介绍：SpringCloudGateway是一个应用非常广泛的API网关。其自身的能力还不能完全满足企业对网关的期望，人们希望它能够提供更多的业务管理能力。但是SpringCloudGateway不提供对数据的动态管理，甚至修改一条路由都需要重启。如何解决其不足，同时实现治理配置数据的高效动态管理？本文将带来我们的网关与Redis结合的实践。内容：1.SpringCloudGateway简介2.网关数据管理3.实现细节1.SpringCloudGateway简介APIGatewayAPIGateway的出现是因为微服务架构的出现。不同的微服务一般有不同的网络地址，一个外部客户端可能需要调用多个服务接口来完成一个业务需求。如果客户端直接和各个微服务通信，会存在以下问题：客户端会多次请求不同的微服务，增加了客户端的复杂性。存在跨域请求，在某些场景下处理相对复杂。认证比较复杂，每个服务都需要独立的认证。重构难度大，随着项目迭代，可能需要重新划分微服务。例如，可以将多个服务合并为一个或将一个服务拆分为多个。如果客户端直接与微服务通信，重构将难以实施。一些微服务可能使用防火墙/浏览器不友好的协议，使得直接访问变得困难。以上问题都可以借助API网关来解决。API网关是客户端和服务端之间的中间层，所有外部请求都会先经过API网关层。也就是说，在API的实现上有更多的考虑。使用API网关的优点如下：易于监控。监控数据可以在网关收集并推送到外部系统进行分析。易于验证。可以在将请求转发到后端微服务之前在网关上完成身份验证，而不是在每个微服务中进行身份验证。客户端和各个微服务之间的交互次数减少了。SpringCloudGatewaySpringCloudGateway是Spring基于Spring5.0、SpringBoot2.0、ProjectReactor等技术开发的网关。SpringCloudGateway旨在为微服务架构提供一种简单有效的统一API路由管理方式。作为SpringCloud生态中的网关，SpringCloudGateway旨在取代NetflixZUUL。它不仅提供了统一的路由方式，还提供了基于Filter链的网关的基本功能，如：安全、监控/埋点、限流等。如图所示，SCG的架构看起来很简单。首先，它包含一个高性能的NettyServer，用于接收各种网络请求。请求进来后，会根据配置的路由匹配处理请求。每个路由可以定义多个谓词进行路由匹配。SCG默认提供了10多个内置断言，可以根据请求的各个方面（请求头、路径、路径、时间、cookie、http方法等）进行路由匹配。如果这还不够，用户还可以自己扩展它。请求匹配到合适的路由后，会根据路由中配置的过滤器依次处理请求。Filter也基本可以对请求的所有属性进行处理，修改、增删请求头、修改请求数据、修改返回数据等等，几乎无所不能。当然，修改请求只是目的的一方面。鉴权、鉴权、登录等也可以在网关中完成。所有的过滤器组成一个处理链，直到所有的过滤器都被处理完，才会交给最后一个NettyClient，由它把处理完的请求发送给对应的微服务。在将请求发送到微服务之前，还可以定义其负载均衡策略（LoadBalancerRule）来确定将请求发送到微服务的哪个实例。Filter和LoadBalancerRule都支持自扩展。2.网关数据管理要实现一个合适的网关，数据管理应该考虑哪些方面？(1)首先，我们需要考虑我们需要管理哪些数据。SCG自身对数据管理的管理非常薄弱。它不提供数据持久化解决方案，它的所有数据都来自初始化，来自它的配置文件（application.yml）。虽然它也对外提供了一些管理接口（ActuatorAPI），但是能力还不够，这些修改都是暂时的。一旦网关停止，数据就会消失。这就需要我们用一个更完善的方案来管理网关的数据，不是让它只写在配置文件里，而是要支持持久化和动态变化。然后是每个微服务的治理数据。网关只用于路由转发，太浪费了。统一认证、统一认证、访问日志记录、应用访问统计、黑白名单过滤、API订阅管理、流量限制，甚至数据格式转换、网络协议转换等，都可以在网关完成。而所有这些能力都不需要数据的支持。因此，这些服务的治理配置也是网关需要管理的数据。(2)一旦有了数据，就要考虑如何保存。一旦网关重新启动，所有数据都将消失。(3)你又要考虑数据的读取了。网关的性能要求非常高。每次管理经过网关的数据，都需要读取配置信息。如果读取配置信息过于消耗资源，无疑对网关不利。因此，我们不得不考虑如何缓存数据以提高数据读取性能。(4)单个网关可以处理的请求量有上限。为了应对大流量，我们可能需要横向扩展网关。当多个网关实例并存时，如何保证网关的修改能够快速同步到各个网关实例？还必须考虑数据更改通知。(5)最多只能考虑方案的扩展。数据存储是否可以更改到其他地方，通知是否可以更改？经过这几个方面的考虑，我们网关的架构是这样的：如图所示，以上是我们网关的整体设计。方案设计要点如下：网关对外提供治理数据管理接口，微服务治理平台可以通过这些接口将治理配置推送给网关。对于Redis）Redis通过发布和订阅的能力通知每个网关实例数据的变化。每个网关实例收到通知后，将数据从持久化存储同步到内部缓存。配置进入缓存。同时还支持按需清算和加载。外部业务请求经过网关，进行数据鉴权、转换处理、灰度策略时，需要从内部缓存获取治理配置，提升性能解决方案中，外部持久化存储（默认为Redis，可替换为Mysql、files、Appolo等），数据变化通知（默认是Redis的发布订阅，可以替换为Appolo通知、消息队列、定时扫描等），可扩展3.实现细节动态路由管理SpringCloudGateway作为所有请求流量的入口。在实际生产环境中，为了保证高可靠和高可用，尽量避免重启，需要实现SpringCloudGateway动态路由配置。实现动态路由其实很简单，重点在RouteDefinitionRepository接口上。该接口继承自两个接口，其中RouteDefinitionLocator用于加载路由。它有很多实现类，PropertiesRouteDefinitionLocator用于从yml加载路由。另一个RouteDefinitionWriter用于添加和删除路由。通过查看springcloudgateway的源码，我们可以发现在org.springframework.cloud.gateway.config.GatewayAutoConfiguration中有这么一段：@Bean@ConditionalOnMissingBean(RouteDefinitionRepository.class)publicInMemoryRouteDefinitionRepositoryinMemoryRouteDefinitionRepository(){returnnewInMemoryRouteDefinitionRepository(){returnnewInMemoryRouteDefinition()Repository}Repository可以看到如果没有RouteDefinitionRepositoryBean，会使用InMemoryRouteDefinitionRepository作为实现。这个InMemoryRouteDefinitionRepository有个问题，就是数据没有持久化。网关重启后，原来通过该接口设置的路由将丢失。这当然是不能接受的，所以我们需要实现自己的RouteDefinitionRepository来提供路由配置信息。比如使用redis作为存储，实现路由存储。实现请参考文章：https://dwz.cn/tsHfKwMe另外，每当路由发生变化时，需要通知网关刷新路由。这需要发送一个RefreshRoutesEvent来通知网关。如下列表示例：@ComponentpublicclassRouteDynamicServiceimplementsApplicationEventPublisherAware{privateApplicationEventPublisherpublisher;@OverridepublicvoidsetApplicationEventPublisher(ApplicationEventPublisherpublisher){this.publisher=publisher;}/***刷新路由表*/publicvoidrefreshRoutes(){publisher.publishEvent(newRefreshRoutes)}可以路由由消息通知机制触发，当然也可以通过外部提供rest接口手动触发。数据存储如上图类图所示，IGovernDataRepository是治理数据的统一存储接口。RedisGovernDataRepository是其实现的抽象类。它需要依赖两个，一个是StringRedisTemplate，用来实现redis数据的存储。另一个是RedisKeyGenerator，用于为每个治理对象生成对应的key。RedisGovernDataRepository下面是各个治理数据存储的实现类。使用Redis作为持久化存储时，需要注意以下几点：为对象生成键时，建议为键添加命名空间（即添加有意义的前缀）。在redis中进行模糊搜索时，提供给Redis的pattern，不能是常规的通配符，支持三种通配符*（多个），？（单）如果数据量比较大，不建议使用key进行模糊查询，应该使用scan方式进行数据缓存我们提供了一个内部缓存，它位于消费者和持久化存储之间，缓存数据以提高性能。缓存的实现主要包括以下几点：实现了InitializingBean，在网关启动时自动加载数据。内部使用了ConcurrentHashMap，保证写入时线程同步，获取时高效（获取整个过程不需要加锁）从缓存中取数据时，如果需要懒加载，无法从持久化中加载数据时存储，建议使用空数据或空集合，避免每次都查询持久化存储。代码示例如下：/***根据appCode获取流量策略**@paramappCode*@return*/publicSet
