快速搭建一个网关服务，动态路由、鉴权的流程

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前言

本文记录一下我是如何使用Gateway搭建网关服务及实现动态路由的，帮助大家学习如何快速搭建一个网关服务，了解路由相关配置，鉴权的流程及业务处理，有兴趣的一定看到最后，非常适合没接触过网关服务的同学当作入门教程。

搭建服务

框架

SpringBoot 2.1

<parent>   
<groupId>org.springframework.boot</groupId>  
 <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>  
 <version>2.1.0.RELEASE</version>
</parent>

Spring-cloud-gateway-core

<dependency>  
 <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
   <artifactId>spring-cloud-gateway-core</artifactId>
</dependency>

common-lang3

<dependency>   
<groupId>org.apache.commons</groupId>  
 <artifactId>commons-lang3</artifactId>
</dependency>

路由配置

网关作为请求统一入口，路由就相当于是每个业务系统的入口，通过路由规则可以匹配到对应微服务的入口，将请求命中到对应的业务系统中

server:  
  port: 8080
spring: 
   cloud:    
      gateway:     
         enabled: true      
          routes:    
              - id: demo-server
              uri: http://localhost:8081 
              predicates:
                  - Path=/demo-server/**
             filters:
                - StripPrefix= 1

routes

image.png

解读配置

现在有一个服务demo-server部署在本机，地址和端口为127.0.0.1:8081，所以路由配置uri为http://localhost:8081
使用网关服务路由到此服务，predicates -Path=/demo-server/**,网关服务的端口为8080，启动网关服务，访问localhost:8080/demo-server,路由断言就会将请求路由到demo-server
直接访问demo-server的接口localhost:8081/api/test,通过网关的访问地址则为localhost:8080/demo-server/api/test,predicates配置将请求断言到此路由，filters-StripPrefix=1代表将地址中/后的第一个截取，所以demo-server就截取掉了

使用gateway通过配置文件即可完成路由的配置，非常方便，我们只要充分的了解配置项的含义及规则就可以了;但是这些配置如果要修改则需要重启服务，重启网关服务会导致整个系统不可用，这一点是无法接受的，下面介绍如何通过Nacos实现动态路由

动态路由

使用nacos结合gateway-server实现动态路由，我们需要先部署一个nacos服务，可以使用docker部署或下载源码在本地启动,具体操作可以参考官方文档即可

Nacos配置

image.png

groupId: 使用网关服务名称即可

dataId: routes

配置格式：json


[{      
    "id":   "xxx-server",
          "order":  1,  #优先级     
       "predicates":  [{     #路由断言 
        "args":  {              
            "pattern":   "/xxx-server/**"          
        },
                  "name":   "Path"      
    }],
          "filters": [{       #过滤规则
        "args":  {              
            "parts":  0         #k8s服务内部访问容器为http://xxx-server/xxx-server的话,配置0即可
        },
                  "name":   "StripPrefix"      #截取的开始索引   
    }],
          "uri":   "http://localhost:8080/xxx-server"  #目标地址
}]

json格式配置项与yaml中对应，需要了解配置在json中的写法

比对一下json配置与yaml配置

{
    "id":"demo-server",
    "predicates":[
        {
            "args":{
                "pattern":"/demo-server/**"
            },
            "name":"Path"
        }    ],
    "filters":[ 
       {
            "args":{ 
               "parts":1
            }, 
           "name":"StripPrefix"
        }    ], 
   "uri":"http://localhost:8081"}

server:  
  port: 8080
spring: 
   cloud:    
      gateway:     
         enabled: true      
          routes:    
              - id: demo-server
              uri: http://localhost:8081 
              predicates:
                  - Path=/demo-server/**
             filters:
                - StripPrefix= 1

代码实现

Nacos实现动态路由的方式核心就是通过Nacos配置监听，配置发生改变后执行网关相关api创建路由

image.png


@Component
public class NacosDynamicRouteService implements ApplicationEventPublisherAware {

    private static final Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(NacosDynamicRouteService.class);

    @Autowired
    private RouteDefinitionWriter routeDefinitionWriter;

    private ApplicationEventPublisher applicationEventPublisher;

    /** 路由id */
    private static List<String> routeIds = Lists.newArrayList();

    /**
     * 监听nacos路由配置，动态改变路由
     * @param configInfo
     */
    @NacosConfigListener(dataId = "routes", groupId = "gateway-server")
    public void routeConfigListener(String configInfo) {
        clearRoute();
        try {
            List<RouteDefinition> gatewayRouteDefinitions = JSON.parseArray(configInfo, RouteDefinition.class);
            for (RouteDefinition routeDefinition : gatewayRouteDefinitions) {
                addRoute(routeDefinition);
            }
            publish();
            LOGGER.info("Dynamic Routing Publish Success");
        } catch (Exception e) {
            LOGGER.error(e.getMessage(), e);
        }
        
    }


    /**
     * 清空路由
     */
    private void clearRoute() {
        for (String id : routeIds) {
            routeDefinitionWriter.delete(Mono.just(id)).subscribe();
        }
        routeIds.clear();
    }

    @Override
    public void setApplicationEventPublisher(ApplicationEventPublisher applicationEventPublisher) {
        this.applicationEventPublisher = applicationEventPublisher;
    }

    /**
     * 添加路由
     * 
     * @param definition
     */
    private void addRoute(RouteDefinition definition) {
        try {
            routeDefinitionWriter.save(Mono.just(definition)).subscribe();
            routeIds.add(definition.getId());
        } catch (Exception e) {
            LOGGER.error(e.getMessage(), e);
        }
    }

    /**
     * 发布路由、使路由生效
     */
    private void publish() {
        this.applicationEventPublisher.publishEvent(new RefreshRoutesEvent(this.routeDefinitionWriter));
    }
}

过滤器

gateway提供GlobalFilter及Ordered两个接口用来定义过滤器，我们自定义过滤器只需要实现这个两个接口即可

GlobalFilter filter() 实现过滤器业务
Ordered getOrder() 定义过滤器执行顺序

通常一个网关服务的过滤主要包含鉴权（是否登录、是否黑名单、是否免登录接口...）限流（ip限流等等）功能，我们今天简单介绍鉴权过滤器的流程实现

鉴权过滤器

需要实现鉴权过滤器，我们先得了解登录及鉴权流程，如下图所示

image.png

由图可知，我们鉴权过滤核心就是验证token是否有效，所以我们网关服务需要与业务系统在同一个redis库，先给网关添加redis依赖及配置

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-data-redis-reactive</artifactId>
</dependency>

spring:
  redis:
    host: redis-server
    port: 6379
    password:
    database: 0

代码实现

定义过滤器AuthFilter
获取请求对象从请求头或参数或cookie中获取token(支持多种方式传token对于客户端更加友好，比如部分web下载请求会新建一个页面，在请求头中传token处理起来比较麻烦)
没有token,返回401
有token，查询redis是否有效
无效则返回401，有效则完成验证放行
重置token过期时间、添加内部请求头信息方便业务系统权限处理

@Component
public class AuthFilter implements GlobalFilter, Ordered {

    @Autowired
    private RedisTemplate<String, String> redisTemplate;

    private static final String TOKEN_HEADER_KEY = "auth_token";

    @Override
    public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
        // 1.获取请求对象
        ServerHttpRequest request = exchange.getRequest();
        // 2.获取token
        String token = getToken(request);
        ServerHttpResponse response = exchange.getResponse();
        if (StringUtils.isBlank(token)) {
            // 3.token为空 返回401
            response.setStatusCode(HttpStatus.UNAUTHORIZED);
            return response.setComplete();
        }
        // 4.验证token是否有效
        String userId = getUserIdByToken(token);
        if (StringUtils.isBlank(userId)) {
            // 5.token无效 返回401
            response.setStatusCode(HttpStatus.UNAUTHORIZED);
            return response.setComplete();
        }
        // token有效，后续业务处理
        // 从写请求头，方便业务系统从请求头获取用户id进行权限相关处理
        ServerHttpRequest.Builder builder = exchange.getRequest().mutate();
        request = builder.header("user_id", userId).build();
        // 延长缓存过期时间-token缓存用户如果一直在操作就会一直重置过期
        // 这样避免用户操作过程中突然过期影响业务操作及体验，只有用户操作间隔时间大于缓存过期时间才会过期
        resetTokenExpirationTime(token, userId);
        // 完成验证
        return chain.filter(exchange);
    }


    @Override
    public int getOrder() {
        // 优先级 越小越优先
        return 0;
    }

    /**
     * 从redis中获取用户id
     * 在登录操作时候 登陆成功会生成一个token, redis得key为auth_token:token 值为用户id
     *
     * @param token
     * @return
     */
    private String getUserIdByToken(String token) {
        String redisKey = String.join(":", "auth_token", token);
        return redisTemplate.opsForValue().get(redisKey);
    }

    /**
     * 重置token过期时间
     *
     * @param token
     * @param userId
     */
    private void resetTokenExpirationTime(String token, String userId) {
        String redisKey = String.join(":", "auth_token", token);
        redisTemplate.opsForValue().set(redisKey, userId, 2, TimeUnit.HOURS);
    }


    /**
     * 获取token
     *
     * @param request
     * @return
     */
    private static String getToken(ServerHttpRequest request) {
        HttpHeaders headers = request.getHeaders();
        // 从请求头获取token
        String token = headers.getFirst(TOKEN_HEADER_KEY);
        if (StringUtils.isBlank(token)) {
            // 请求头无token则从url获取token
            token = request.getQueryParams().getFirst(TOKEN_HEADER_KEY);
        }
        if (StringUtils.isBlank(token)) {
            // 请求头和url都没有token则从cookies获取
            HttpCookie cookie = request.getCookies().getFirst(TOKEN_HEADER_KEY);
            if (cookie != null) {
                token = cookie.getValue();
            }
        }
        return token;
    }
}

总结

Gateway通过配置项可以实现路由功能，整合Nacos及配置监听可以实现动态路由，实现GlobalFilter, Ordered两个接口可以快速实现一个过滤器，文中也详细的介绍了登录后的请求鉴权流程，如果有不清楚地方可以评论区见咯。