SpringCloud- 第十二篇 Zuul概念及原理(一)

1：Zuul是什么

Zuul是Netflix开源的API网关。
API网关，类似于面向对象设计模式中的Facade模式，它的存在就像是整个微服务架构系统的门面一样，所有的外部客户端访问都需要经过它来进行调度和过滤，它除了要实现请求路由，负载均衡，来源合法性检测，权限校验，反爬虫等功能之外，还需要更多能力，比如与服务治理框架的结合，请求转发时的熔断机制，服务的聚合等一系列的高级功能。
官网：https://github.com/Netflix/zuul/

2：Zuul能干什么

• 身份验证和安全 - 识别每个资源的身份验证要求，并拒绝不满足的请求
• 审查和监测 - 跟踪边缘的有意义的数据和统计数据，以便我们准确地了解生产运行情况
• 动态路由 - 根据需要将请求动态路由到不同的后端集群
• 压力测试 - 逐渐增加到集群的流量，以衡量性能
• 负载分配 - 为每种类型的请求分配容量并删除超出限制的请求
• 静态响应处理 - 直接在边缘构建一些响应，而不是将它们转发到内部集群

3: 流程图

image.png

4：Zuul有什么

Zuul包含了对请求的路由和过滤两个最主要的功能：

其中路由功能负责将外部请求转发到具体的微服务实例上，是实现外部访问统一入口的基础
而过滤器功能则负责对请求的处理过程进行干预，是实现请求校验、服务聚合等功能的基础
然而实际上，路由功能在真正运行时，它的路由映射和请求转发都是由几个不同的过滤器完成的。其中，路由映射主要通过pre类型的过滤器完成，它将请求路径与配置的路由规则进行匹配，以找到需要转发的目标地址；而请求转发的部分则是由route类型的过滤器来完成，对pre类型过滤器获得的路由地址进行转发

5：HelloWorder

• 加入依赖

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

• 配置示例，注意serviceId需要全小写

eureka.client.serviceUrl.defaultZone=http://localhost:8761/eureka/
server.port=8780
spring.application.name=service-zuul

zuul.routes.api-a.path=/aa/**
zuul.routes.api-a.serviceId=userservice

zuul.routes.api-b.path=/bb/**
zuul.routes.api-b.serviceId=service-feign

• 启动类加入注解

@EnableZuulProxy
@EnableDiscoveryClient
@SpringBootApplication

1：@EnableZuulProxy开启Zuul服务，将本地调用转发到相应的服务，Zuul使用Ribbon来定位一个要转发到的服务实例，并且所有请求都以 hystrix命令执行
2：注意@EnableZuulProxy不包括发现服务的客户端，因此对于基于服务ID的路由，还需要提供服务治理（例如Eureka）
3：使用@EnableZuulServer也可以运行不带代理的Zuul服务器，差别是它不会自动添加任何代理过滤器，也没有服务发现和代理

• 测试运行
  1：如果配置文件里面没有配置zuul的话，zuul会把Eureka Server里面的服务都读取出来，此时运行的时候，需要用各个服务的serviceId做为ContextPath
  2：如果配置了zuul，还可以用配置的前缀代替服务的serviceId，然后进行访问
  3：如果不希望直接使用serviceId进行访问，可以配置ignored-services: '’，例如：zuul.ignored-services='’，当然可以不用*，而是直接把要禁用的服务的serviceId罗列出来，用逗号分开

6：传统路由配置

所谓的传统路由配置方式就是在不依赖于服务发现机制的情况下，通过在配置文件中具*定每个路由表达式实例的映射关系来实现api网关对外部请求的路由。

• 单实例配置：
  通过zuul.routes.<route>.path与zuul.routes.<route>.url参数对的方式进行配置，如：

zuul.routes.cc.path=/cc/**
zuul.routes.cc.url=http://localhost:8769

• 多实例配置
  通过zuul.routes.<route>.path与zuul.routes.<route>.serviceId参数的方式进行配置，结合Ribbon来做负载均衡，且让Ribbon关闭和Eureka的结合，比如：

zuul.routes.cc.path=/cc/**
#zuul.routes.cc.url=http://localhost:8769
zuul.routes.cc.serviceId=ccservice

ribbon.eureka.enabled=false
ccservice.ribbon.listOfServers=http://localhost:8769/,http://localhost:8768/   

这种简单的URL路由不会被执行为HystrixCommand，也不能使用Ribbon对多个URL进行负载平衡

7：服务路由配置

spring cloud zuul整合了spring cloud eureka，实现了对服务实例的自动化维护，那么使用服务路由配置的时候，不需要像传统路由配置方式那样为serviceId指定具体服务实例地址，只需要通过zuul.routes.<route>.path与zuul.routes.<route>.serviceId参数对的方式进行配置即可。
还可以简化配置，直接设置<route>为具体的serviceId，例如：

zuul.routes.service-feign.path=/dd/**

请记得开启前面示例中关闭的Ribbon和Eureka的结合。

8：服务路由的默认规则

大部分的路由规则机会都会采用服务名作为外部请求的前缀，zuul已经自动的帮我们实现以服务名作为前缀的映射，不需要去配置它。
如果不希望外部能直接访问，可以使用zuul.ignored-services参数来设置一个服务名匹配表达式来定义不自动创建路由的规则。

9：自定义路由映射关系

有时候，为了兼容外部不同版本的客户端程序，我们需要在微服务接口上定义版本的标记，比如：service-v1、 service-v2，而这样在映射的时候不太好管理。
通常的做法是为这些不同版本的微服务应用，生成以版本号作为路由前缀定义规则的路由规则，比如/v1/userservice/，具体示例如下：

@Bean
public PatternServiceRouteMapper serviceRouteMapper(){
    return new PatternServiceRouteMapper("(?<name>^.+)-(?<version>v.+$)","${version}/${name}");
}

路径匹配

在zuul中，路由匹配的路径表达式采用ant风格定义:
1：? 匹配任意单个字符
2：* 匹配任意数量的字符
3：** 匹配任意数量的字符，支持多级目录

注意：当存在多个匹配的路由规则时，匹配结果完全取决于路由规则的定义顺序
由于properties的配置内容无法保证有序，所以当出现这样的情况的时候，为了保证路由的优先顺序，需要使用yml文件来配置，以实现有序的路由规则

10：cookie与头信息

默认情况下，spring cloud zuul在请求路由时，会过滤掉http请求头信息中一些敏感信息，防止它们被传递到下游的外部服务器。
默认的敏感头信息通过zuul.sensitiveHeaders参数定义，默认包括cookie,set-Cookie,authorization三个属性。
这会引发一个常见的问题，使用了spring security，shiro等安全框架构建的web应用，通过spring cloud zuul构建的网关来进行路由时，由于cookie信息无法传递，web应用将无法实现登录和鉴权。为了解决这个问题，配置的方法可以为:

1：通过设置全局参数为空来覆盖默认值，如：
zuul.sensitiveHeaders=
不推荐这种做法，范围太大
2：将指定路由的敏感头设置为空，如：
zuul.routes.userservice.sensitiveHeaders=

11：重定向问题

使用API网关的一个重要原因就是将网关作为统一入口，从而不暴露所有内部服务细节。但我们在应用内部跳转的url却是具体web应用实例的地址，而不是通过网关的路由地址，该问题的根本原因在于spring cloud zuul在路由请求时，并没有将最初的host信息设置正确，怎么办呢？
配置zuul.add-host-header=true即可

12：路由回退

12.1：Hystrix和ribbon支持

• Spring Cloud Zuul默认集成了Hystrix和Ribbon，自然就拥有线程隔离和断路器，以及对服务调用的客户端负载均衡功能。 需要注意的是，当使用path与url的映射关系来配置路由规则的时候，对于路由转发的请求不会采用hystrixCommand来包装，所以这类请求没有线程隔离和断路器的保护，并且也不会有负载均衡的能力。因此，我们在使用zuul的时候尽量使用path和serviceId的组合来进行配置，这样不仅可以保证api网关的健壮和稳定，也能用到ribbon的客户端负载均衡功能。
• 所有路由的默认Hystrix隔离模式（ExecutionIsolationStrategy）为SEMAPHORE

12.2：Hystrix的路由回退

• 可以通过创建ZuulFallbackProvider类型的bean来提供回退响应
• zuul首先会去判断是否存在自定义的zuulFallbackProvider，如果有，那么直接回调你自定义实现类的fallbackResponse()方法。如果不存在会走hystrix的fallback逻辑(有可能直接抛出异常)
• 虽然Zuul提供了降级的回调方法fallbackResponse()，但是这个方法是无参的，也就是说此时虽然你能够给调用端返回一个消息，但是此时你并不知道发生了什么样的异常(也就是说在这里你是获取不到异常信息的)。

13：请求路由其它配置

• 路由前缀
  zuul.prefix：为路由规则增加前缀，例如： zuul.prefix=/user。
  zuul.strip-prefix(默认为true）：这个设置是在转发请求之前，从请求中删除代理前缀
• 本地跳转
  通过在serviceId中使用forward来指定需要跳转的服务器资源路径，例如：
  zuul.routes.api-t.path=/tt/**
  zuul.routes.api-t.serviceId=forward:/tt
• 忽略表达式
  zuul.ignored-patterns：设置不希望被api网关进行路由的url表达式。例如：
  ignoredPatterns: //products/
  注意：它的范围并不是针对某个路由，而是对所有路由，所以要小心使用。
• 路由端点
  使用@EnableZuulProxy，将启用/routes端点，可返回映射路由的列表。
  可以通过将endpoints.routes.enabled设置为false来禁用此端点
• 配置属性
  zuul.max.host.connections已被两个新属性zuul.host.maxTotalConnections和zuul.host.maxPerRouteConnections替换，分别默认为200和20
• 性能优化
  Zuul内部路由可以理解为使用一个线程池去发送路由请求，所以我们也需要扩大这个线程池的容量，如：
  zuul.host.max-per-route-connections=1000
  zuul.host.max-total-connections=1000