Spring Cloud Gateway-全局过滤器（Global Filters）

2024-03-31 22:33:46

TIPS

本文基于Spring Cloud Gateway SR2，理论适配Spring Cloud Gateway SR1以及更高版本。

本文详细探讨Spring Cloud Gateway内置的全局过滤器。包括：
1 Combined Global Filter and GatewayFilter Ordering
2 Forward Routing Filter
3 LoadBalancerClient Filter
4 Netty Routing Filter
5 Netty Write Response Filter
6 RouteToRequestUrl Filter
7 Websocket Routing Filter
8 Gateway Metrics Filter
9 Marking An Exchange As Routed

GlobalFilter 接口和 GatewayFilter 有一样的接口定义，只不过， GlobalFilter 会作用于所有路由。

TIPS

官方声明：GlobalFilter的接口定义以及用法在未来的版本可能会发生变化。

个人判断：GlobalFilter可用于生产；如果有自定义GlobalFilter的需求，理论上也可放心使用——未来即使接口定义以及使用方式发生变化，应该也是平滑过渡的（比如Zuul的Fallback，原先叫ZuulFallbackProvider，后来改叫FallbackProvider，中间就有段时间新旧使用方式都支持，后面才逐步废弃老的使用方式）。

1 Combined Global Filter and GatewayFilter Ordering

当请求到来时，Filtering Web Handler 处理器会添加所有 GlobalFilter 实例和匹配的 GatewayFilter 实例到过滤器链中。

过滤器链会使用 org.springframework.core.Ordered 注解所指定的顺序，进行排序。Spring Cloud Gateway区分了过滤器逻辑执行的”pre”和”post”阶段，所以优先级高的过滤器将会在pre阶段最先执行，优先级最低的过滤器则在post阶段最后执行。

TIPS

数值越小越靠前执行，记得这一点就OK了。

示例代码：

@Bean
@Order(-1)
public GlobalFilter a() {
    return (exchange, chain) -> {
        log.info("first pre filter");
        return chain.filter(exchange).then(Mono.fromRunnable(() -> {
            log.info("third post filter");
        }));
    };
}

@Bean
@Order(0)
public GlobalFilter b() {
    return (exchange, chain) -> {
        log.info("second pre filter");
        return chain.filter(exchange).then(Mono.fromRunnable(() -> {
            log.info("second post filter");
        }));
    };
}

@Bean
@Order(1)
public GlobalFilter c() {
    return (exchange, chain) -> {
        log.info("third pre filter");
        return chain.filter(exchange).then(Mono.fromRunnable(() -> {
            log.info("first post filter");
        }));
    };
}

执行结果：

first pre filter
second pre filter
third pre filter
first post filter
second post filter
third post filter

2 Forward Routing Filter

ForwardRoutingFilter 会查看exchange的属性 ServerWebExchangeUtils.GATEWAY_REQUEST_URL_ATTR 的值（一个URI），如果该值l的scheme是 forward，比如：forward://localendpoint，则它会使用Spirng的DispatcherHandler 处理该请求。请求URL的路径部分，会被forward URL中的路径覆盖。未修改的原始URL，会被追加到 ServerWebExchangeUtils.GATEWAY_ORIGINAL_REQUEST_URL_ATTR 属性中。

TIPS

这段文档太学术了，讲解了ForwardRoutingFilter 的实现原理，对使用者来说，意义不大；对使用者来说，只要知道这个Filter是用来做本地forward就OK了。

建议：如对原理感兴趣的，建议直接研究源码，源码比官方文档好理解。

3 LoadBalancerClient Filter

LoadBalancerClientFilter 会查看exchange的属性 ServerWebExchangeUtils.GATEWAY_REQUEST_URL_ATTR 的值（一个URI），如果该值的scheme是 lb，比如：lb://myservice ，它将会使用Spring Cloud的LoadBalancerClient 来将 myservice 解析成实际的host和port，并替换掉 ServerWebExchangeUtils.GATEWAY_REQUEST_URL_ATTR 的内容。原始地址会追加到 ServerWebExchangeUtils.GATEWAY_ORIGINAL_REQUEST_URL_ATTR 中。该过滤器还会查看 ServerWebExchangeUtils.GATEWAY_SCHEME_PREFIX_ATTR 属性，如果发现该属性的值是 lb ，也会执行相同逻辑。

示例：

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      - id: myRoute
        uri: lb://service
        predicates:
        - Path=/service/**

默认情况下，如果无法在 LoadBalancer 找到指定服务的实例，那么会返回503（对应如上的例子，找不到service实例，就返回503）；可使用 spring.cloud.gateway.loadbalancer.use404=true 让其返回404。

LoadBalancer 返回的 ServiceInstance 的 isSecure 的值，会覆盖请求的scheme。举个例子，如果请求打到Gateway上使用的是 HTTPS ，但 ServiceInstance 的 isSecure 是false，那么下游收到的则是HTTP请求，反之亦然。然而，如果该路由指定了 GATEWAY_SCHEME_PREFIX_ATTR 属性，那么前缀将会被剥离，并且路由URL中的scheme会覆盖 ServiceInstance 的配置

TIPS

这段文档太学术了，讲解了LoadBalancerClientFilter 的实现原理，对使用者来说，意义不大；对使用者来说，其实只要知道这个Filter是用来整合Ribbon的就OK了。

建议：如对原理感兴趣的，建议直接研究源码，源码比官方文档好理解。

4 Netty Routing Filter

如果 ServerWebExchangeUtils.GATEWAY_REQUEST_URL_ATTR 的值的scheme是 http 或 https ，则运行Netty Routing Filter 。它使用Netty HttpClient 向下游发送代理请求。获得的响应将放在exchange的 ServerWebExchangeUtils.CLIENT_RESPONSE_ATTR 属性中，以便在后面的filter中使用。（有一个实验性的过滤器： WebClientHttpRoutingFilter 可实现相同功能，但无需Netty）

5 Netty Write Response Filter

如果exchange中的 ServerWebExchangeUtils.CLIENT_RESPONSE_ATTR 属性中有 HttpClientResponse ，则运行 NettyWriteResponseFilter 。该过滤器在所有其他过滤器执行完成后执行，并将代理响应协会网关的客户端侧。（有一个实验性的过滤器： WebClientWriteResponseFilter 可实现相同功能，但无需Netty）

6 RouteToRequestUrl Filter

如果exchange中的 ServerWebExchangeUtils.GATEWAY_ROUTE_ATTR 属性中有一个 Route 对象，则运行 RouteToRequestUrlFilter 。它根据请求URI创建一个新URI，但会使用该 Route 对象的URI属性进行更新。新URI放到exchange的 ServerWebExchangeUtils.GATEWAY_REQUEST_URL_ATTR 属性中。

如果URI具有scheme前缀，例如 lb:ws://serviceid ，该 lb scheme将从URI中剥离，并放到 ServerWebExchangeUtils.GATEWAY_SCHEME_PREFIX_ATTR 中，方便后面的过滤器使用。

7 Websocket Routing Filter

如果exchange中的 ServerWebExchangeUtils.GATEWAY_REQUEST_URL_ATTR 属性的值的scheme是 ws或者 wss ，则运行Websocket Routing Filter。它底层使用Spring Web Socket将Websocket请求转发到下游。

可为URI添加 lb 前缀实现负载均衡，例如 lb:ws://serviceid 。

如果你使用 SockJS 所谓普通http的后备，则应配置正常的HTTP路由以及Websocket路由。

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
      # SockJS route
      - id: websocket_sockjs_route
        uri: http://localhost:3001
        predicates:
        - Path=/websocket/info/**
      # Normwal Websocket route
      - id: websocket_route
        uri: ws://localhost:3001
        predicates:
        - Path=/websocket/**

8 Gateway Metrics Filter

要启用Gateway Metrics，需添加 spring-boot-starter-actuator 依赖。然后，只要spring.cloud.gateway.metrics.enabled 的值不是false，就会运行Gateway Metrics Filter。此过滤器添加名为 gateway.requests 的时序度量（timer metric），其中包含以下标记：

routeId：路由ID
routeUri：API将路由到的URI
outcome：由 HttpStatus.Series 分类
status：返回给客户端的Http Status
httpStatusCode：返回给客户端的请求的Http Status
httpMethod：请求所使用的Http方法

这些指标暴露在 /actuator/metrics/gateway.requests 端点中，并且可以轻松与Prometheus整合，从而创建一个 Grafana dashboard 。

TIPS

Prometheus是一款监控工具，Grafana是一款监控可视化工具；Spring Boot Actuator可与这两款工具进行整合。关于整合，笔者写过手把手的博客，有兴趣可以看一下：

Spring Boot 2.x监控数据可视化(Actuator + Prometheus + Grafana手把手)

9 Marking An Exchange As Routed

在网关路由 ServerWebExchange 后，它将通过在exchange添加一个 gatewayAlreadyRouted 属性，从而将exchange标记为 routed 。一旦请求被标记为 routed ，其他路由过滤器将不会再次路由请求，而是直接跳过。您可以使用便捷方法将exchange标记为 routed ，或检查exchange是否是 routed 。

ServerWebExchangeUtils.isAlreadyRouted 检查是否已被路由
ServerWebExchangeUtils.setAlreadyRouted 设置routed状态

TIPS

简单来说，就是网关通过 gatewayAlreadyRouted 属性表示这个请求已经转发过了，而无需其他过滤器重复路由。从而防止重复的路由操作。

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