spring cloud 學習(6) - zuul 微服務網關 - yjmyzz－IT工程師數位筆記本

文章出處

微服務架構體系中，通常一個業務系統會有很多的微服務，比如：OrderService、ProductService、UserService...，為了讓調用更簡單，一般會在這些服務前端再封裝一層，類似下面這樣：

前面這一層俗稱為“網關層”，其存在意義在于，將"1對N"問題轉換成了"1對1”問題，同時在請求到達真正的微服務之前，可以做一些預處理，比如：來源合法性檢測，權限校驗，反爬蟲之類...

傳統方式下，最土的辦法，網關層可以人肉封裝，類似以下示例代碼：

LoginResult login(...){
   //TODO 預處理...
   return userService.login();//調用用戶服務的登錄方法  
}

Product queryProduct(...){
   //TODO 預處理...
  return productService.queryProduct();//調用產品服務的查詢方法  
}

Order submitOrder(...){
   //TODO 預處理...
   return orderService.submitOrder();//調用訂單服務的查詢方法
}

這樣做，當然能跑起來，但是維護量大，以后各個微服務增加了新方法，都需要在網關層手動增加相應的方法封裝，而spring cloud 中的zuul很好的解決了這一問題，示意圖如下：

Zuul做為網關層，自身也是一個微服務，跟其它服務Service-1，Service-2, ... Service-N一樣，都注冊在eureka server上，可以相互發現，zuul能感知到哪些服務在線，同時通過配置路由規則（后面會給出示例），可以將請求自動轉發到指定的后端微服務上，對于一些公用的預處理（比如：權限認證，token合法性校驗，灰度驗證時部分流量引導之類）,可以放在所謂的過濾器(ZuulFilter)里處理，這樣后端服務以后新增了服務，zuul層幾乎不用修改。

使用步驟：

一、添加zuul依賴的jar包

compile 'org.springframework.cloud:spring-cloud-starter-zuul'

二、application.yml里配置路由

zuul:
  routes:
    api-a:
      path: /api-user/**
      service-id: service-provider
      sensitive-headers:
    api-b:
      path: /api-order/**
      service-id: service-consumer

解釋一下：上面這段配置表示，/api-user/開頭的url請求，將轉發到service-provider這個微服務上，/api-order/開頭的url請求，將轉發到service-consumer這個微服務上。

三、熔斷處理

如果網關后面的微服務掛了，zuul還允許定義一個fallback類，用于熔斷處理，參考下面的代碼：

package com.cnblogs.yjmyzz.spring.cloud.study.gateway;

import org.springframework.cloud.netflix.zuul.filters.route.ZuulFallbackProvider;
import org.springframework.http.HttpHeaders;
import org.springframework.http.HttpStatus;
import org.springframework.http.MediaType;
import org.springframework.http.client.ClientHttpResponse;
import org.springframework.stereotype.Component;

import java.io.ByteArrayInputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.nio.charset.Charset;

/**
 * Created by yangjunming on 2017/7/14.
 */
@Component
public class ServiceConsumerFallbackProvider implements ZuulFallbackProvider {

    @Override
    public String getRoute() {
        return "service-consumer";
    }

    @Override
    public ClientHttpResponse fallbackResponse() {
        return new ClientHttpResponse() {
            @Override
            public HttpStatus getStatusCode() throws IOException {
                return HttpStatus.OK;
            }

            @Override
            public int getRawStatusCode() throws IOException {
                return this.getStatusCode().value();
            }

            @Override
            public String getStatusText() throws IOException {
                return this.getStatusCode().getReasonPhrase();
            }

            @Override
            public void close() {

            }

            @Override
            public InputStream getBody() throws IOException {
                return new ByteArrayInputStream("Service-Consumer不可用".getBytes());
            }

            @Override
            public HttpHeaders getHeaders() {
                HttpHeaders headers = new HttpHeaders();
                MediaType mt = new MediaType("application", "json", Charset.forName("UTF-8"));
                headers.setContentType(mt);
                return headers;
            }
        };
    }
}

開發人員只要在getRoute這個方法里指定要處理的微服務實例，然后重寫fallbackResponse即可。

此時，如果觀察/health端點，也可以看到hystrix處于融斷開啟狀態

四、ZuulFilter過濾器

過濾器是一個很有用的機制，下面分幾種經典場景演示下：

4.1、token校驗/安全認證

網關直接暴露在公網上時，終端要調用某個服務，通常會把登錄后的token傳過來，網關層對token進行有效性驗證，如果token無效（或沒傳token)，提示重新登錄或直接拒絕。另外，網關后面的微服務，如果設置了spring security中的basic Auth（即：不允許匿名訪問，必須提供用戶名、密碼），也可以在Filter中處理。參考下面的代碼：

package com.cnblogs.yjmyzz.spring.cloud.study.gateway;

import com.netflix.zuul.ZuulFilter;
import com.netflix.zuul.context.RequestContext;
import org.apache.commons.codec.binary.Base64;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import org.springframework.cloud.netflix.zuul.filters.support.FilterConstants;
import org.springframework.stereotype.Component;

import javax.servlet.http.HttpServletRequest;

/**
 * Created by yangjunming on 2017/7/13.
 */
@Component
public class AccessFilter extends ZuulFilter {

    private static Logger logger = LoggerFactory.getLogger(AccessFilter.class);

    @Override
    public String filterType() {
        return FilterConstants.PRE_TYPE;
    }

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

    @Override
    public boolean shouldFilter() {
        return true;
    }

    @Override
    public Object run() {
        RequestContext ctx = RequestContext.getCurrentContext();
        HttpServletRequest request = ctx.getRequest();

        Object token = request.getParameter("token");

        //校驗token
        if (token == null) {
            logger.info("token為空，禁止訪問!");
            ctx.setSendZuulResponse(false);
            ctx.setResponseStatusCode(401);
            return null;
        } else {
            //TODO 根據token獲取相應的登錄信息，進行校驗（略）
        }

        //添加Basic Auth認證信息
        ctx.addZuulRequestHeader("Authorization", "Basic " + getBase64Credentials("app01", "*****"));

        return null;
    }

    private String getBase64Credentials(String username, String password) {
        String plainCreds = username + ":" + password;
        byte[] plainCredsBytes = plainCreds.getBytes();
        byte[] base64CredsBytes = Base64.encodeBase64(plainCredsBytes);
        return new String(base64CredsBytes);
    }
}

Filter一共有4種類型，其常量值在org.springframework.cloud.netflix.zuul.filters.support.FilterConstants 中定義

	// Zuul Filter TYPE constants -----------------------------------

	/**
	 * {@link ZuulFilter#filterType()} error type.
	 */
	String ERROR_TYPE = "error";

	/**
	 * {@link ZuulFilter#filterType()} post type.
	 */
	String POST_TYPE = "post";

	/**
	 * {@link ZuulFilter#filterType()} pre type.
	 */
	String PRE_TYPE = "pre";

	/**
	 * {@link ZuulFilter#filterType()} route type.
	 */
	String ROUTE_TYPE = "route";

安全校驗，一般放在請求真正處理之前，所以上面的示例filterType指定為pre，剩下的只要在shouldFilter()、run()方法中重寫自己的邏輯即可。

4.2 動態修改請求參數

zuulFilter可以攔截所有請求參數，并對其進行修改，比如：終端發過來的數據，出于安全要求，可能是經過加密處理的，需要在網關層進行參數解密，再傳遞到后面的服務；再比如：用戶傳過來的token值，需要轉換成userId/userName這些信息，再傳遞到背后的微服務。參考下面的run方法：

    public Object run() {
        try {
            RequestContext context = getCurrentContext();
            InputStream in = (InputStream) context.get("requestEntity");
            if (in == null) {
                in = context.getRequest().getInputStream();
            }
            String body = StreamUtils.copyToString(in, Charset.forName("UTF-8"));
            body = "動態增加一段內容到body中: " + body;
            byte[] bytes = body.getBytes("UTF-8");
            context.setRequest(new HttpServletRequestWrapper(getCurrentContext().getRequest()) {
                @Override
                public ServletInputStream getInputStream() throws IOException {
                    return new ServletInputStreamWrapper(bytes);
                }

                @Override
                public int getContentLength() {
                    return bytes.length;
                }

                @Override
                public long getContentLengthLong() {
                    return bytes.length;
                }
            });
        } catch (IOException e) {
            rethrowRuntimeException(e);
        }
        return null;
    }

更多filter的示例，可以參考官網：https://github.com/spring-cloud-samples/sample-zuul-filters

4.3 灰度發布(Gated Launch/Gray Release)　

大型分布式系統中，灰度發布是保證線上系統安全生產的重要手段，一般的做法為：從集群中指定一臺（或某幾臺）機器，每次做新版本發布前，先只發布這些機器上，先觀察一下是否正常，如果穩定運行后，再發布到其它機器。這種策略（相當于按部分節點來灰度），大多數情況下可以滿足要求，但是有一些特定場景，可能不太適用。

比如：筆者所在的“美味不用等”公司，主要B端用戶為各餐飲品牌的商家，多數情況下，如果新上了一個功能，希望找一些規模較小的餐廳做試點，先看看上線后的運行情況，如果運行良好，再推廣到其它商家。

再比如：后端服務有N多個版本在同時運行，比如V1、V2，現在新加了一個V3版本（這在手機app應用中很常見），希望只有部分升級了app的用戶訪問最新的V3版本服務，其它用戶仍然訪問舊版本，待系統穩定后，再大規模提示用戶升級。

對于這些看上去需求各異的灰度需求，其實本質是一樣的：將請求（根據參數內容+業務規則），將其轉向到特定的灰度機器上。Spring Cloud MicroService中有一個metadata-map(元數據）設置，可以很好的滿足這類需求。

首先要引入一個jar包：(這是github上開源的一個項目ribbon-discovery-filter-spring-cloud-starter）

compile 'io.jmnarloch:ribbon-discovery-filter-spring-cloud-starter:2.1.0'

示例如下：

在各個服務的application.yml中設置以下metadata-map

eureka:
  instance:
    metadata-map:
      gated-launch: false

即：所有節點發布后，默認灰度模式為false。然后把特定的灰度機器上的配置，該參數改成true（表明這臺機器是用于灰度驗證的）。

然后在ZuulFilter中參考下面的代碼：

    @Override
    public Object run() {
        RequestContext ctx = RequestContext.getCurrentContext();
        HttpServletRequest request = ctx.getRequest();

        Object token = request.getParameter("token");

        //校驗token
        if (token == null) {
            logger.info("token為空，禁止訪問!");
            ctx.setSendZuulResponse(false);
            ctx.setResponseStatusCode(401);
            return null;
        } else {
            //TODO 根據token獲取相應的登錄信息，進行校驗（略）

            //灰度示例
            RibbonFilterContextHolder.clearCurrentContext();
            if (token.equals("1234567890")) {
                RibbonFilterContextHolder.getCurrentContext().add("gated-launch", "true");
            } else {
                RibbonFilterContextHolder.getCurrentContext().add("gated-launch", "false");
            }
        }

        //添加Basic Auth認證信息
        ctx.addZuulRequestHeader("Authorization", "Basic " + getBase64Credentials("app01", "*****"));

        return null;
    }

注意18-23行，這里演示了通過特定的token參數值，將請求引導到gated-lanuch=true的機器上。（注：參考這個原理，大家可以把參數值，換成自己的version-版本號，shopId-商家Id之類)。只要請求參數中的token=1234567890，這次請求就會轉發到灰度節點上。

如果有朋友好奇這是怎么做到的，可以看下io.jmnarloch.spring.cloud.ribbon.predicate.MetadataAwarePredicate 這個類：

    @Override
    protected boolean apply(DiscoveryEnabledServer server) {

        final RibbonFilterContext context = RibbonFilterContextHolder.getCurrentContext();
        final Set<Map.Entry<String, String>> attributes = Collections.unmodifiableSet(context.getAttributes().entrySet());
        final Map<String, String> metadata = server.getInstanceInfo().getMetadata();
        return metadata.entrySet().containsAll(attributes);
    }

大致原理就是拿上下文中，開發人員設置的屬性與服務節點里的metadata-map 進行比較，如果metadata-map中包括開發人員設置的屬性，就返回成功（即：選擇這臺服務器）

示例源碼：https://github.com/yjmyzz/spring-cloud-demo　

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