SpringCloud中Zuul网关原理及其配置，看它就够了！

一、Zuul网关的作用

• 统一入口：未全部为服务提供一个唯一的入口，网关起到外部和内部隔离的作用，保障了后台服务的安全性。
• 鉴权校验：识别每个请求的权限，拒绝不符合要求的请求。
• 动态路由：动态的将请求路由到不同的后端集群中。
• 减少客户端与服务端的耦合：服务可以独立发展，通过网关层来做映射。

二、Zuul网关的应用

1、网关访问方式

2、网关依赖注入

<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloudgroupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-eurekaartifactId>
dependency>
<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloudgroupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-zuulartifactId>
dependency>

<dependency>
   <groupId>org.springframework.retrygroupId>
   <artifactId>spring-retryartifactId>
dependency>

3、网关启动器

/**
 * @EnableZuulProxy - 开启Zuul网关。
 *  当前应用是一个Zuul微服务网关。会在Eureka注册中心中注册当前服务。并发现其他的服务。
 *  Zuul需要的必要依赖是spring-cloud-starter-zuul。
 */
@SpringBootApplication
@EnableZuulProxy
public class ZuulApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(ZuulApplication.class, args);
    }
}

4、网关全局变量配置

# URL pattern
# 使用路径方式匹配路由规则。
# 参数key结构：zuul.routes.customName.path=xxx
# 用于配置路径匹配规则。
# 其中customName自定义。通常使用要调用的服务名称，方便后期管理
# 可使用的通配符有： * ** ?
# ? 单个字符
# * 任意多个字符，不包含多级路径
# ** 任意多个字符，包含多级路径
zuul.routes.eureka-application-service.path=/api/**
# 参数key结构：zuul.routes.customName.url=xxx
# url用于配置符合path的请求路径路由到的服务地址。
zuul.routes.eureka-application-service.url=http://127.0.0.1:8080/

# service id pattern 通过服务名称路由
# key结构 ：zuul.routes.customName.path=xxx
# 路径匹配规则
zuul.routes.eureka-application-service.path=/api/**
# key结构 ：zuul.routes.customName.serviceId=xxx
# serviceId用于配置符合path的请求路径路由到的服务名称。
zuul.routes.eureka-application-service.serviceId=eureka-application-service

# simple service id pattern 简化配置方案
# 如果只配置path，不配置serviceId。则customName相当于服务名称。
# 符合path的请求路径直接路由到customName对应的服务上。
zuul.routes.eureka-application-service.path=/api/**

# ignored service id pattern
# 配置不被zuul管理的服务列表。多个服务名称使用逗号','分隔。
# 配置的服务将不被zuul代理。
zuul.ignored-services=eureka-application-service
# 此方式相当于给所有新发现的服务默认排除zuul网关访问方式，只有配置了路由网关的服务才可以通过zuul网关访问
# 通配方式配置排除列表。
zuul.ignored-services=*
# 使用服务名称匹配规则配置路由列表，相当于只对已配置的服务提供网关代理。
zuul.routes.eureka-application-service.path=/api/**

# 通配方式配置排除网关代理路径。所有符合ignored-patterns的请求路径都不被zuul网关代理。
zuul.ignored-patterns=/**/test/**
zuul.routes.eureka-application-service.path=/api/**

# prefix URL pattern 前缀路由匹配
# 配置请求路径前缀，所有基于此前缀的请求都由zuul网关提供代理。
zuul.prefix=/api
# 使用服务名称匹配方式配置请求路径规则。
# 这里的配置将为：http://ip:port/api/appservice/**的请求提供zuul网关代理，可以将要访问服务进行前缀分类。
# 并将请求路由到服务eureka-application-service中。
zuul.routes.eureka-application-service.path=/appservice/**

5 Zuul网关配置总结

三、Zuul网关过滤器

• 前置过滤：是请求进入Zuul之后，立刻执行的过滤逻辑。
• 路由后过滤：是请求进入Zuul之后，并Zuul实现了请求路由后执行的过滤逻辑，路由后过滤，是在远程服务调用之前过滤的逻辑。
• 后置过滤：远程服务调用结束后执行的过滤逻辑。
• 异常过滤：是任意一个过滤器发生异常或远程服务调用无结果反馈的时候执行的过滤逻辑。无结果反馈，就是远程服务调用超时。

3.1 过滤器实现方式

• pre - 前置过滤器，在请求被路由前执行，通常用于处理身份认证，日志记录等；
• route - 在路由执行后，服务调用前被调用；
• error - 任意一个filter发生异常的时候执行或远程服务调用没有反馈的时候执行（超时），通常用于处理异常；
• post - 在route或error执行后被调用，一般用于收集服务信息，统计服务性能指标等，也可以对response结果做特殊处理。

3.2 过滤器的生命周期

3.3 代码示例

/**
 * Zuul过滤器，必须继承ZuulFilter父类。
 * 当前类型的对象必须交由Spring容器管理。使用@Component注解描述。
 * 继承父类后，必须实现父类中定义的4个抽象方法。
 * shouldFilter、 run、 filterType、 filterOrder
 */
@Component
public class LoggerFilter extends ZuulFilter {

    private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(LoggerFilter.class);
    
    /**
     * 返回boolean类型。代表当前filter是否生效。
     * 默认值为false。
     * 返回true代表开启filter。
     */
    @Override
    public boolean shouldFilter() {
        return true;
    }

    /**
     * run方法就是过滤器的具体逻辑。
     * return 可以返回任意的对象，当前实现忽略。（spring-cloud-zuul官方解释）
     * 直接返回null即可。
     */
    @Override
    public Object run() throws ZuulException {
        // 通过zuul，获取请求上下文
        RequestContext rc = RequestContext.getCurrentContext();
        HttpServletRequest request = rc.getRequest();

        logger.info("LogFilter1.....method={},url={}",
                request.getMethod(),request.getRequestURL().toString());
        // 可以记录日志、鉴权，给维护人员记录提供定位协助、统计性能
        return null;
    }

    /**
     * 过滤器的类型。可选值有：
     * pre - 前置过滤
     * route - 路由后过滤
     * error - 异常过滤
     * post - 远程服务调用后过滤
     */
    @Override
    public String filterType() {
        return "pre";
    }

    /**
     * 同种类的过滤器的执行顺序。
     * 按照返回值的自然升序执行。
     */
    @Override
    public int filterOrder() {
        return 0;
    }
}

四、Zuul网关的容错（与Hystrix的无缝结合）

4.1 Zuul中的服务降级处理

4.2 代码示例

/**
 * 如果需要在Zuul网关服务中增加容错处理fallback，需要实现接口ZuulFallbackProvider
 * spring-cloud框架，在Edgware版本(包括)之后，声明接口ZuulFallbackProvider过期失效，
 * 提供了新的ZuulFallbackProvider的子接口 - FallbackProvider
 * 在老版本中提供的ZuulFallbackProvider中，定义了两个方法。
 *  - String getRoute()
 *    当前的fallback容错处理逻辑处理的是哪一个服务。可以使用通配符‘*’代表为全部的服务提供容错处理。
 *    如果只为某一个服务提供容错，返回对应服务的spring.application.name值。
 *  - ClientHttpResponse fallbackResponse()
 *    当服务发生错误的时候，如何容错。
 * 新版本中提供的FallbackProvider提供了新的方法。
 *  - ClientHttpResponse fallbackResponse(Throwable cause)
 *    如果使用新版本中定义的接口来做容错处理，容错处理逻辑，只运行子接口中定义的新方法。也就是有参方法。
 *    是为远程服务发生异常的时候，通过异常的类型来运行不同的容错逻辑。
 */
@Component
public class TestFallBbackProvider implements FallbackProvider {

    /**
     * return - 返回fallback处理哪一个服务。返回的是服务的名称
     * 推荐 - 为指定的服务定义特性化的fallback逻辑。
     * 推荐 - 提供一个处理所有服务的fallback逻辑。
     * 好处 - 服务某个服务发生超时，那么指定的fallback逻辑执行。如果有新服务上线，未提供fallback逻辑，有一个通用的。
     */
    @Override
    public String getRoute() {
        return "eureka-application-service";
    }

    /**
     * fallback逻辑。在早期版本中使用。
     * Edgware版本之后，ZuulFallbackProvider接口过期，提供了新的子接口FallbackProvider
     * 子接口中提供了方法ClientHttpResponse fallbackResponse(Throwable cause)。
     * 优先调用子接口新定义的fallback处理逻辑。
     */
    @Override
    public ClientHttpResponse fallbackResponse() {
        System.out.println("ClientHttpResponse fallbackResponse()");
        
        List> result = new ArrayList<>();
        Map data = new HashMap<>();
        data.put("message", "服务正忙，请稍后重试");
        result.add(data);
        
        ObjectMapper mapper = new ObjectMapper();
        
        String msg = "";
        try {
            msg = mapper.writeValueAsString(result);
        } catch (JsonProcessingException e) {
            msg = "";
        }
        
        return this.executeFallback(HttpStatus.OK, msg, 
                "application", "json", "utf-8");
    }

    /**
     * fallback逻辑。优先调用。可以根据异常类型动态决定处理方式。
     */
    @Override
    public ClientHttpResponse fallbackResponse(Throwable cause) {
        System.out.println("ClientHttpResponse fallbackResponse(Throwable cause)");
        if(cause instanceof NullPointerException){
            
            List> result = new ArrayList<>();
            Map data = new HashMap<>();
            data.put("message", "网关超时，请稍后重试");
            result.add(data);
            
            ObjectMapper mapper = new ObjectMapper();
            
            String msg = "";
            try {
                msg = mapper.writeValueAsString(result);
            } catch (JsonProcessingException e) {
                msg = "";
            }
            
            return this.executeFallback(HttpStatus.GATEWAY_TIMEOUT, 
                    msg, "application", "json", "utf-8");
        }else{
            return this.fallbackResponse();
        }
    }
    
    /**
     * 具体处理过程。
     * @param status 容错处理后的返回状态，如200正常GET请求结果，201正常POST请求结果，404资源找不到错误等。
     *  使用spring提供的枚举类型对象实现。HttpStatus
     * @param contentMsg 自定义的响应内容。就是反馈给客户端的数据。
     * @param mediaType 响应类型，是响应的主类型， 如：application、text、media。
     * @param subMediaType 响应类型，是响应的子类型， 如：json、stream、html、plain、jpeg、png等。
     * @param charsetName 响应结果的字符集。这里只传递字符集名称，如：utf-8、gbk、big5等。
     * @return ClientHttpResponse 就是响应的具体内容。
     *  相当于一个HttpServletResponse。
     */
    private final ClientHttpResponse executeFallback(final HttpStatus status, 
            String contentMsg, String mediaType, String subMediaType, String charsetName) {
        return new ClientHttpResponse() {

            /**
             * 设置响应的头信息
             */
            @Override
            public HttpHeaders getHeaders() {
                HttpHeaders header = new HttpHeaders();
                MediaType mt = new MediaType(mediaType, subMediaType, Charset.forName(charsetName));
                header.setContentType(mt);
                return header;
            }

            /**
             * 设置响应体
             * zuul会将本方法返回的输入流数据读取，并通过HttpServletResponse的输出流输出到客户端。
             */
            @Override
            public InputStream getBody() throws IOException {
                String content = contentMsg;
                return new ByteArrayInputStream(content.getBytes());
            }

            /**
             * ClientHttpResponse的fallback的状态码 返回String
             */
            @Override
            public String getStatusText() throws IOException {
                return this.getStatusCode().getReasonPhrase();
            }

            /**
             * ClientHttpResponse的fallback的状态码 返回HttpStatus
             */
            @Override
            public HttpStatus getStatusCode() throws IOException {
                return status;
            }

            /**
             * ClientHttpResponse的fallback的状态码 返回int
             */
            @Override
            public int getRawStatusCode() throws IOException {
                return this.getStatusCode().value();
            }

            /**
             * 回收资源方法
             * 用于回收当前fallback逻辑开启的资源对象的。
             * 不要关闭getBody方法返回的那个输入流对象。
             */
            @Override
            public void close() {
            }
        };
    }
}

五、Zuul网关的限流保护

<dependency>
    <groupId>com.marcosbarbero.cloudgroupId>
    <artifactId>spring-cloud-zuul-ratelimitartifactId>
    <version>1.3.4.RELEASEversion>
dependency>

5.1 全局限流配置

# 开启限流保护
zuul.ratelimit.enabled=true
# 60s内请求超过3次，服务端就抛出异常，60s后可以恢复正常请求
zuul.ratelimit.default-policy.limit=3
zuul.ratelimit.default-policy.refresh-interval=60
# 针对IP进行限流，不影响其他IP
zuul.ratelimit.default-policy.type=origin

5.2 局部限流配置

# 开启限流保护
zuul.ratelimit.enabled=true
# hystrix-application-client服务60s内请求超过3次，服务抛出异常。
zuul.ratelimit.policies.hystrix-application-client.limit=3
zuul.ratelimit.policies.hystrix-application-client.refresh-interval=60
# 针对IP限流。
zuul.ratelimit.policies.hystrix-application-client.type=origin

5.3 限流参数简介

六、Zuul网关性能调优：网关的两层超时调优

# 开启zuul网关重试
zuul.retryable=true
# hystrix超时时间设置
# 线程池隔离，默认超时时间1000ms
hystrix.command.default.execution.isolation.thread.timeoutInMilliseconds=8000

# ribbon超时时间设置：建议设置比Hystrix小
# 请求连接的超时时间: 默认5000ms
ribbon.ConnectTimeout=5000
# 请求处理的超时时间: 默认5000ms
ribbon.ReadTimeout=5000
# 重试次数：MaxAutoRetries表示访问服务集群下原节点（同路径访问）；MaxAutoRetriesNextServer表示访问服务集群下其余节点（换台服务器）
ribbon.MaxAutoRetries=1
ribbon.MaxAutoRetriesNextServer=1
# 开启重试
ribbon.OkToRetryOnAllOperations=true

<dependency>
  <groupId>org.springframework.retrygroupId>
  <artifactId>spring-retryartifactId>
dependency>