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什么是網(wǎng)關

網(wǎng)關，很多地方將網(wǎng)關比如成門，沒什么問題，但是需要區(qū)分網(wǎng)關與網(wǎng)橋的區(qū)別。

網(wǎng)橋工作在數(shù)據(jù)鏈路層，在不同或相同類型的LAN之間存儲并轉發(fā)數(shù)據(jù)幀，必要時進行鏈路層上的協(xié)議轉換。可連接兩個或多個網(wǎng)絡，在其中傳送信息包。

網(wǎng)關是一個大概念，不具體特指一類產品，只要連接兩個不同的網(wǎng)絡都可以叫網(wǎng)關,網(wǎng)橋一般只轉發(fā)信息，而網(wǎng)關可能進行包裝。

網(wǎng)關通俗理解

根據(jù)網(wǎng)關的特性，舉個例子：

假如你要去找集團老板（這兒只是舉個例子），大家都知道老板肯定不是誰想見就能見的，也怕壞人嘛，那么你去老板所在的辦公樓，假如是集團總部，大樓這個門就充當了網(wǎng)關的角色，大門一般都有看門員，看門員會做哪些事情呢？

首先所有想見老板的人肯定都得從這個門進（ 統(tǒng)一入口 ），這個門相當于將辦公室和外界隔離了，主要為了保護里面的安全以及正常工作，來到這個門之后，門衛(wèi)肯定會讓你出示相關證件（ 鑒權檢驗 ），意思就是判斷你要見老板這個請求是否合理，如果不合理直接就拒絕了，讓你回家等消息，如果鑒權之后，發(fā)現(xiàn)你找老板其實只是為了和他談談兩元店的生意，門衛(wèi)會跟你說這個用不著找老板，你去集團投資部就行了（ 動態(tài)路由 ，將請求路由到不同的后端集群中），此時會對你進行一些 包裝 ，例如給你出具一個訪問證類似的，然后告訴你路該怎么走，等等。

你看看，網(wǎng)關的作用是不是就是這三個，最終目的就是減少你與集團的耦合，具體到計算機上就是減少客戶端與服務端的耦合，如果沒有網(wǎng)關意味著所有請求都會直接調用服務器上的資源，這樣耦合太強了，服務器出了問題，客戶端會直接報錯，例如老板換工作的地方了，如果沒有網(wǎng)關你直接去原來的地方找，肯定會被告知老板不在這兒。

為什么需要網(wǎng)關

當使用單體應用程序架構時，客戶端（Web 或移動端）通過向后端應用程序發(fā)起一次 REST 調用來獲取數(shù)據(jù)。負載均衡器將請求路由給 N 個相同的應用程序實例中的一個。然后應用程序會查詢各種數(shù)據(jù)庫表，并將響應返回給客戶端。微服務架構下，單體應用被切割成多個微服務，如果將所有的微服務直接對外暴露，勢必會出現(xiàn)安全方面的各種問題，另外內外耦合嚴重。

客戶端可以直接向每個微服務發(fā)送請求，其問題主要如下：

• 客戶端需求和每個微服務暴露的細粒度API不匹配。
• 部分服務使用的協(xié)議不是Web友好協(xié)議?？赡苁褂肨hrift 二進制 RPC，也可能使用AMQP消息傳遞協(xié)議。
• 微服務難以重構。如果合并兩個服務，或者將一個服務拆分成兩個或更多服務，這類重構就非常困難了。

服務端的各個服務直接暴露給客戶端調用勢必會引起各種問題。同時，服務端的各個服務可擴展和伸縮性很差。API 網(wǎng)關是微服務架構中的基礎組件，位于接入層之下和業(yè)務服務層之上，如前所述的這些功能適合在 API 網(wǎng)關實現(xiàn)。

網(wǎng)關與服務器集群

回到我們服務器上，下面圖介紹了網(wǎng)關（Gateway）作用，可知Gateway方式下的架構，可以細到為每一個服務的實例配置一個自己的Gateway，也可以粗到為一組服務配置一個，甚至可以粗到為整個架構配置一個接入的Gateway。于是，整個系統(tǒng)架構的復雜度就會變得簡單可控起來。

這張圖展示了一個多層Gateway架構，其中有一個總的Gateway接入所有的流量（ 流量網(wǎng)關 ），并分發(fā)給不同的子系統(tǒng)，還有第二級Gateway用于做各個子系統(tǒng)的接入Gateway（ 業(yè)務網(wǎng)關 ）?？梢钥吹?，網(wǎng)關所管理的服務粒度可粗可細。通過網(wǎng)關，我們可以把分布式架構組織成一個星型架構，由網(wǎng)絡對服務的請求進行路由和分發(fā)。下面來聊聊好的網(wǎng)關應該具備哪些功能，也就是網(wǎng)關設計模式。

網(wǎng)關設計思路

一個網(wǎng)關需要有以下的功能：

請求路由

網(wǎng)關一定要有請求路由的功能。這樣一來，對于調用端來說，也是一件非常方便的事情。因為調用端不需要知道自己需要用到的其它服務的地址，全部統(tǒng)一地交給Gateway來處理。

服務注冊

為了能夠代理后面的服務，并把請求路由到正確的位置上，網(wǎng)關應該有服務注冊功能，也就是后端的服務實例可以把其提供服務的地址注冊、取消注冊。一般來說，注冊也就是注冊一些API接口。比如，HTTP的Restful請求，可以注冊相應API的URI、方法、HTTP頭。 這樣，Gateway就可以根據(jù)接收到的請求中的信息來決定路由到哪一個后端的服務上。

負載均衡

因為一個網(wǎng)關可以接收多個服務實例，所以網(wǎng)關還需要在各個對等的服務實例上做負載均衡策略。簡單點就是直接Round-Robin輪詢，復雜點的可以設置上權重進行分發(fā)，再復雜一點還可以做到session粘連。

彈力設計

網(wǎng)關還可以把彈力設計中的那些異步、重試、冪等、流控、熔斷、監(jiān)視等都可以實現(xiàn)進去。這樣，同樣可以像Service Mesh那樣，讓應用服務只關心自己的業(yè)務邏輯（或是說數(shù)據(jù)面上的事）而不是控制邏輯（控制面）。

安全方面

SSL加密及證書管理、Session驗證、授權、數(shù)據(jù)校驗，以及對請求源進行惡意攻擊的防范。錯誤處理越靠前的位置就是越好，所以，網(wǎng)關可以做到一個全站的接入組件來對后端的服務進行保護。當然，網(wǎng)關還可以做更多更有趣的事情，比如：灰度發(fā)布、API聚合、API編排。

灰度發(fā)布

網(wǎng)關完全可以做到對相同服務不同版本的實例進行導流，還可以收集相關的數(shù)據(jù)。這樣對于軟件質量的提升，甚至產品試錯都有非常積極的意義。

API 聚合

使用網(wǎng)關可以將多個單獨請求聚合成一個請求。在微服務體系的架構中，因為服務變小了，所以一個明顯的問題是，客戶端可能需要多次請求才能得到所有的數(shù)據(jù)。這樣一來，客戶端與后端之間的頻繁通信會對應用程序的性能和規(guī)模產生非常不利的影響。于是，我們可以讓網(wǎng)關來幫客戶端請求多個后端的服務（有些場景下完全可以并發(fā)請求），然后把后端服務的響應結果拼裝起來，回傳給客戶端（當然，這個過程也可以做成異步的，但這需要客戶端的配合）。

API編排

同樣在微服務的架構下，要走完一個完整的業(yè)務流程，我們需要調用一系列API，就像一種工作流一樣，這個事完全可以通過網(wǎng)頁來編排這個業(yè)務流程。我們可能通過一個DSL來定義和編排不同的API，也可以通過像AWS Lambda服務那樣的方式來串聯(lián)不同的API。

網(wǎng)關設計重點

網(wǎng)關設計重點主要是三個：

高性能

在技術設計上，網(wǎng)關不應該也不能成為性能的瓶頸。對于高性能，最好使用高性能的編程語言來實現(xiàn)，如C、C++、Go和Java。網(wǎng)關對后端的請求，以及對前端的請求的服務一定要使用異步非阻塞的I/O來確保后端延遲不會導致應用程序中出現(xiàn)性能問題。C和C++可以參看Linux下的epoll和Windows的I/O Completion Port的異步IO模型，Java下如Netty、Spring Reactor的NIO框架。

高可用

因為所有的流量或調用經(jīng)過網(wǎng)關，所以網(wǎng)關必須成為一個高可用的技術組件，它的穩(wěn)定直接關系到了所有服務的穩(wěn)定。網(wǎng)關如果沒有設計，就會成變一個單點故障。因此，一個好的網(wǎng)關至少要做到以下幾點。

• 集群化 。網(wǎng)關要成為一個集群，其最好可以自己組成一個集群，并可以自己同步集群數(shù)據(jù)，而不需要依賴于一個第三方系統(tǒng)來同步數(shù)據(jù)。
• 服務化 。網(wǎng)關還需要做到在不間斷的情況下修改配置，一種是像Nginx reload配置那樣，可以做到不停服務，另一種是最好做到服務化。也就是說，得要有自己的Admin API來在運行時修改自己的配置。
• 持續(xù)化 。比如重啟，就是像Nginx那樣優(yōu)雅地重啟。有一個主管請求分發(fā)的主進程。當我們需要重啟時，新的請求被分配到新的進程中，而老的進程處理完正在處理的請求后就退出。

高擴展

因為網(wǎng)關需要承接所有的業(yè)務流量和請求，所以一定會有或多或少的業(yè)務邏輯。而我們都知道，業(yè)務邏輯是多變和不確定的。比如，需要在網(wǎng)關上加入一些和業(yè)務相關的東西。因此，一個好的Gateway還需要是可以擴展的，并能進行二次開發(fā)的。當然，像Nginx那樣通過 Module 進行二次開發(fā)的固然可以。

另外，在 運維方面 ，網(wǎng)關應該有以下幾個設計原則。

• 業(yè)務松耦合，協(xié)議緊耦合 。在業(yè)務設計上，網(wǎng)關不應與后面的服務之間形成服務耦合，也不應該有業(yè)務邏輯。網(wǎng)關應該是在網(wǎng)絡應用層上的組件，不應該處理通訊協(xié)議體，只應該解析和處理通訊協(xié)議頭。另外，除了服務發(fā)現(xiàn)外，網(wǎng)關不應該有第三方服務的依賴。
• 應用監(jiān)視，提供分析數(shù)據(jù) 。網(wǎng)關上需要考慮應用性能的監(jiān)控，除了有相應后端服務的高可用的統(tǒng)計之外，還需要使用Tracing ID實施分布式鏈路跟蹤，并統(tǒng)計好一定時間內每個API的吞吐量、響應時間和返回碼，以便啟動彈力設計中的相應策略。
• 用彈力設計保護后端服務 。網(wǎng)關上一定要實現(xiàn)熔斷、限流、重試和超時等彈力設計。如果一個或多個服務調用花費的時間過長，那么可接受超時并返回一部分數(shù)據(jù)，或是返回一個網(wǎng)關里的緩存的上一次成功請求的數(shù)據(jù)。你可以考慮一下這樣的設計。
• DevOps 。因為網(wǎng)關這個組件太關鍵了，所以需要DevOps這樣的東西，將其發(fā)生故障的概率降到最低。這個軟件需要經(jīng)過精良的測試，包括功能和性能的測試，還有浸泡測試。還需要有一系列自動化運維的管控工具。

網(wǎng)關設計注意事項

1. 不要在網(wǎng)關中的代碼里內置聚合后端服務的功能，而應考慮將聚合服務放在網(wǎng)關核心代碼之外。可以使用Plugin的方式，也可以放在網(wǎng)關后面形成一個Serverless服務。
2. 網(wǎng)關應該靠近后端服務，并和后端服務使用同一個內網(wǎng)，這樣可以保證網(wǎng)關和后端服務調用的低延遲，并可以減少很多網(wǎng)絡上的問題。這里多說一句，網(wǎng)關處理的靜態(tài)內容應該靠近用戶（應該放到CDN上），而網(wǎng)關和此時的動態(tài)服務應該靠近后端服務。
3. 網(wǎng)關也需要做容量擴展，所以需要成為一個集群來分擔前端帶來的流量。這一點，要么通過DNS輪詢的方式實現(xiàn)，要么通過CDN來做流量調度，或者通過更為底層的性能更高的負載均衡設備。
4. 對于服務發(fā)現(xiàn)，可以做一個時間不長的緩存，這樣不需要每次請求都去查一下相關的服務所在的地方。當然，如果你的系統(tǒng)不復雜，可以考慮把服務發(fā)現(xiàn)的功能直接集成進網(wǎng)關中。
5. 為網(wǎng)關考慮bulkhead設計方式。用不同的網(wǎng)關服務不同的后端服務，或是用不同的網(wǎng)關服務前端不同的客戶。

另外，因為網(wǎng)關是為用戶請求和后端服務的橋接裝置，所以需要考慮一些安全方面的事宜。具體如下：

1. 加密數(shù)據(jù) ?？梢园裇SL相關的證書放到網(wǎng)關上，由網(wǎng)關做統(tǒng)一的SSL傳輸管理。
2. 校驗用戶的請求 。一些基本的用戶驗證可以放在網(wǎng)關上來做，比如用戶是否已登錄，用戶請求中的token是否合法等。但是，我們需要權衡一下，網(wǎng)關是否需要校驗用戶的輸入。因為這樣一來，網(wǎng)關就需要從只關心協(xié)議頭，到需要關心協(xié)議體。而協(xié)議體中的東西一方面不像協(xié)議頭是標準的，另一方面解析協(xié)議體還要耗費大量的運行時間，從而降低網(wǎng)關的性能。對此，我想說的是，看具體需求，一方面如果協(xié)議體是標準的，那么可以干；另一方面，對于解析協(xié)議所帶來的性能問題，需要做相應的隔離。
3. 檢測異常訪問 。網(wǎng)關需要檢測一些異常訪問，比如，在一段比較短的時間內請求次數(shù)超過一定數(shù)值；還比如，同一客戶端的4xx請求出錯率太高……對于這樣的一些請求訪問，網(wǎng)關一方面要把這樣的請求屏蔽掉，另一方面需要發(fā)出警告，有可能會是一些比較重大的安全問題，如被黑客攻擊。

流量網(wǎng)關

流量網(wǎng)關，顧名思義就是控制流量進入集群的網(wǎng)關，有很多工作需要在這一步做，對于一個服務集群，勢必有很多非法的請求或者無效的請求，這時候要將請求拒之門外，降低集群的流量壓力。

定義全局性的、跟具體的后端業(yè)務應用和服務完全無關的策略網(wǎng)關就是上圖所示的架構模型——流量網(wǎng)關。流量網(wǎng)關通常只專注于全局的API管理策略，比如全局流量監(jiān)控、日志記錄、全局限流、黑白名單控制、接入請求到業(yè)務系統(tǒng)的負載均衡等，有點類似防火墻。 Kong就是典型的流量網(wǎng)關。

下面是Kong的架構圖，來自官網(wǎng)： https://konghq.com/

這里需要補充一點的是，業(yè)務網(wǎng)關一般部署在流量網(wǎng)關之后、業(yè)務系統(tǒng)之前，比流量網(wǎng)關更靠近業(yè)務系統(tǒng)。通常API網(wǎng)指的是業(yè)務網(wǎng)關。 有時候我們也會模糊流量網(wǎng)關和業(yè)務網(wǎng)關，讓一個網(wǎng)關承擔所有的工作，所以這兩者之間并沒有嚴格的界線。

業(yè)務網(wǎng)關

當一個單體應用被拆分成許許多多的微服務應用后，也帶來了一些問題。一些與業(yè)務非強相關的功能，比如權限控制、日志輸出、數(shù)據(jù)加密、熔斷限流等，每個微服務應用都需要，因此存在著大量重復的代碼實現(xiàn)。而且由于系統(tǒng)的迭代、人員的更替，各個微服務中這些功能的實現(xiàn)細節(jié)出現(xiàn)了較大的差異，導致維護成本變高。另一方面，原先單體應用下非常容易做的接口管理，在服務拆分后沒有了一個集中管理的地方，無法統(tǒng)計已存在哪些接口、接口定義是什么、運行狀態(tài)如何。

網(wǎng)關就是為了解決上述問題。作為微服務體系中的核心基礎設施，一般需要具備接口管理、協(xié)議適配、熔斷限流、安全防護等功能，各種開源的網(wǎng)關產品（比如 Zuul）都提供了優(yōu)秀高可擴展性的架構、可以很方便的實現(xiàn)我們需要的一些功能、比如鑒權、日志監(jiān)控、熔斷限流等。

與流量網(wǎng)關相對應的就是業(yè)務網(wǎng)關,業(yè)務網(wǎng)關更靠近我們的業(yè)務,也就是與服務器應用層打交道,那么有很多應用層需要考慮的事情就可以依托業(yè)務網(wǎng)關,例如在線程模型、協(xié)議適配、熔斷限流，服務編排等。

業(yè)務網(wǎng)關主要職責以及所做的事情，目前業(yè)務網(wǎng)關比較成熟的API網(wǎng)關框架產品有三個，分別是：Zuul 1、Zuul 2和Spring Cloud Gateway后面再進行對比。

常見網(wǎng)關對比

既然對比，就先宏觀上對各種網(wǎng)關有一個了解，后面再挑一些常用的或者說應用廣泛的詳細了解。

目前常見的開源網(wǎng)關大致上按照語言分類有如下幾類：

• Nginx+Lua：OpenResty、Kong、Orange、Abtesting gateway等
• Java：Zuul/Zuul 2、Spring Cloud Gateway、Kaazing KWG、Gravitee、Dromara soul等
• Go：Janus、fagongzi、Grpc-gateway
• Dotnet：Ocelot
• NodeJS：Express Gateway、Micro Gateway

按照使用數(shù)量、成熟度等來劃分，主流的有4個：

• OpenResty
• Kong
• Zuul/Zuul 2
• Spring Cloud Gateway

OpenResty

相關連接：

• 官網(wǎng)： https://openresty.org/cn/
• B站： https://space.bilibili.com/457424101
• GitHub： https://github.com/openresty/

OpenResty是一個流量網(wǎng)關，根據(jù)前面對流量網(wǎng)關的介紹就可以知道流量網(wǎng)關的職責。

OpenResty基于 Nginx 與Lua的高性能Web平臺，其內部集成了大量精良的Lua庫、第三方模塊以及大多數(shù)的依賴項。用于方便地搭建能夠處理超高并發(fā)、擴展性極高的動態(tài)Web應用、Web服務和動態(tài)網(wǎng)關。

通過揉和眾多設計良好的Nginx模塊，OpenResty有效地把Nginx服務器轉變?yōu)橐粋€強大的Web應用服務器，基于它開發(fā)人員可以使用Lua編程語言對Nginx核心以及現(xiàn)有的各種Nginx C模塊進行腳本編程，構建出可以處理一萬以上并發(fā)請求的極端高性能的Web應用。

OpenResty最早是順應OpenAPI的潮流做的，所以Open取自“開放”之意，而Resty便是REST風格的意思。雖然后來也可以基于ngx_openresty實現(xiàn)任何形式的Web service或者傳統(tǒng)的Web應用。

也就是說Nginx不再是一個簡單的靜態(tài)網(wǎng)頁服務器，也不再是一個簡單的反向代理了。第二代的OpenResty致力于通過一系列Nginx模塊，把Nginx擴展為全功能的Web應用服務器。

ngx_openresty是用戶驅動的項目，后來也有不少國內用戶的參與，從openresty.org的點擊量分布上看，國內和國外的點擊量基本持平。

ngx_openresty 目前有兩大應用目標：

1. 通用目的的Web應用服務器。在這個目標下，現(xiàn)有的Web應用技術都可以算是和OpenResty或多或少有些類似，比如Nodejs，PHP等等。ngx_openresty的性能（包括內存使用和CPU效率）算是最大的賣點之一。
2. Nginx的腳本擴展編程，用于構建靈活的Web應用網(wǎng)關和Web應用防火墻。有些類似的是NetScaler。其優(yōu)勢在于Lua編程帶來的巨大靈活性。

Kong

相關連接：

• 官網(wǎng)： https://konghq.com/
• GitHub： https://github.com/Kong/

Kong基于OpenResty開發(fā)，也是流量層網(wǎng)關, 是一個云原生、快速、可擴展、分布式的Api 網(wǎng)關。繼承了OpenResty的高性能、易擴展性等特點。Kong通過簡單的增加機器節(jié)點，可以很容易的水平擴展。同時功能插件化，可通過插件來擴展其能力。而且在任何基礎架構上都可以運行。具有以下特性：

• 提供了多樣化的認證層來保護API。
• 可對出入流量進行管制。
• 提供了可視化的流量檢查、監(jiān)視分析API。
• 能夠及時的轉換請求和相應。
• 提供log解決方案
• 可通過API調用Serverless 函數(shù)。

Kong解決了什么問題

當我們決定對應用進行微服務改造時，應用客戶端如何與微服務交互的問題也隨之而來，畢竟服務數(shù)量的增加會直接導致部署授權、負載均衡、通信管理、分析和改變的難度增加。

面對以上問題，API Gateway是一個不錯的解決方案，其所提供的訪問限制、安全、流量控制、分析監(jiān)控、日志、請求轉發(fā)、合成和協(xié)議轉換功能，可以解放開發(fā)者去把精力集中在具體邏輯的代碼，而不是把時間花費在考慮如何解決應用和其他微服務鏈接的問題上。

圖片來自Kong官網(wǎng)：

可以看到Kong解決的問題。專注于全局的API管理策略，全局流量監(jiān)控、日志記錄、全局限流、黑白名單控制、接入請求到業(yè)務系統(tǒng)的負載均衡等。

Kong的優(yōu)點以及性能

在眾多API Gateway框架中，Mashape開源的高性能高可用API網(wǎng)關和API服務管理層——Kong（基于Nginx+Lua）特點尤為突出，它可以通過插件擴展已有功能，這些插件（使用Lua編寫）在API請求響應循環(huán)的生命周期中被執(zhí)行。于此同時，Kong本身提供包括HTTP基本認證、密鑰認證、CORS、TCP、UDP、文件日志、API請求限流、請求轉發(fā)及Nginx監(jiān)控等基本功能。目前，Kong在Mashape管理了超過15,000個API，為200,000開發(fā)者提供了每月數(shù)十億的請求支持。

Kong架構

Kong提供一些列的服務，這就不得不談談內部的架構：

首先最底層是基于Nginx，Nginx是高性能的基礎層，一個良好的負載均衡、反向代理器，然后在此基礎上增加Lua腳本庫，形成了OpenResty，攔截請求，響應生命周期，可以通過Lua編寫腳本，所以插件比較豐富。

關于Kong的一些插件庫以及如何配置，可以參考簡書： https://www.jianshu.com/p/a68e45bcadb6

Zuul 1.0

Zuul是所有從設備和Web站點到Netflix流媒體應用程序后端請求的前門。作為一個邊緣服務應用程序，Zuul被構建來支持動態(tài)路由、監(jiān)視、彈性和安全性。它還可以根據(jù)需要將請求路由到多個Amazon自動伸縮組。

Zuul使用了一系列不同類型的過濾器，使我們能夠快速靈活地將功能應用到服務中。

過濾器

過濾器是Zuul的核心功能。它們負責應用程序的業(yè)務邏輯，可以執(zhí)行各種任務。

• Type ：通常定義過濾器應用在哪個階段
• Async ：定義過濾器是同步還是異步
• Execution Order ：執(zhí)行順序
• Criteria ：過濾器執(zhí)行的條件
• Action ：如果條件滿足，過濾器執(zhí)行的動作

Zuul提供了一個動態(tài)讀取、編譯和運行這些過濾器的框架。過濾器之間不直接通信，而是通過每個請求特有的RequestContext共享狀態(tài)。

下面是Zuul的一些過濾器：

Incoming

Incoming過濾器在請求被代理到Origin之前執(zhí)行。這通常是執(zhí)行大部分業(yè)務邏輯的地方。例如:認證、動態(tài)路由、速率限制、DDoS保護、指標。

Endpoint

Endpoint過濾器負責基于incoming過濾器的執(zhí)行來處理請求。Zuul有一個內置的過濾器（ProxyEndpoint），用于將請求代理到后端服務器，因此這些過濾器的典型用途是用于靜態(tài)端點。例如:健康檢查響應，靜態(tài)錯誤響應，404響應。

Outgoing

Outgoing過濾器在從后端接收到響應以后執(zhí)行處理操作。通常情況下，它們更多地用于形成響應和添加指標，而不是用于任何繁重的工作。例如:存儲統(tǒng)計信息、添加/剝離標準標題、向實時流發(fā)送事件、gziping響應。

過濾器類型

下面是與一個請求典型的生命周期對應的標準的過濾器類型：

• PRE ：路由到Origin之前執(zhí)行
• ROUTING ：路由到Origin期間執(zhí)行
• POST ：請求被路由到Origin之后執(zhí)行
• ERROR ：發(fā)生錯誤的時候執(zhí)行

這些過濾器幫助我們執(zhí)行以下功能：

• 身份驗證和安全性 ：識別每個資源的身份驗證需求，并拒絕不滿足它們的請求
• 監(jiān)控 ：在邊緣跟蹤有意義的數(shù)據(jù)和統(tǒng)計數(shù)據(jù)，以便給我們一個準確的生產視圖
• 動態(tài)路由 ：動態(tài)路由請求到不同的后端集群
• 壓力測試 ：逐漸增加集群的流量，以評估性能
• 限流 ：為每種請求類型分配容量，并丟棄超過限制的請求
• 靜態(tài)響應處理 ：直接在邊緣構建一些響應，而不是將它們轉發(fā)到內部集群

Zuul 1.0 請求生命周期

Netflix宣布了通用API網(wǎng)關Zuul的架構轉型。Zuul原本采用同步阻塞架構，轉型后叫作Zuul 2，采用異步非阻塞架構。Zuul 2和Zuul 1在架構方面的主要區(qū)別在于，Zuul 2運行在異步非阻塞的框架上，比如Netty。Zuul 1依賴多線程來支持吞吐量的增長，而Zuul 2使用的Netty框架依賴事件循環(huán)和回調函數(shù)。

Zuul 2.0

Zuul 2.0架構圖：

上圖是Zuul2的架構，和Zuul 1沒有本質區(qū)別，兩點變化：

• 前端用Netty Server代替Servlet，目的是支持前端異步。后端用Netty Client代替Http Client，目的是支持后端異步。
• 過濾器換了一下名字，用Inbound Filters代替Pre-routing Filters，用Endpoint Filter代替Routing Filter，用Outbound Filters代替Post-routing Filters。
  
  • Inbound Filters ：路由到Origin之前執(zhí)行，可以用于身份驗證、路由和裝飾請求
  • Endpoint Filters ：可用于返回靜態(tài)響應，否則內置的ProxyEndpoint過濾器將請求路由到Origin
  • Outbound Filters ：從Origin那里獲取響應后執(zhí)行，可以用于度量、裝飾用戶的響應或添加自定義header

有兩種類型的過濾器：sync和async。因為Zuul是運行在一個事件循環(huán)之上的，因此從來不要在過濾中阻塞。如果你非要阻塞，可以在一個異步過濾器中這樣做，并且在一個單獨的線程池上運行，否則可以使用同步過濾器。

上文提到過 Zuul 2開始采用了異步模型 。

優(yōu)勢是異步非阻塞模式啟動的線程很少，基本上一個CPU core上只需啟一個事件環(huán)處理線程，它使用的線程資源就很少，上下文切換（Context Switch）開銷也少。非阻塞模式可以接受的連接數(shù)大大增加，可以簡單理解為請求來了只需要進隊列，這個隊列的容量可以設得很大，只要不超時，隊列中的請求都會被依次處理。

不足是異步模式讓編程模型變得復雜。一方面Zuul 2本身的代碼要比Zuul 1復雜很多，Zuul 1的代碼比較容易看懂，Zuul 2的代碼看起來就比較費勁。另一方面異步模型沒有一個明確清晰的請求->處理->響應執(zhí)行流程（call flow），它的流程是通過事件觸發(fā)的，請求處理的流程隨時可能被切換斷開，內部實現(xiàn)要通過一些關聯(lián)id機制才能把整個執(zhí)行流再串聯(lián)起來，這就給開發(fā)調試運維引入了很多復雜性，比如你在IDE里頭調試異步請求流就非常困難。另外ThreadLocal機制在這種異步模式下就不能簡單工作，因為只有一個事件環(huán)線程，不是每個請求一個線程，也就沒有線程局部的概念，所以對于CAT這種依賴于ThreadLocal才能工作的監(jiān)控工具，調用鏈埋點就不好搞（實際可以工作但需要進行特殊處理）。

總體上，異步非阻塞模式比較適用于IO密集型（IO bound）場景，這種場景下系統(tǒng)大部分時間在處理IO，CPU計算比較輕，少量事件環(huán)線程就能處理。

Zuul與Zuul 2性能對比

圖片來源： https://www.slideshare.net/art ... cking

Netflix給出了一個比較模糊的數(shù)據(jù)， 大致Zuul 2的性能比Zuul 1好20%左右 ，這里的性能主要指每節(jié)點每秒處理的請求數(shù)。為什么說模糊呢？因為這個數(shù)據(jù)受實際測試環(huán)境，流量場景模式等眾多因素影響，你很難復現(xiàn)這個測試數(shù)據(jù)。即便這個20%的性能提升是確實的，其實這個性能提升也并不大，和異步引入的復雜性相比，這20%的提升是否值得是個問題。Netflix本身在其博文22和ppt11中也是有點含糊其詞，甚至自身都有一些疑問的。

Spring Cloud Gateway

相關鏈接：

• 官網(wǎng)： https://spring.io/projects/spring-cloud-gateway
• 中文官方文檔： https://cloud.tencent.com/deve ... 03887

Spring Cloud Gateway是Spring Cloud的一個全新項目，該項目是基于Spring 5.0，Spring Boot 2.0和Project Reactor等技術開發(fā)的網(wǎng)關，它旨在為微服務架構提供一種簡單有效的統(tǒng)一的API路由管理方式。

Spring Cloud Gateway作為Spring Cloud生態(tài)系統(tǒng)中的網(wǎng)關，目標是替代Zuul，在Spring Cloud 2.0以上版本中，沒有對新版本的Zuul 2.0以上最新高性能版本進行集成，仍然還是使用的Zuul 2.0之前的非Reactor模式的老版本。而為了提升網(wǎng)關的性能，Spring Cloud Gateway是基于WebFlux框架實現(xiàn)的，而WebFlux框架底層則使用了高性能的Reactor模式通信框架Netty。

Spring Cloud Gateway的目標，不僅提供統(tǒng)一的路由方式，并且基于Filter鏈的方式提供了網(wǎng)關基本的功能，例如：安全，監(jiān)控/指標，和限流。

Spring Cloud Gateway底層使用了高性能的通信框架Netty。

SpringCloud Gateway特征

Spring Cloud官方，對Spring Cloud Gateway特征介紹如下：

• 基于Spring Framework 5，Project Reactor和Spring Boot 2.0
• 集成Hystrix斷路器
• 集成Spring Cloud DiscoveryClient
• Predicates和Filters作用于特定路由，易于編寫的Predicates和Filters
• 具備一些網(wǎng)關的高級功能：動態(tài)路由、限流、路徑重寫

從以上的特征來說，和Zuul的特征差別不大。Spring Cloud Gateway和Zuul主要的區(qū)別，還是在底層的通信框架上。

簡單說明一下上文中的三個術語：

Filter（過濾器）

和Zuul的過濾器在概念上類似，可以使用它攔截和修改請求，并且對上游的響應，進行二次處理。過濾器為org.springframework.cloud.gateway.filter.GatewayFilter類的實例。

Route（路由）

網(wǎng)關配置的基本組成模塊，和Zuul的路由配置模塊類似。一個 Route模塊 由一個ID，一個目標URI，一組斷言和一組過濾器定義。如果斷言為真，則路由匹配，目標URI會被訪問。

Predicate（斷言）

這是一個Java 8的Predicate，可以使用它來匹配來自HTTP請求的任何內容，例如headers或參數(shù)。 斷言的 輸入類型是一個ServerWebExchange。

幾種網(wǎng)關的對比