SpringCloud使用Zuul构建微服务网关实践

SpringCloud 使用Zuul构建微服务网关

在实际的微服务架构落地过程中，有一个问题始终绕不开：不同微服务通常拥有不同的网络地址，而一个完整的业务需求，往往需要客户端去调用多个服务接口。如果让客户端直接与各个微服务打交道，会带来一系列麻烦：

1. 客户端需要多次请求不同的微服务，直接增加了其自身的复杂度和维护成本。
2. 跨域请求处理起来非常棘手，在某些场景下会引入额外的复杂性。
3. 认证逻辑分散，每个服务都得独立实现认证机制，管理起来相当头疼。
4. 项目迭代过程中，如果要对微服务进行重新划分，改动成本极高，难以优雅地重构。
5. 部分微服务可能使用了防火墙或不兼容浏览器的协议，客户端直接访问困难重重。

面对这些棘手的问题，引入微服务网关就成了一个顺理成章的选择。微服务网关可以看作客户端与服务器端之间的一个中间层，所有来自外部的请求都会先经过它，然后再被转发到后端的各个微服务，整个过程对客户端来说是透明的。

微服务网关将应用程序的内部结构封装得严严实实，客户端只需要与网关交互即可，无需关心背后具体是哪个微服务在提供服务。它的好处显而易见：不仅便于在网关这一层统一收集监控数据并推送到外部系统进行分析，还大大减少了客户端与各个微服务之间的直接交互次数。

注意：A服务和B服务之间的相互调用是允许的，作图时遗漏了这条线。另外，配置服务也作为微服务注册到了服务注册中心。

在Spring Cloud微服务体系中，一个常见的负载均衡方案是：客户端的请求首先经过负载均衡器（比如Zuul或Nginx），接着到达服务网关集群（如Zuul集群），然后再路由到具体的服务实例。所有服务都统一注册到高可用的服务注册中心集群，而服务的配置信息则统一由配置服务管理（这个我们留到下一篇文章详细讨论），配置服务的配置文件通常放在Git仓库中，方便开发人员随时调整。

一、Zuul简介

Zuul是Netflix开源的微服务网关，它可以与Eureka、Ribbon、Hystrix等组件无缝配合使用。Spring Cloud对Zuul进行了很好的整合与增强，Zuul默认使用Apache HTTPClient作为HTTP客户端，当然你也可以根据需要换成RestClient或OkHttpClient。

Zuul的核心功能可以概括为两大块：路由转发和过滤器。路由功能是微服务架构的基础部分，例如，将/api/user的请求转发到user服务，将/api/shop的请求转发到shop服务。Zuul默认与Ribbon结合，实现了负载均衡的能力。

Zuul的核心是一系列过滤器，这些过滤器可以实现以下功能：

1. 身份认证与安全：识别每个资源的验证要求，并拒绝那些不符合条件的请求。
2. 审查与监控：在边缘位置追踪有意义的请求数据和统计结果，从而为生产环境提供精确的视图。
3. 动态路由：动态地将请求路由到不同的后端集群，实现灵活的服务治理。
4. 压力测试：逐渐增加指向某个集群的流量，以评估其性能表现。
5. 负载分配：为每一种负载类型分配对应的处理容量，当请求超过限定值时，可以进行相应的处理。
6. 静态响应处理：在网关边缘直接构建部分响应，避免请求被转发到内部集群，从而提升响应速度。
7. 多区域弹性：跨越不同区域（如AWS Region）进行请求路由，实现多样化的负载均衡策略。

Zuul的功能列表如下：

• Authentication
• Insights
• Stress Testing
• Canary Testing
• Dynamic Routing
• Service Migration
• Load Shedding
• Security
• Static Response handling
• Active/Active traffic management

二、准备工作

我们继续沿用上一节创建的工程，在此基础上进行扩展。

三、创建service-zuul工程

首先，我们需要创建一个新的工程，它的pom.xml文件配置如下：

    4.0.0
    
        org.springframework.boot
        spring-boot-starter-parent
        2.1.6.RELEASE
         
    
    com.lijunhao
    eureka-zuul
    0.0.1-SNAPSHOT
    eureka-zuul
    Demo project for Spring Boot
    
        1.8
        Greenwich.SR1
    
    
        
            org.springframework.boot
            spring-boot-starter-web
        
        
            org.springframework.cloud
            spring-cloud-starter-netflix-eureka-client
        
        
            org.springframework.cloud
            spring-cloud-starter-netflix-zuul
        
        
            org.springframework.boot
            spring-boot-starter-test
            test
        
    
    
        
            
                org.springframework.cloud
                spring-cloud-dependencies
                ${spring-cloud.version}
                pom
                import
            
        
    
    
        
            
                org.springframework.boot
                spring-boot-ma ven-plugin
            
        
    

在入口的Application类上加上@EnableZuulProxy注解，以开启Zuul的功能：

@SpringBootApplication
@EnableZuulProxy
@EnableEurekaClient
public class EurekaZuulApplication {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(EurekaZuulApplication.class, args);
    }

}

接下来，在application.yml文件中添加以下配置：

eureka:
  client:
    serviceUrl:
      defaultZone: http://localhost:8080/eureka/
server:
  port: 8088
spring:
  application:
    name: eureka-zuul
zuul:
  routes:
    api-a:
      path: /student/**
      serviceId: eureka-student
    api-b:
      path: /grade/**
      serviceId: eureka-grade

这里指定了服务注册中心的地址是http://localhost:8080/eureka/，服务的端口是8088，服务名为eureka-zuul。同时，我们通过路由规则，将以/student/开头的请求转发给eureka-student服务，将以/grade/开头的请求转发给eureka-grade服务。

依次启动这五个工程后，访问http://localhost:8088/student/students，可以看到：

再访问http://localhost:8088/grade/grades，显示：

这说明Zuul已经成功地将请求路由到了对应的服务，发挥了网关的路由作用。

四、服务过滤

Zuul的功能远不止路由转发这么简单，它还能通过过滤器来执行一些安全验证等逻辑。我们继续改造这个工程，来实现一个自定义过滤器。

创建一个过滤器类：

@Component
public class MyFilter extends ZuulFilter {

    private static Logger log = LoggerFactory.getLogger(MyFilter.class);

    @Override
    public String filterType() {
        return "pre";
    }

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

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

    @Override
    public Object run() throws ZuulException {
        RequestContext ctx = RequestContext.getCurrentContext();
        HttpServletRequest request = ctx.getRequest();
        log.info(String.format("%s >>> %s", request.getMethod(), request.getRequestURL().toString()));
        Object accessToken = request.getParameter("token");
        if(accessToken == null) {
            log.warn("token is empty");
            ctx.setSendZuulResponse(false);
            ctx.setResponseStatusCode(401);
            try {
                ctx.getResponse().getWriter().write("token is empty");
            }catch (Exception e){}

            return null;
        }
        log.info("ok");
        return null;
    }
}

filterType()方法返回一个字符串，用于标识过滤器的类型。Zuul定义了四种不同生命周期的过滤器：

• pre：在请求被路由之前执行。
• routing：在路由请求时执行。
• post：在请求被路由之后执行。
• error：在处理请求发生错误时调用。

而filterOrder()方法决定了过滤器的执行顺序，shouldFilter()方法用于逻辑判断，决定当前请求是否需要经过该过滤器（这里我们设置为始终过滤）。run()方法则是过滤器的具体执行逻辑，它可以非常复杂，甚至可以查询数据库或NoSQL来判定请求是否有权限访问。

现在，直接访问http://localhost:8088/student/students，会看到：

而访问http://localhost:8088/student/students?token=0，则可以看到：

这里我们可以看到，当请求携带了正确的token参数时，过滤器放行；否则，网关会直接拒绝它并返回401状态码。一个简单的安全验证就这样实现了。

总结

通过这篇文章，我们从微服务网关的必要性开始，逐步了解了Zuul的定位、核心功能，并通过一个实际的例子演示了如何创建一个Zuul网关服务，以及如何通过自定义过滤器来增加安全控制。Zuul在Spring Cloud微服务体系中的角色至关重要，它为微服务提供了统一的入口和强大的过滤能力，是构建生产级微服务应用不可或缺的组件。