基于Spring cloud gateway定制的微服務網關

在構建微服務的架構體系過程中，API網關是一個非常重要的組件。那我們應該怎樣實現一個微服務API網關，本文主要介紹Spring Cloud Gateway的功能，以及如何基于Spring Cloud Gateway定制自己的網關。

Spring Cloud Gateway
Spring Cloud Gateway提供的是一個用于在Spring MVC之上構建API網關的library，它的目標是提供一種簡單而有效的方式路由API請求，它提供了一個切面，主要關注：安全、監控/metrics、彈性伸縮。
Spring Cloud Gateway 特性：

使用Spring Framework 5, Project Reactor 和 Spring Boot 2.0實現；
可以在請求的任何屬性上匹配路由；
通過Predicate 和 filter 指定路由；
集成了Hystrix 的熔斷機制；
集成了Spring Cloud 的服務發現機制；
易于編寫 Predicate 和 Filter；
請求限流；
重定向；

定制API網關的目標

從Spring cloud gateway的官方文檔中可以查到，它主要關注于安全、監控、彈性伸縮，但是它只是提供了開發這些功能的基礎，直接用于生產的話，用起來體驗不是很好。各種配置都是寫在application.yaml的配置文件中，修改起來不是很方便，每次修改都需要重啟服務，有一種不需要重啟服務的方法是使用配置中心；但是這些配置（路由策略、熔斷機制、限流策略等）配置不是很好記，不滿足國內軟件的要求（漂亮的配置后臺）。

安全：關于安全其實Spring cloud gateway本身并沒有任何實現，要想實現網關的安全控制，一般有兩種方式：依賴Spring boot security實現基于JWT（或者OAuth3） token的認證；另一種就是直接使用網關分配appId，來識別事先配置的權限。以上是API權限的控制，還有一種安全是參數防篡改的方法：對請求參數做簽名驗簽名。

API網關的安全目標是，支持多種安全方式自由選擇和組合，并且可以在管理后臺配置，實時生效。

動態路由：意思是在線修改路由配置，并實時生效。Spring cloud gateway自身提供的路由配置方式有兩種：編寫代碼和application.yaml中配置，在Spring cloud gateway啟動的時候加載到內存中，所以要修改路由的話也是需要重啟網關。但Spring cloud gateway提供了自定義路由RouteDefinitionRepository類的入口，并且還監聽了刷新路由事件RefreshRoutesEvent。

API網關的動態路由的目標是，支持在管理后臺配置和修改服務路由，并且實時生效。具體實現方式可以參考 動態路由的實現方式詳解。

熔斷、降級：在分布式系統中這兩個特性一般是同時出現，代表了系統容錯性。Spring cloud gateway中依賴Hystrix來實現，目前支持的是在application.yaml中配置熔斷和降級策略，這種配置方式，修改的話需要重啟網關。

API網關的熔斷降級配置目標是，支持在管理后臺操作：是否開啟斷路器、熔斷策略、調整降級方案，并且實時生效。

限流：API網關上一般會有大量請求，為了提供整體服務的可用性和穩定性，經常會對指定服務限流。當請求量達到限流上限的時候，可以選擇拒絕服務、排隊或者降級；Spring cloud gateway中依賴了redis來實現限流，通過KeyResolver來配置限流策略。它也存在同樣的問題，就是修改配置需要重啟服務。

API網關的限流目標是，支持管理后臺配置限流策略，以及速率調整，并且實時生效。
彈性伸縮：這一般是有基礎設施平臺提供的特性，一般的容器云平臺都是支持，實時監控API網關的壓力和健康狀態，自動做出相應的伸縮容處理。整個Spring cloud體系都是基于云原生的指導思想建設的，所以還是比較容易實現這一點的。

API網關的彈性伸縮目標是，支持標準的容器云平臺的部署，并且能提供平臺監控指標。
監控：監控是一個高可用系統必不可少的功能，Spring cloud gateway是通過Spring boot actuator實現可監控的，它可以輸出全方位的監控數據，并且還支持定制監控指標。還通過micrometer提供了多種監控數據格式的輸出，最常用的就是prometheus。

API網關的監控目標是，通過Actuator+Prometheus+Grafana三個工具組合來實現API網關的可視化監控，并且配置相應的報警。

API文檔：一個完美的API文檔是API網關臉面，因為接入API網關的應用（也就是API的用戶）最先看到的就是API文檔，作為程序員大家都不喜歡寫這種文檔，因此API網關必須能提供一種方法，方便輸出漂亮的API文檔。目前swagger ui早已在Spring cloud的后端微服務中流行開來，因此API網關需要將它們聚合起來。

API網關的API文檔目標是，通過聚合后端服務的swagger ui來實現API文檔的輸出，當然還需要結合安全特性來控制API文檔的權限。

實現一個API網關

上面設定了要實現一個API網關的各種目標（要求），并且論證了基于Spring cloud gateway實現它們的可行性，下面就需要依依實現它們了，最終你會發現，實現了一個阿里云的API網關。