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SpringCloud Gateway详解

时间:2020-12-18 11:17:23  来源:  作者:

本文将详细分析SpringCloud Gateway是如何实现的。

架构

SpringCloud Gateway(下面简称SG)基于SpringWebFlux,整体架构如下图所示:

SpringCloud Gateway详解

 

SG定义了几个概念:

  • 路由(Route):路由是网关的基本构成单元。它由一个ID、一个目标URL、一组谓词以及一组过滤器组成。当谓词判定为true时,表示请求与对应路由匹配
  • 谓词(Predicate):JAVA8函数式谓词。输入参数是Spring框架封装的ServerWebExchange对象。开发人员可以基于此对象来匹配HTTP请求的任意内容,比如请求头或请求参数
  • 过滤器(Filter):由特定工厂类构造的一组Spring框架提供的GatewayFilter对象。过滤器可以在请求或响应被处理前/后对其进行修改。

架构流程

一个请求被SG处理的大致流程如下所示:

  • GatewayHandlerMApping判定对应的请求是否匹配某个路由。
  • 如果匹配到某个路由,则将请求交给GatewayWebHandler处理,Handler调用一个Filter链来处理这个请求:
    • 首先,会执行「pre」过滤器的逻辑
    • 然后执行请求处理luoji
    • 最后再执行「post」过滤器的逻辑
  • 如果没有匹配到路由,则不执行对应处理

下面以一个具体的例子来进行说明。

SG支持基于Java编码方式的配置以及基于配置文件的配置。

  • Java编码方式配置
SpringCloud Gateway详解

 

  • 配置文件配置
SpringCloud Gateway详解

 

这两个配置是等价的。

启动流程

  • SG是基于SpringBoot构建的,启动相关配置可见项目中的spring.factories文件。
  • 由于涉及的配置很多,我们直接定位到核心Bean
    • HandlerMapping:SG构建的HandlerMapping实例是RoutePredicatehandlerMapping
    • WebHandler:构建的WebHandler为FilteringWebHandler,它接收List<GlobalFilter>作为参数
    • Route:路由构建由RouteDefinitionRouteLocator实例来处理,它基于路由配置(即上面的配置文件)来构建Route实例
SpringCloud Gateway详解

 

  • 从上面的代码可以看到,最终Filter,WebHandler(注意,这里是GlobalFilter),Route都作为直接参数或间接参数传递给了RoutePredicateHandlerMapping。所以我们可以从RoutePredicateHandlerMapping来梳理SG的执行流程。

RoutePredicateHandlerMapping是HandlerMapping的一个实例,HandlerMapping归属于SpringWebFlux,这里不做说明,请自行查阅相关资料。

SpringCloud Gateway详解

 

请求处理流程

我们结合上面的配置文件,以及SG具体的实例来说明SG对请求的处理流程:

  • 当请求到达SG后,首先由RoutePredicateHandlerMapping来处理请求(前面的流程由SpringWebFlux处理,不在讨论范围内)
    • 首先根据请求从RouteLocator中查询符合规则的路由,返回Route
    • 返回的Route设置为exchange的属性
    • 返回构造时传入的WebHandler
  • 执行WebHandler
    • 从exchange的属性中获取Route
    • 从Route中获取GatewayFilter链
    • 与GlobalFilter进行整合,排序,构成完成的Filter
    • 遍历执行Filter
  • 其中部分GlobalFilter有执行Service的功能,例如NettyRoutingFilter。这类Filter负责将请求转发给对应的Service进行具体的逻辑处理

 

SpringCloud Gateway详解

 

关键流程代码

SpringCloud Gateway详解

 

  • 1处即根据exchange从RouteLocator中查询匹配的路由
  • 1.1处根据谓词进行路由匹配
  • 2处,将路由设置到exchange的属性中
  • 3处,从exchange的属性中获取路由
  • 4处,从路由中获取GatewayFilter列表
  • 5、6、7处,将GlobalFilter与GatewayFilter整合到一起,按Order排序
  • 8处,执行Filter

执行服务

SG中服务的执行也是通过GlobalFilter来执行的,SG中默认配置了一些GlobalFilter,下面列出了部分。

SpringCloud Gateway详解

 

具体Filter作用这里不做详述,可自行阅读源码,这里只关注三个Filter:

  • LoadBalancerClientFilter:负载均衡
  • NettyRoutingFilter:执行服务
  • NettyWriteResponseFilter:回写响应

先看LoadBalancerClientFilter,核心源码如下:

SpringCloud Gateway详解

 

  • 1处,如果配置的目标url不是lb开头的,则忽略。即对lb://格式的url进行负载均衡处理
  • 2处,根据exchange选择对应的Service,这里实现了负载均衡逻辑,具体自行阅读源码
  • 3处,构建真实的Service请求地址
  • 4处,将请求设置到exchange的属性中

NettyRoutingFilter在LoadBalancerClientFilter之后,用于执行服务。

SpringCloud Gateway详解

 

  • 1处,从exchange中获取服务请求
  • 2处,构建请求参数,包括method,url和chunkedTransfer(代码略)
  • 3处,通过httpClient发送请求调用
  • 4处,将响应和连接信息设置到了exchange属性中

最后由NettyWriteResponseFilter来处理响应。

SpringCloud Gateway详解

 

  • 1处,首先注意到,这个Filter是个post过滤器,即是来处理响应的
  • 2处,从exchange中获取Connection
  • 3处,从连接获取服务响应
  • 4处,将服务响应写入到网关响应中

参考资料

  • SpringCloud Gateway官方文档
  • SpringCloud Gateway 源码


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