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nginx的轉發之外,SpringCloud的zuul轉發

服務閘道器是微服務架構中一個不可或缺的部分。通過服務閘道器統一向外系統提供REST API的過程中,除了具備服務路由、均衡負載功能之外,它還具備了許可權控制等功能。Spring Cloud Netflix中的Zuul就擔任了這樣的一個角色,為微服務架構提供了前門保護的作用,同時將許可權控制這些較重的非業務邏輯內容遷移到服務路由層面,使得服務叢集主體能夠具備更高的可複用性和可測試性。

路由在微服務體系結構的一個組成部分。例如,/可以對映到您的Web應用程式,/api/users對映到使用者服務,並將/api/shop對映到商店服務。ZuulNetflix的基於JVM的路由器和伺服器端負載均衡器。

Netflix使用Zuul進行以下操作:

  • 認證
  • 洞察
  • 壓力測試
  • 金絲雀測試
  • 動態路由
  • 服務遷移
  • 負載脫落
  • 安全
  • 靜態響應處理
  • 主動/主動流量管理

Zuul的規則引擎允許基本上寫任何JVM語言編寫規則和過濾器,內建JavaGroovy

什麼是服務閘道器

服務閘道器 = 路由轉發 + 過濾器

1、路由轉發:接收一切外界請求,轉發到後端的微服務上去;

2、過濾器:在服務閘道器中可以完成一系列的橫切功能,例如許可權校驗、限流以及監控等,這些都可以通過過濾器完成(其實路由轉發也是通過過濾器實現的)。

為什麼需要服務閘道器

上述所說的橫切功能(以許可權校驗為例)可以寫在三個位置:

  • 每個服務自己實現一遍
  • 寫到一個公共的服務中,然後其他所有服務都依賴這個服務
  • 寫到服務閘道器的前置過濾器中,所有請求過來進行許可權校驗

第一種,缺點太明顯,基本不用; 第二種,相較於第一點好很多,程式碼開發不會冗餘,但是有兩個缺點:

  • 由於每個服務引入了這個公共服務,那麼相當於在每個服務中都引入了相同的許可權校驗的程式碼,使得每個服務的jar包大小無故增加了一些,尤其是對於使用docker映象進行部署的場景,jar越小越好;
  • 由於每個服務都引入了這個公共服務,那麼我們後續升級這個服務可能就比較困難,而且公共服務的功能越多,升級就越難,而且假設我們改變了公共服務中的許可權校驗的方式,想讓所有的服務都去使用新的許可權校驗方式,我們就需要將之前所有的服務都重新引包,編譯部署。

而服務閘道器恰好可以解決這樣的問題:

  • 將許可權校驗的邏輯寫在閘道器的過濾器中,後端服務不需要關注許可權校驗的程式碼,所以服務的jar包中也不會引入許可權校驗的邏輯,不會增加jar包大小;
  • 如果想修改許可權校驗的邏輯,只需要修改閘道器中的許可權校驗過濾器即可,而不需要升級所有已存在的微服務。

所以,需要服務閘道器!!!

服務閘道器技術選型

服務閘道器

引入服務閘道器後的微服務架構如上,總體包含三部分:服務閘道器、open-service和service。

1、總體流程:

  • 服務閘道器、open-service和service啟動時註冊到註冊中心上去;
  • 使用者請求時直接請求閘道器,閘道器做智慧路由轉發(包括服務發現,負載均衡)到open-service,這其中包含許可權校驗、監控、限流等操作
  • open-service聚合內部service響應,返回給閘道器,閘道器再返回給使用者

2、引入閘道器的注意點

  • 增加了閘道器,多了一層轉發(原本使用者請求直接訪問open-service即可),效能會下降一些(但是下降不大,通常,閘道器機器效能會很好,而且閘道器與open-service的訪問通常是內網訪問,速度很快);
  • 閘道器的單點問題:在整個網路呼叫過程中,一定會有一個單點,可能是閘道器、nginx、dns伺服器等。防止閘道器單點,可以在閘道器層前邊再掛一臺nginx,nginx的效能極高,基本不會掛,這樣之後,閘道器服務就可以不斷的新增機器。但是這樣一個請求就轉發了兩次,所以最好的方式是閘道器單點服務部署在一臺牛逼的機器上(通過壓測來估算機器的配置),而且nginx與zuul的效能比較,根據國外的一個哥們兒做的實驗來看,其實相差不大,zuul是netflix開源的一個用來做閘道器的開源框架;
  • 閘道器要儘量輕。

3、服務閘道器基本功能

  • 智慧路由:接收外部一切請求,並轉發到後端的對外服務open-service上去;
  • 注意:我們只轉發外部請求,服務之間的請求不走閘道器,這就表示全鏈路追蹤、內部服務API監控、內部服務之間呼叫的容錯、智慧路由不能在閘道器完成;當然,也可以將所有的服務呼叫都走閘道器,那麼幾乎所有的功能都可以整合到閘道器中,但是這樣的話,閘道器的壓力會很大,不堪重負。
  • 許可權校驗:只校驗使用者向open-service服務的請求,不校驗服務內部的請求。服務內部的請求有必要校驗嗎?
  • API監控:只監控經過閘道器的請求,以及閘道器本身的一些效能指標(例如,gc等);
  • 限流:與監控配合,進行限流操作;
  • API日誌統一收集:類似於一個aspect切面,記錄介面的進入和出去時的相關日誌
  • 。。。後續補充

4、技術選型

筆者準備自建一個輕量級的服務閘道器,技術選型如下:

  • 開發語言:java + groovy,groovy的好處是閘道器服務不需要重啟就可以動態的新增filter來實現一些功能;
  • 微服務基礎框架:springboot;
  • 閘道器基礎元件:netflix zuul;
  • 服務註冊中心:consul;
  • 許可權校驗:jwt;
  • API監控:prometheus + grafana;
  • API統一日誌收集:logback + ELK;
  • 壓力測試:Jmeter;
  • 。。。後續補充
  • 在後續的介紹中,會逐漸介紹各個知識點,並完成一個輕量級的服務閘道器!!!

路由規則

閘道器的預設路由規則

Spring cloud zuul 預設情況下,Zuul會代理所有註冊到Eureka Server的微服務,並且Zuul的路由規則如下:[http://ZUUL_HOST:ZUUL_PORT/]() 微服務在Eureka上的serviceId/**會被轉發到serviceId對應的微服務。

zuul 執行流程

執行流程圖

Zuul大部分功能都是通過過濾器來實現的。Zuul中定義了四種標準過濾器型別,這些過濾器型別對應於請求的典型生命週期。

PRE:這種過濾器在請求被路由之前呼叫。我們可利用這種過濾器實現身份驗證、在叢集中選擇請求的微服務、記錄除錯資訊等。

ROUTING:這種過濾器將請求路由到微服務。這種過濾器用於構建傳送給微服務的請求,並使用Apache HttpClient或Netfilx Ribbon請求微服務。

OST:這種過濾器在路由到微服務以後執行。這種過濾器可用來為響應新增標準的HTTP Header、收集統計資訊和指標、將響應從微服務傳送給客戶端等。

ERROR:在其他階段發生錯誤時執行該過濾器。

除了預設的過濾器型別,Zuul還允許我們建立自定義的過濾器型別。例如,我們可以定製一種STATIC型別的過濾器,直接在Zuul中生成響應,而不將請求轉發到後端的微服務。

filterType

filterType:返回一個字串代表過濾器的型別,在zuul中定義了四種不同生命週期的過濾器型別,具體如下:

  • pre:路由之前
  • routing:路由之時
  • post: 路由之後
  • error:傳送錯誤呼叫
  • filterOrder:過濾的順序
  • shouldFilter:這裡可以寫邏輯判斷,是否要過濾,本文true,永遠過濾。
  • run:過濾器的具體邏輯。可用很複雜,包括查sql,nosql去判斷該請求到底有沒有許可權訪問。

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github上有一些小的例子:https://github.com/singgel/SpringCloudExamples