过滤器）如果理解局部过滤器（针对具体链路的应用的过滤器，需要进行配置）如何理解全局过滤器（作用于所有请求链路）如何自定义全局过滤器（直接或间接实现GlobalFilter接口）

5.限流设计及实现

5.1 概述

网关是所有外部请求的公共入口，所以可以在网关进行限流，而且限流的方式也很多，我们采用Sentinel组件来实现网关的限流。Sentinel支持对Spring Cloud Gateway，Zuul等主流网关进行限流

5.2 入门

5.2.1 添加依赖

在原有的spring-cloud-starter-gateway依赖的基础上再添加如下两个依赖

<dependency>
    <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-sentinel</artifactId>
</dependency>

<dependency>
    <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-alibaba-sentinel-gateway</artifactId>
</dependency>

5.2.2 添加sentinel及路由规则

routes:
  - id: route01
    uri: lb://sca-provider
    predicates: ###匹配规则
      - Path=/provider/echo/**
sentinel:
  transport:
    dashboard: localhost:8180 #Sentinel 控制台地址
  eager: true  #取消Sentinel控制台懒加载,即项目启动即连接

5.2.1 启动网关项目，检测sentinel控制台的网关菜单

启动时，添加sentinel的jvm参数，通过此菜单可以让网关服务在sentinel控制台显示不一样的菜单

-Dcsp.sentinel.app.type=1

6.自定义API维度限流

自定义API分组，是一种更细粒度的限流规则定义，它允许我们利用sentinel提供的API，将请求路径进行分组，然后在组上设置限流规则

6.1 面试题

网关层面结合sentinel实现限流，其限流的类型有几种（两种-route id,api）网关层面可以自定义限流后的异常处理结果吗（可以）sentinel底层限流的算法（滑动窗口，令牌桶，漏斗）