服务网关-Zuul

1. Zuul是什么

微服务场景下，每一个微服务对外暴露了一组细粒度的服务。客户端的请求可能会涉及到一串的服务调用，如果将这些微服务都暴露给客户端，那么会增加客户端代码的复杂度。

参考GOF设计模式中的Facade模式，将细粒度的服务组合起来提供一个粗粒度的服务，所有请求都导入一个统一的入口，那么整个服务只需要暴露一个api，对外屏蔽了服务端的实现细节，也减少了客户端与服务器的网络调用次数。这就是api gateway。

有了api gateway之后，一些与业务关系并不大的通用处理逻辑可以从api gateway中剥离出来，api gateway仅仅负责服务的编排与结果的组装。

Spring Cloud Netflix的Zuul组件可以做反向代理的功能，通过路由寻址将请求转发到后端的粗粒度服务上，并做一些通用的逻辑处理。

2.Zuul 能做什么

Zuul可以通过加载动态过滤机制，从而实现以下各项功能：

• 验证与安全保障: 识别面向各类资源的验证要求并拒绝那些与要求不符的请求。
• 审查与监控: 在边缘位置追踪有意义数据及统计结果，从而为我们带来准确的生产状态结论。
• 动态路由: 以动态方式根据需要将请求路由至不同后端集群处。
• 压力测试: 逐渐增加指向集群的负载流量，从而计算性能水平。
• 负载分配: 为每一种负载类型分配对应容量，并弃用超出限定值的请求。
• 静态响应处理: 在边缘位置直接建立部分响应，从而避免其流入内部集群。
• 多区域弹性: 跨越AWS区域进行请求路由，旨在实现ELB使用多样化并保证边缘位置与使用者尽可能接近。

3.Zuul的核心

Filter是Zuul的核心，用来实现对外服务的控制。Filter的生命周期有4个，分别是“PRE”、“ROUTING”、“POST”、“ERROR”，整个生命周期可以用下图来表示。

Zuul大部分功能都是通过过滤器来实现的，这些过滤器类型对应于请求的典型生命周期。

• PRE： 这种过滤器在请求被路由之前调用。我们可利用这种过滤器实现身份验证、在集群中选择请求的微服务、记录调试信息等。
• ROUTING：这种过滤器将请求路由到微服务。这种过滤器用于构建发送给微服务的请求，并使用Apache HttpClient或Netfilx Ribbon请求微服务。
• POST：这种过滤器在路由到微服务以后执行。这种过滤器可用来为响应添加标准的HTTP Header、收集统计信息和指标、将响应从微服务发送给客户端等。
• ERROR：在其他阶段发生错误时执行该过滤器。 除了默认的过滤器类型，Zuul还允许我们创建自定义的过滤器类型。例如，我们可以定制一种STATIC类型的过滤器，直接在Zuul中生成响应，而不将请求转发到后端的微服务。

Zuul中默认实现的Filter

类型	顺序	过滤器	功能
pre	-3	ServletDetectionFilter	标记处理Servlet的类型
pre	-2	Servlet30WrapperFilter	包装HttpServletRequest请求
pre	-1	FormBodyWrapperFilter	包装请求体
route	1	DebugFilter	标记调试标志
route	5	PreDecorationFilter	处理请求上下文供后续使用
route	10	RibbonRoutingFilter	serviceId请求转发
route	100	SimpleHostRoutingFilter	url请求转发
route	500	SendForwardFilter	forward请求转发
post	0	SendErrorFilter	处理有错误的请求响应
post	1000	SendResponseFilter	处理正常的请求响应

 4.怎么使用Zuul

Spring Cloud Zuul路由是微服务架构的不可或缺的一部分，提供动态路由，监控，弹性，安全等的边缘服务。Zuul是Netflix出品的一个基于JVM路由和服务端的负载均衡器。

下面我们通过代码来了解Zuul是如何工作的

1.简单使用

1、添加依赖

<dependency>
	<groupId>org.springframework.cloud</groupId>
	<artifactId>spring-cloud-starter-zuul</artifactId>
</dependency>

引入spring-cloud-starter-zuul包

2、配置文件

spring.application.name=gateway-service-zuul
server.port=8888

#这里的配置表示，访问/it/** 直接重定向到http://www.ityouknow.com/**
zuul.routes.baidu.path=/it/**
zuul.routes.baidu.url=http://www.ityouknow.com/

3、启动类

@SpringBootApplication
@EnableZuulProxy
public class GatewayServiceZuulApplication {

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

启动类添加@EnableZuulProxy，支持网关路由。

史上最简单的zuul案例就配置完了

4、测试

启动gateway-service-zuul-simple项目，在浏览器中访问：http://localhost:8888/it/spring-cloud，看到页面返回了：http://www.ityouknow.com/spring-cloud 页面的信息，如下：

我们以前面文章的示例代码spring-cloud-producer为例来测试请求的重定向，在配置文件中添加：

zuul.routes.hello.path=/hello/**
zuul.routes.hello.url=http://localhost:9000/

启动spring-cloud-producer，重新启动gateway-service-zuul-simple，访问：http://localhost:8888/hello/hello?name=%E5%B0%8F%E6%98%8E，返回：hello 小明，this is first messge

说明访问gateway-service-zuul-simple的请求自动转发到了spring-cloud-producer，并且将结果返回。

2.服务化

通过url映射的方式来实现zuul的转发有局限性，比如每增加一个服务就需要配置一条内容，另外后端的服务如果是动态来提供，就不能采用这种方案来配置了。实际上在实现微服务架构时，服务名与服务实例地址的关系在eureka server中已经存在了，所以只需要将Zuul注册到eureka server上去发现其他服务，就可以实现对serviceId的映射。

我们结合示例来说明，在上面示例项目gateway-service-zuul-simple的基础上来改造。

1、添加依赖

<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-eureka</artifactId>
</dependency>

增加spring-cloud-starter-eureka包，添加对eureka的支持。

2、配置文件

配置修改为：

spring.application.name=gateway-service-zuul
server.port=8888

zuul.routes.api-a.path=/producer/**
zuul.routes.api-a.serviceId=spring-cloud-producer

eureka.client.serviceUrl.defaultZone=http://localhost:8000/eureka/

3、测试

依次启动 spring-cloud-eureka、 spring-cloud-producer、gateway-service-zuul-eureka，访问：http://localhost:8888/producer/hello?name=%E5%B0%8F%E6%98%8E，返回：hello 小明，this is first messge

说明访问gateway-service-zuul-eureka的请求自动转发到了spring-cloud-producer，并且将结果返回。

为了更好的模拟服务集群，我们复制spring-cloud-producer项目改为spring-cloud-producer-2，修改spring-cloud-producer-2项目端口为9001，controller代码修改如下：

@RestController
public class HelloController {
	
    @RequestMapping("/hello")
    public String index(@RequestParam String name) {
        return "hello "+name+"，this is two messge";
    }
}

修改完成后启动spring-cloud-producer-2，重启gateway-service-zuul-eureka。测试多次访问http://localhost:8888/producer/hello?name=%E5%B0%8F%E6%98%8E，依次返回：

hello 小明，this is first messge
hello 小明，this is two messge
hello 小明，this is first messge
hello 小明，this is two messge
...

说明通过zuul成功调用了producer服务并且做了均衡负载。

网关的默认路由规则

但是如果后端服务多达十几个的时候，每一个都这样配置也挺麻烦的，spring cloud zuul已经帮我们做了默认配置。默认情况下，Zuul会代理所有注册到Eureka Server的微服务，并且Zuul的路由规则如下：http://ZUUL_HOST:ZUUL_PORT/微服务在Eureka上的serviceId/**会被转发到serviceId对应的微服务。

我们注销掉gateway-service-zuul-eureka项目中关于路由的配置：

#zuul.routes.api-a.path=/producer/**
#zuul.routes.api-a.serviceId=spring-cloud-producer

重新启动后，访问http://localhost:8888/spring-cloud-producer/hello?name=%E5%B0%8F%E6%98%8E，测试返回结果和上述示例相同，说明spirng cloud zuul默认已经提供了转发功能。

3.自定义Filter示例

我们假设有这样一个场景，因为服务网关应对的是外部的所有请求，为了避免产生安全隐患，我们需要对请求做一定的限制，比如请求中含有Token便让请求继续往下走，如果请求不带Token就直接返回并给出提示。

首先自定义一个Filter，在run()方法中验证参数是否含有Token。

public class TokenFilter extends ZuulFilter {

    private final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(TokenFilter.class);

    @Override
    public String filterType() {
        return "pre"; // 可以在请求被路由之前调用
    }

    @Override
    public int filterOrder() {
        return 0; // filter执行顺序，通过数字指定 ,优先级为0，数字越大，优先级越低
    }

    @Override
    public boolean shouldFilter() {
        return true;// 是否执行该过滤器，此处为true，说明需要过滤
    }

    @Override
    public Object run() {
        RequestContext ctx = RequestContext.getCurrentContext();
        HttpServletRequest request = ctx.getRequest();

        logger.info("--->>> TokenFilter {},{}", request.getMethod(), request.getRequestURL().toString());

        String token = request.getParameter("token");// 获取请求的参数

        if (StringUtils.isNotBlank(token)) {
            ctx.setSendZuulResponse(true); //对请求进行路由
            ctx.setResponseStatusCode(200);
            ctx.set("isSuccess", true);
            return null;
        } else {
            ctx.setSendZuulResponse(false); //不对其进行路由
            ctx.setResponseStatusCode(400);
            ctx.setResponseBody("token is empty");
            ctx.set("isSuccess", false);
            return null;
        }
    }

}

将TokenFilter加入到请求拦截队列，在启动类中添加以下代码：

@Bean
public TokenFilter tokenFilter() {
	return new TokenFilter();
}

这样就将我们自定义好的Filter加入到了请求拦截中。

测试

我们依次启动示例项目：spring-cloud-eureka、spring-cloud-producer、spring-cloud-zuul，这个三个项目均为上一篇示例项目，spring-cloud-zuul稍微进行改造。

访问地址：http://localhost:8888/spring-cloud-producer/hello?name=neo，返回：token is empty ，请求被拦截返回。
访问地址：http://localhost:8888/spring-cloud-producer/hello?name=neo&token=xx，返回：hello neo，this is first messge，说明请求正常响应。

通过上面这例子我们可以看出，我们可以使用“PRE”类型的Filter做很多的验证工作，在实际使用中我们可以结合shiro、oauth2.0等技术去做鉴权、验证。

4.路由熔断

当我们的后端服务出现异常的时候，我们不希望将异常抛出给最外层，期望服务可以自动进行一降级。Zuul给我们提供了这样的支持。当某个服务出现异常时，直接返回我们预设的信息。

我们通过自定义的fallback方法，并且将其指定给某个route来实现该route访问出问题的熔断处理。主要继承ZuulFallbackProvider接口来实现，ZuulFallbackProvider默认有两个方法，一个用来指明熔断拦截哪个服务，一个定制返回内容。

public interface ZuulFallbackProvider {
   /**
	 * The route this fallback will be used for.
	 * @return The route the fallback will be used for.
	 */
	public String getRoute();

	/**
	 * Provides a fallback response.
	 * @return The fallback response.
	 */
	public ClientHttpResponse fallbackResponse();
}

实现类通过实现getRoute方法，告诉Zuul它是负责哪个route定义的熔断。而fallbackResponse方法则是告诉 Zuul 断路出现时，它会提供一个什么返回值来处理请求。

后来Spring又扩展了此类，丰富了返回方式，在返回的内容中添加了异常信息，因此最新版本建议直接继承类FallbackProvider 。

我们以上面的spring-cloud-producer服务为例，定制它的熔断返回内容。

@Component
public class ProducerFallback implements FallbackProvider {
    private final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(FallbackProvider.class);

    //指定要处理的 service。
    @Override
    public String getRoute() {
        return "spring-cloud-producer";
    }

    public ClientHttpResponse fallbackResponse() {
        return new ClientHttpResponse() {
            @Override
            public HttpStatus getStatusCode() throws IOException {
                return HttpStatus.OK;
            }

            @Override
            public int getRawStatusCode() throws IOException {
                return 200;
            }

            @Override
            public String getStatusText() throws IOException {
                return "OK";
            }

            @Override
            public void close() {

            }

            @Override
            public InputStream getBody() throws IOException {
                return new ByteArrayInputStream("The service is unavailable.".getBytes());
            }

            @Override
            public HttpHeaders getHeaders() {
                HttpHeaders headers = new HttpHeaders();
                headers.setContentType(MediaType.APPLICATION_JSON);
                return headers;
            }
        };
    }

    @Override
    public ClientHttpResponse fallbackResponse(Throwable cause) {
        if (cause != null && cause.getCause() != null) {
            String reason = cause.getCause().getMessage();
            logger.info("Excption {}",reason);
        }
        return fallbackResponse();
    }
}

当服务出现异常时，打印相关异常信息，并返回”The service is unavailable.”。

启动项目spring-cloud-producer-2，这时候服务中心会有两个spring-cloud-producer项目，我们重启Zuul项目。再手动关闭spring-cloud-producer-2项目，多次访问地址：http://localhost:8888/spring-cloud-producer/hello?name=neo&token=xx，会交替返回：

hello neo，this is first messge
The service is unavailable.
...

根据返回结果可以看出：spring-cloud-producer-2项目已经启用了熔断，返回:The service is unavailable.

Zuul 目前只支持服务级别的熔断，不支持具体到某个URL进行熔断。

5.路由重试

有时候因为网络或者其它原因，服务可能会暂时的不可用，这个时候我们希望可以再次对服务进行重试，Zuul也帮我们实现了此功能，需要结合Spring Retry 一起来实现。下面我们以上面的项目为例做演示。

添加Spring Retry依赖

首先在spring-cloud-zuul项目中添加Spring Retry依赖。

<dependency>
	<groupId>org.springframework.retry</groupId>
	<artifactId>spring-retry</artifactId>
</dependency>

开启Zuul Retry

再配置文件中配置启用Zuul Retry

#是否开启重试功能
zuul.retryable=true
#对当前服务的重试次数
ribbon.MaxAutoRetries=2
#切换相同Server的次数
ribbon.MaxAutoRetriesNextServer=0

这样我们就开启了Zuul的重试功能。

测试

我们对spring-cloud-producer-2进行改造，在hello方法中添加定时，并且在请求的一开始打印参数。

@RequestMapping("/hello")
public String index(@RequestParam String name) {
    logger.info("request two name is "+name);
    try{
        Thread.sleep(1000000);
    }catch ( Exception e){
        logger.error(" hello two error",e);
    }
    return "hello "+name+"，this is two messge";
}

重启 spring-cloud-producer-2和spring-cloud-zuul项目。

访问地址：http://localhost:8888/spring-cloud-producer/hello?name=neo&token=xx，当页面返回：The service is unavailable.时查看项目spring-cloud-producer-2后台日志如下：

2018-01-22 19:50:32.401  INFO 19488 --- [io-9001-exec-14] o.s.c.n.z.f.route.FallbackProvider       : request two name is neo
2018-01-22 19:50:33.402  INFO 19488 --- [io-9001-exec-15] o.s.c.n.z.f.route.FallbackProvider       : request two name is neo
2018-01-22 19:50:34.404  INFO 19488 --- [io-9001-exec-16] o.s.c.n.z.f.route.FallbackProvider       : request two name is neo

说明进行了三次的请求，也就是进行了两次的重试。这样也就验证了我们的配置信息，完成了Zuul的重试功能。