Gateway服务网关之过滤器
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2021-11-08 15:10
文章已收录到我的Github精选，欢迎Star：https://github.com/yehongzhi/learningSummary
写在前面
前一篇文章写了Gateway的Predicate(用于路由转发)，那么这篇文章就介绍另一个主要的核心，那就是Filter(过滤器)。
过滤器有什么作用呢？工作流程是怎么样的呢？请看下图：
从图中很明显可以看出，在请求后端服务前后都需要经过Filter，于是乎Filter的作用就明确了，在PreFilter(请求前处理)可以做参数校验、流量监控、日志记录、修改请求内容等等，在PostFilter(请求后处理)可以做响应内容修改。
过滤器
Filter分为局部和全局两种：
局部Filter(GatewayFilter的子类)是作用于单个路由。如果需要使用全局路由，需要配置Default Filters。 全局Filter(GlobalFilter的子类)，不需要配置路由，系统初始化作用到所有路由上。
局部过滤器
SpringCloud Gateway内置了很多路由过滤器，他们都是由GatewayFilter的工厂类产生。
AddRequestParameter GatewayFilter
该过滤器可以给请求添加参数。
比如我在consumer服务有一个带有userName参数的接口，我想请求网关路由转发的时候给加上一个userName=yehongzhi的参数。
@RequestMapping(value = "/getOrder",method = RequestMethod.GET)
public String getOrder(@RequestParam(name = "userName") String userName) {
return "获取到传入的用户名称:" + userName;
}
配置如下：
spring:
cloud:
gateway:
routes:
- id: add_request_parameter
uri: http://localhost:8081/getOrder
predicates:
- Method=GET
- Path=/getOrder
filters:
- AddRequestParameter=userName,yehongzhi
那么当我请求网关时，输入http://localhost:9201/getOrder，我们能看到默认加上的userName。
StripPrefix GatewayFilter
该过滤器可以去除指定数量的路径前缀。
比如我想把请求网关的路径前缀的第一级去掉，就可以这样配置实现：
spring:
cloud:
gateway:
routes:
- id: strip_prefix_gateway
uri: http://localhost:8081
predicates:
- Path=/consumer/**
filters:
- StripPrefix=1
当请求路径http://localhost:9201/consumer/getDetail/1，能获得结果。
相当于请求http://localhost:8081/getDetail/1，结果是一样的。
PrefixPath GatewayFilter
该过滤器与上一个过滤器相反，是给原有的路径加上指定的前缀。
spring:
cloud:
gateway:
routes:
- id: prefix_path_gateway
uri: http://localhost:8081
predicates:
- Path=/getUserInfo/**
filters:
- PrefixPath=/consumer
当请求http://localhost:9201/getUserInfo/1时，跟请求http://localhost:8081/consumer/getUserInfo/1是一样的。
Hystrix GatewayFilter
网关当然有熔断机制，所以该过滤器集成了Hystrix，实现了熔断的功能。怎么使用呢？首先需要引入Hystrix的maven依赖。
<dependency>
<groupId>org.springframework.cloudgroupId>
<artifactId>spring-cloud-starter-netflix-hystrixartifactId>
dependency>
在gateway服务添加fallback()方法
@RestController
public class FallBackController {
@RequestMapping("/fallback")
public String fallback(){
return "系统繁忙，请稍后再试！";
}
}
在网关服务的配置如下，对GET请求方式的请求路由转发出错时，会触发服务降级：
spring:
cloud:
gateway:
routes:
- id: hystrix_filter
uri: http://localhost:8081
predicates:
- Method=GET
filters:
- name: Hystrix
args:
name: fallbackcmd
fallbackUri: forward:/fallback
这时我们把8081的服务停止，让网关请求不到对应的服务，从而触发服务降级。
RequestRateLimiter GatewayFilter
该过滤器可以提供限流的功能，使用RateLimiter实现来确定是否允许当前请求继续进行，如果请求太大默认会返回HTTP 429-太多请求状态。怎么用呢？首先还是得引入Maven依赖。
<dependency>
<groupId>org.springframework.bootgroupId>
<artifactId>spring-boot-starter-data-redis-reactiveartifactId>
dependency>
接着增加个配置类。
@Configuration
public class LimiterConfig {
/**
* ip限流器
*/
@Bean
public KeyResolver ipKeyResolver() {
return exchange -> Mono.just(exchange.getRequest().getRemoteAddress().getHostName());
}
}
然后配置如下，对GET方式的请求增加限流策略：
spring:
cloud:
gateway:
routes:
- id: hystrix_filter
uri: http://localhost:8081
predicates:
- Method=GET
filters:
- name: RequestRateLimiter
args:
redis-rate-limiter.replenishRate: 1 #每秒允许处理的请求数量
redis-rate-limiter.burstCapacity: 2 #每秒最大处理的请求数量
key-resolver: "#{@ipKeyResolver}" #限流策略，对应策略的Bean
redis:
port: 6379
host: 192.168.1.5 #redis地址
然后启动服务，连续请求地址http://localhost:9201/getDetail/1，就会触发限流，报429错误。
因为内置的过滤器实在是太多了，这里就不一一列举了，有兴趣的同学可以到官网自行学习。
自定义局部过滤器
如果内置的局部过滤器不能满足需求，那么我们就得使用自定义过滤器，怎么用呢？下面用一个例子，我们自定义一个白名单的过滤器，userName在白名单内的才可以访问，不在白名单内的就返回401错误码(Unauthorized)。
局部过滤器需要实现GatewayFilter和Ordered接口，代码如下：
public class WhiteListGatewayFilter implements GatewayFilter, Ordered {
//白名单集合
private List whiteList;
//通过构造器初始化白名单
WhiteListGatewayFilter(List whiteList) {
this.whiteList = whiteList;
}
@Override
public Mono filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
String userName = exchange.getRequest().getQueryParams().getFirst("userName");
//白名单不为空，并且userName包含在白名单内，才可以访问
if (!CollectionUtils.isEmpty(whiteList) && whiteList.contains(userName)) {
return chain.filter(exchange);
}
//如果白名单为空或者userName不在白名单内，则返回401
exchange.getResponse().setStatusCode(HttpStatus.UNAUTHORIZED);
return exchange.getResponse().setComplete();
}
//优先级，值越小优先级越高
@Override
public int getOrder() {
return 0;
}
}
接着再定义一个过滤器工厂，注入到Spring容器中，代码如下：
@Component
public class WhiteListGatewayFilterFactory extends AbstractConfigurable<WhiteListGatewayFilterFactory.Config> implements GatewayFilterFactory<WhiteListGatewayFilterFactory.Config> {
private static final String VALUE = "value";
protected WhiteListGatewayFilterFactory() {
super(WhiteListGatewayFilterFactory.Config.class);
}
@Override
public List shortcutFieldOrder() {
return Collections.singletonList(VALUE);
}
@Override
public GatewayFilter apply(Config config) {
//获取配置的白名单
String whiteString = config.getValue();
List whiteList = new ArrayList<>(Arrays.asList(whiteString.split(",")));
//创建WhiteListGatewayFilter实例，返回
return new WhiteListGatewayFilter(whiteList);
}
//用于接收配置参数
public static class Config {
private String value;
public String getValue() {
return value;
}
public void setValue(String value) {
this.value = value;
}
}
}
最后，我们可以在application.yaml配置文件中加上配置使用：
spring:
cloud:
gateway:
routes:
- id: white_list_filter
uri: http://localhost:8081
predicates:
- Method=GET
filters:
- WhiteList=yehongzhi #等号后面配置的是白名单，用逗号隔开
接着启动项目，先请求localhost:9201/getDetail/1，不带userName，按预期会返回401，不能访问。
请求带有userName=yehongzhi的地址http://localhost:9201/getDetail/1?userName=yehongzhi，是在白名单内的，所以能正常访问。
全局过滤器
全局过滤器在系统初始化时就作用于所有的路由，不需要单独去配置。全局过滤器的接口定义类是GlobalFilter，Gateway本身也有很多内置的过滤器，我们打开类图看看：
我们拿几个比较有代表性的来做介绍，比如负载均衡的全局过滤器LoadBalancerClientFilter。
LoadBalancerClientFilter
该过滤器会解析到以lb://开头的uri，比如这样的配置：
spring:
application:
name: api-gateway
cloud:
nacos:
discovery:
server-addr: 127.0.0.1:8848
service: ${spring.application.name}
gateway:
routes:
- id: consumer
uri: lb://consumer #使用lb协议，consumer是服务名，不再使用IP地址配置
order: 1
predicates:
- Path=/consumer/**
这个全局过滤器就会取到consumer这个服务名，然后通过LoadBalancerClient获取到ServiceInstance服务实例。根据获取到的服务实例，重新组装请求的url。
这就是一个全局过滤器应用的例子，它是作用于全局，而且并不需要配置。下面我们探索一下自定义全局过滤器，假设需要统计用户的IP地址访问网关的总次数，怎么做呢？
自定义全局过滤器
自定义全局过滤器需要实现GlobalFilter接口和Ordered接口。
@Component
public class IPAddressStatisticsFilter implements GlobalFilter, Ordered {
@Override
public Mono filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
InetSocketAddress host = exchange.getRequest().getHeaders().getHost();
if (host == null || host.getHostName() == null) {
exchange.getResponse().setStatusCode(HttpStatus.BAD_REQUEST);
return exchange.getResponse().setComplete();
}
String hostName = host.getHostName();
AtomicInteger count = IpCache.CACHE.getOrDefault(hostName, new AtomicInteger(0));
count.incrementAndGet();
IpCache.CACHE.put(hostName, count);
System.out.println("IP地址：" + hostName + ",访问次数：" + count.intValue());
return chain.filter(exchange);
}
@Override
public int getOrder() {
return 10101;
}
}
//用于保存次数的缓存
public class IpCache {
public static final Map CACHE = new ConcurrentHashMap<>();
}
启动项目，然后请求服务，可以看到控制台打印结果。
IP地址：192.168.1.4,访问次数：1
IP地址：192.168.1.4,访问次数：2
IP地址：192.168.1.4,访问次数：3
IP地址：localhost,访问次数：1
IP地址：localhost,访问次数：2
IP地址：localhost,访问次数：3
IP地址：192.168.1.4,访问次数：4
总结
通过上一篇的Predicates和这篇的Filters基本上把服务网关的功能都实现了，包括路由转发、权限拦截、流量统计、流量控制、服务熔断、日志记录等等。所以网关对于微服务架构来说，网关服务是一个非常重要的部分，有很多一线的互联网公司还会自研服务网关。因此掌握服务网关对于后端开发可以说是必备技能，感谢大家的阅读。
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