SpringCloud中Zuul網關原理及其配置，看它就夠了！
正文
Zuul是spring cloud中的微服務網關。網關：是一個網絡整體系統中的前置門戶入口。請求首先通過網關，進行路徑的路由，定位到具體的服務節點上。
Zuul是一個微服務網關，首先是一個微服務。也是會在Eureka注冊中心中進行服務的注冊和發現。也是一個網關，請求應該通過Zuul來進行路由。
Zuul網關不是必要的。是推薦使用的。
使用Zuul，一般在微服務數量較多（多于10個）的時候推薦使用，對服務的管理有嚴格要求的時候推薦使用，當微服務權限要求嚴格的時候推薦使用。
一、Zuul網關的作用
網關有以下幾個作用：
- 統一入口：未全部為服務提供一個唯一的入口，網關起到外部和內部隔離的作用，保障了后臺服務的安全性。
- 鑒權校驗：識別每個請求的權限，拒絕不符合要求的請求。
- 動態路由：動態的將請求路由到不同的后端集群中。
- 減少客戶端與服務端的耦合：服務可以獨立發展，通過網關層來做映射。
二、Zuul網關的應用
1、網關訪問方式
通過zuul訪問服務的，URL地址默認格式為：http://zuulHostIp:port/要訪問的服務名稱/服務中的URL
服務名稱：properties配置文件中的spring.application.name。
服務的URL：就是對應的服務對外提供的URL路徑監聽。
2、網關依賴注入
- <!-- spring cloud Eureka Client 啟動器 -->
- <dependency>
- <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
- <artifactId>spring-cloud-starter-eureka</artifactId>
- </dependency>
- <dependency>
- <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
- <artifactId>spring-cloud-starter-zuul</artifactId>
- </dependency>
- <!-- zuul網關的重試機制，不是使用ribbon內置的重試機制
- 是借助spring-retry組件實現的重試
- 開啟zuul網關重試機制需要增加下述依賴
- -->
- <dependency>
- <groupId>org.springframework.retry</groupId>
- <artifactId>spring-retry</artifactId>
- </dependency>
3、網關啟動器
- /**
- * @EnableZuulProxy - 開啟Zuul網關。
- * 當前應用是一個Zuul微服務網關。會在Eureka注冊中心中注冊當前服務。并發現其他的服務。
- * Zuul需要的必要依賴是spring-cloud-starter-zuul。
- */
- @SpringBootApplication
- @EnableZuulProxy
- public class ZuulApplication {
- public static void main(String[] args) {
- SpringApplication.run(ZuulApplication.class, args);
- }
- }
4、網關全局變量配置
4.1 URL路徑匹配
- # URL pattern
- # 使用路徑方式匹配路由規則。
- # 參數key結構：zuul.routes.customName.path=xxx
- # 用于配置路徑匹配規則。
- # 其中customName自定義。通常使用要調用的服務名稱，方便后期管理
- # 可使用的通配符有： * ** ?
- # ? 單個字符
- # * 任意多個字符，不包含多級路徑
- # ** 任意多個字符，包含多級路徑
- zuul.routes.eureka-application-service.path=/api/**
- # 參數key結構：zuul.routes.customName.url=xxx
- # url用于配置符合path的請求路徑路由到的服務地址。
- zuul.routes.eureka-application-service.url=http://127.0.0.1:8080/
4.2 服務名稱匹配
- # service id pattern 通過服務名稱路由
- # key結構 ：zuul.routes.customName.path=xxx
- # 路徑匹配規則
- zuul.routes.eureka-application-service.path=/api/**
- # key結構 ：zuul.routes.customName.serviceId=xxx
- # serviceId用于配置符合path的請求路徑路由到的服務名稱。
- zuul.routes.eureka-application-service.serviceId=eureka-application-service
服務名稱匹配也可以使用簡化的配置：
- # simple service id pattern 簡化配置方案
- # 如果只配置path，不配置serviceId。則customName相當于服務名稱。
- # 符合path的請求路徑直接路由到customName對應的服務上。
- zuul.routes.eureka-application-service.path=/api/**
4.3 路由排除配置
- # ignored service id pattern
- # 配置不被zuul管理的服務列表。多個服務名稱使用逗號','分隔。
- # 配置的服務將不被zuul代理。
- zuul.ignored-services=eureka-application-service
- # 此方式相當于給所有新發現的服務默認排除zuul網關訪問方式，只有配置了路由網關的服務才可以通過zuul網關訪問
- # 通配方式配置排除列表。
- zuul.ignored-services=*
- # 使用服務名稱匹配規則配置路由列表，相當于只對已配置的服務提供網關代理。
- zuul.routes.eureka-application-service.path=/api/**
- # 通配方式配置排除網關代理路徑。所有符合ignored-patterns的請求路徑都不被zuul網關代理。
- zuul.ignored-patterns=/**/test/**
- zuul.routes.eureka-application-service.path=/api/**
4.4 路由前綴配置
- # prefix URL pattern 前綴路由匹配
- # 配置請求路徑前綴，所有基于此前綴的請求都由zuul網關提供代理。
- zuul.prefix=/api
- # 使用服務名稱匹配方式配置請求路徑規則。
- # 這里的配置將為：http://ip:port/api/appservice/**的請求提供zuul網關代理，可以將要訪問服務進行前綴分類。
- # 并將請求路由到服務eureka-application-service中。
- zuul.routes.eureka-application-service.path=/appservice/**
5 Zuul網關配置總結
網關配置方式有多種，默認、URL、服務名稱、排除|忽略、前綴。
網關配置沒有優劣好壞，應該在不同的情況下選擇合適的配置方案。擴展：大公司為什么都有API網關？聊聊API網關的作用
zuul網關其底層使用ribbon來實現請求的路由，并內置Hystrix，可選擇性提供網關fallback邏輯。使用zuul的時候，并不推薦使用Feign作為application client端的開發實現。畢竟Feign技術是對ribbon的再封裝，使用Feign本身會提高通訊消耗，降低通訊效率，只在服務相互調用的時候使用Feign來簡化代碼開發就夠了。而且商業開發中，使用Ribbon+RestTemplate來開發的比例更高。
三、Zuul網關過濾器
Zuul中提供了過濾器定義，可以用來過濾代理請求，提供額外功能邏輯。如：權限驗證，日志記錄等。
Zuul提供的過濾器是一個父類。父類是ZuulFilter。通過父類中定義的抽象方法filterType，來決定當前的Filter種類是什么。有前置過濾、路由后過濾、后置過濾、異常過濾。
- 前置過濾：是請求進入Zuul之后，立刻執行的過濾邏輯。
- 路由后過濾：是請求進入Zuul之后，并Zuul實現了請求路由后執行的過濾邏輯，路由后過濾，是在遠程服務調用之前過濾的邏輯。
- 后置過濾：遠程服務調用結束后執行的過濾邏輯。
- 異常過濾：是任意一個過濾器發生異?；蜻h程服務調用無結果反饋的時候執行的過濾邏輯。無結果反饋，就是遠程服務調用超時。
3.1 過濾器實現方式
繼承父類ZuulFilter。在父類中提供了4個抽象方法，分別是：filterType, filterOrder, shouldFilter, run。其功能分別是：
filterType：方法返回字符串數據，代表當前過濾器的類型?？蛇x值有-pre, route, post, error。
- pre - 前置過濾器，在請求被路由前執行，通常用于處理身份認證，日志記錄等；
- route - 在路由執行后，服務調用前被調用；
- error - 任意一個filter發生異常的時候執行或遠程服務調用沒有反饋的時候執行（超時），通常用于處理異常；
- post - 在route或error執行后被調用，一般用于收集服務信息，統計服務性能指標等，也可以對response結果做特殊處理。
filterOrder：返回int數據，用于為同filterType的多個過濾器定制執行順序，返回值越小，執行順序越優先。
shouldFilter：返回boolean數據，代表當前filter是否生效。
run：具體的過濾執行邏輯。如pre類型的過濾器，可以通過對請求的驗證來決定是否將請求路由到服務上；如post類型的過濾器，可以對服務響應結果做加工處理（如為每個響應增加footer數據）。
3.2 過濾器的生命周期
3.3 代碼示例
- /**
- * Zuul過濾器，必須繼承ZuulFilter父類。
- * 當前類型的對象必須交由Spring容器管理。使用@Component注解描述。
- * 繼承父類后，必須實現父類中定義的4個抽象方法。
- * shouldFilter、 run、 filterType、 filterOrder
- */
- @Component
- public class LoggerFilter extends ZuulFilter {
- private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(LoggerFilter.class);
- /**
- * 返回boolean類型。代表當前filter是否生效。
- * 默認值為false。
- * 返回true代表開啟filter。
- */
- @Override
- public boolean shouldFilter() {
- return true;
- }
- /**
- * run方法就是過濾器的具體邏輯。
- * return 可以返回任意的對象，當前實現忽略。（spring-cloud-zuul官方解釋）
- * 直接返回null即可。
- */
- @Override
- public Object run() throws ZuulException {
- // 通過zuul，獲取請求上下文
- RequestContext rc = RequestContext.getCurrentContext();
- HttpServletRequest request = rc.getRequest();
- logger.info("LogFilter1.....method={},url={}",
- request.getMethod(),request.getRequestURL().toString());
- // 可以記錄日志、鑒權，給維護人員記錄提供定位協助、統計性能
- return null;
- }
- /**
- * 過濾器的類型?？蛇x值有：
- * pre - 前置過濾
- * route - 路由后過濾
- * error - 異常過濾
- * post - 遠程服務調用后過濾
- */
- @Override
- public String filterType() {
- return "pre";
- }
- /**
- * 同種類的過濾器的執行順序。
- * 按照返回值的自然升序執行。
- */
- @Override
- public int filterOrder() {
- return 0;
- }
- }
四、Zuul網關的容錯（與Hystrix的無縫結合）
在spring cloud中，Zuul啟動器中包含了Hystrix相關依賴，在Zuul網關工程中，默認是提供了Hystrix Dashboard服務監控數據的(hystrix.stream)，但是不會提供監控面板的界面展示?？梢哉f，在spring cloud中，zuul和Hystrix是無縫結合的。
4.1 Zuul中的服務降級處理
在Edgware版本之前，Zuul提供了接口ZuulFallbackProvider用于實現fallback處理。從Edgware版本開始，Zuul提供了ZuulFallbackProvider的子接口FallbackProvider來提供fallback處理。
Zuul的fallback容錯處理邏輯，只針對timeout異常處理，當請求被Zuul路由后，只要服務有返回（包括異常），都不會觸發Zuul的fallback容錯邏輯。
因為對于Zuul網關來說，做請求路由分發的時候，結果由遠程服務運算的。那么遠程服務反饋了異常信息，Zuul網關不會處理異常，因為無法確定這個錯誤是否是應用真實想要反饋給客戶端的。
4.2 代碼示例
- /**
- * 如果需要在Zuul網關服務中增加容錯處理fallback，需要實現接口ZuulFallbackProvider
- * spring-cloud框架，在Edgware版本(包括)之后，聲明接口ZuulFallbackProvider過期失效，
- * 提供了新的ZuulFallbackProvider的子接口 - FallbackProvider
- * 在老版本中提供的ZuulFallbackProvider中，定義了兩個方法。
- * - String getRoute()
- * 當前的fallback容錯處理邏輯處理的是哪一個服務?？梢允褂猛ㄅ浞?lsquo;*’代表為全部的服務提供容錯處理。
- * 如果只為某一個服務提供容錯，返回對應服務的spring.application.name值。
- * - ClientHttpResponse fallbackResponse()
- * 當服務發生錯誤的時候，如何容錯。
- * 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義的接口來做容錯處理，容錯處理邏輯，只運行子接口中定義的新方法。也就是有參方法。
- * 是為遠程服務發生異常的時候，通過異常的類型來運行不同的容錯邏輯。
- */
- @Component
- public class TestFallBbackProvider implements FallbackProvider {
- /**
- * return - 返回fallback處理哪一個服務。返回的是服務的名稱
- * 推薦 - 為指定的服務定義特性化的fallback邏輯。
- * 推薦 - 提供一個處理所有服務的fallback邏輯。
- * 好處 - 服務某個服務發生超時，那么指定的fallback邏輯執行。如果有新服務上線，未提供fallback邏輯，有一個通用的。
- */
- @Override
- public String getRoute() {
- return "eureka-application-service";
- }
- /**
- * fallback邏輯。在早期版本中使用。
- * Edgware版本之后，ZuulFallbackProvider接口過期，提供了新的子接口FallbackProvider
- * 子接口中提供了方法ClientHttpResponse fallbackResponse(Throwable cause)。
- * 優先調用子接口新定義的fallback處理邏輯。
- */
- @Override
- public ClientHttpResponse fallbackResponse() {
- System.out.println("ClientHttpResponse fallbackResponse()");
- List<Map<String, Object>> result = new ArrayList<>();
- Map<String, Object> data = new HashMap<>();
- data.put("message", "服務正忙，請稍后重試");
- 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邏輯。優先調用?？梢愿鶕惓ｎ愋蛣討B決定處理方式。
- */
- @Override
- public ClientHttpResponse fallbackResponse(Throwable cause) {
- System.out.println("ClientHttpResponse fallbackResponse(Throwable cause)");
- if(cause instanceof NullPointerException){
- List<Map<String, Object>> result = new ArrayList<>();
- Map<String, Object> data = new HashMap<>();
- data.put("message", "網關超時，請稍后重試");
- 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();
- }
- }
- /**
- * 具體處理過程。
- * @param status 容錯處理后的返回狀態，如200正常GET請求結果，201正常POST請求結果，404資源找不到錯誤等。
- * 使用spring提供的枚舉類型對象實現。HttpStatus
- * @param contentMsg 自定義的響應內容。就是反饋給客戶端的數據。
- * @param mediaType 響應類型，是響應的主類型， 如：application、text、media。
- * @param subMediaType 響應類型，是響應的子類型， 如：json、stream、html、plain、jpeg、png等。
- * @param charsetName 響應結果的字符集。這里只傳遞字符集名稱，如：utf-8、gbk、big5等。
- * @return ClientHttpResponse 就是響應的具體內容。
- * 相當于一個HttpServletResponse。
- */
- private final ClientHttpResponse executeFallback(final HttpStatus status,
- String contentMsg, String mediaType, String subMediaType, String charsetName) {
- return new ClientHttpResponse() {
- /**
- * 設置響應的頭信息
- */
- @Override
- public HttpHeaders getHeaders() {
- HttpHeaders header = new HttpHeaders();
- MediaType mt = new MediaType(mediaType, subMediaType, Charset.forName(charsetName));
- header.setContentType(mt);
- return header;
- }
- /**
- * 設置響應體
- * zuul會將本方法返回的輸入流數據讀取，并通過HttpServletResponse的輸出流輸出到客戶端。
- */
- @Override
- public InputStream getBody() throws IOException {
- String content = contentMsg;
- return new ByteArrayInputStream(content.getBytes());
- }
- /**
- * ClientHttpResponse的fallback的狀態碼 返回String
- */
- @Override
- public String getStatusText() throws IOException {
- return this.getStatusCode().getReasonPhrase();
- }
- /**
- * ClientHttpResponse的fallback的狀態碼 返回HttpStatus
- */
- @Override
- public HttpStatus getStatusCode() throws IOException {
- return status;
- }
- /**
- * ClientHttpResponse的fallback的狀態碼 返回int
- */
- @Override
- public int getRawStatusCode() throws IOException {
- return this.getStatusCode().value();
- }
- /**
- * 回收資源方法
- * 用于回收當前fallback邏輯開啟的資源對象的。
- * 不要關閉getBody方法返回的那個輸入流對象。
- */
- @Override
- public void close() {
- }
- };
- }
- }
五、Zuul網關的限流保護
Zuul網關組件也提供了限流保護。當請求并發達到閥值，自動觸發限流保護，返回錯誤結果。只要提供error錯誤處理機制即可。
Zuul的限流保護需要額外依賴spring-cloud-zuul-ratelimit組件。
- <dependency>
- <groupId>com.marcosbarbero.cloud</groupId>
- <artifactId>spring-cloud-zuul-ratelimit</artifactId>
- <version>1.3.4.RELEASE</version>
- </dependency>
5.1 全局限流配置
使用全局限流配置，zuul會對代理的所有服務提供限流保護。
- # 開啟限流保護
- zuul.ratelimit.enabled=true
- # 60s內請求超過3次，服務端就拋出異常，60s后可以恢復正常請求
- zuul.ratelimit.default-policy.limit=3
- zuul.ratelimit.default-policy.refresh-interval=60
- # 針對IP進行限流，不影響其他IP
- zuul.ratelimit.default-policy.type=origin
5.2 局部限流配置
使用局部限流配置，zuul僅針對配置的服務提供限流保護。
- # 開啟限流保護
- zuul.ratelimit.enabled=true
- # hystrix-application-client服務60s內請求超過3次，服務拋出異常。
- zuul.ratelimit.policies.hystrix-application-client.limit=3
- zuul.ratelimit.policies.hystrix-application-client.refresh-interval=60
- # 針對IP限流。
- zuul.ratelimit.policies.hystrix-application-client.type=origin
5.3 限流參數簡介
六、Zuul網關性能調優：網關的兩層超時調優
使用Zuul的spring cloud微服務結構圖：
從上圖中可以看出。整體請求邏輯還是比較復雜的，在沒有zuul網關的情況下，app client請求app service的時候，也有請求超時的可能。那么當增加了zuul網關的時候，請求超時的可能就更明顯了。
當請求通過zuul網關路由到服務，并等待服務返回響應，這個過程中zuul也有超時控制。zuul的底層使用的是Hystrix+ribbon來實現請求路由。結構如下：
zuul中的Hystrix內部使用線程池隔離機制提供請求路由實現，其默認的超時時長為1000毫秒。ribbon底層默認超時時長為5000毫秒。如果Hystrix超時，直接返回超時異常。如果ribbon超時，同時Hystrix未超時，ribbon會自動進行服務集群輪詢重試，直到Hystrix超時為止。如果Hystrix超時時長小于ribbon超時時長，ribbon不會進行服務集群輪詢重試。
那么在zuul中可配置的超時時長就有兩個位置：Hystrix和ribbon。具體配置如下：
- # 開啟zuul網關重試
- zuul.retryable=true
- # hystrix超時時間設置
- # 線程池隔離，默認超時時間1000ms
- hystrix.command.default.execution.isolation.thread.timeoutInMilliseconds=8000
- # ribbon超時時間設置：建議設置比Hystrix小
- # 請求連接的超時時間: 默認5000ms
- ribbon.ConnectTimeout=5000
- # 請求處理的超時時間: 默認5000ms
- ribbon.ReadTimeout=5000
- # 重試次數：MaxAutoRetries表示訪問服務集群下原節點（同路徑訪問）；MaxAutoRetriesNextServer表示訪問服務集群下其余節點（換臺服務器）
- ribbon.MaxAutoRetries=1
- ribbon.MaxAutoRetriesNextServer=1
- # 開啟重試
- ribbon.OkToRetryOnAllOperations=true
Spring-cloud中的zuul網關重試機制是使用spring-retry實現的。工程必須依賴下述資源：
- <dependency>
- <groupId>org.springframework.retry</groupId>
- <artifactId>spring-retry</artifactId>
- </dependency>
