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网关作为微服务生态中的重要一环,由于历史原因,中间件团队没有统一的微服务API网关,为此准备技术预研打造一个功能齐全、可用性高的业务网关。

常见的开源网关按照语言分类有如下几类:

路由机制也是仿造的Dubbo路由机制,灰度路由是仿造的Dubbo的标签路由,就近路由可以理解为同机房路由。

客户端请求过来的时候,网关服务会通过path前缀提取到对应的后端服务名或者在请求Header中指定传递对应的serviceName,然后只在匹配到的后端服务中,继续API匹配操作,如果匹配到API,则筛选出对应的后端机器列表,然后进行路由、负载均衡,最终选中一台机器,将请求转发过去。

这里会有个疑问,如果不希望只在某个后端服务中进行请求路由匹配,是希望在一堆后端服务中进行匹配,需要怎么操作?

在后面的第七章节会解答这个疑问,请耐心阅读。

当请求到网关服务,会提取网关服务自身的机房loc属性值,读取全局、应用级别的开关,如果就近路由开关打开,则筛选服务列表的时候,会过滤相同loc的后端机器,负载均衡的时候,在相同loc的机器列表中挑选一台进行请求。

如果没有相同loc的后端机器,则降级从其他loc的后端机器中进行挑选。

其中 loc信息就是机房信息,每个后端服务节点在SDK上报或者手工录入的时候,都会携带这个值。

网关管理后台配置灰度路由的时候,会建立grayName -> List映射关系,当网关管理后台增量推送到网关服务之后,网关服务就可以通过grayName来提取配置下的后端机器列表,然后再进行负载均衡挑选机器。

网关在进行请求转发的时候,需要明确知道请求哪一个服务的哪一个API,这个过程就是API匹配。

因为不同的后端服务可能会拥有相同路径的API,所以网关要求请求传递serviceName,serviceName可以放置于请求Header或者请求参数中。

携带了serviceName之后,就可以在后端服务的API中去匹配了,有一些是相等匹配,有些是正则匹配,因为RESTFul协议,需要支持 /* 通配符匹配。

这里会有人疑问了,难道请求一定需要显式传递serviceName吗?

为了解决这个问题,创建了一个gateway_origin_mapping表,用于path前缀或者域名前缀 映射到 serviceName,通过在管理后台建立这个映射关系,然后推送到网关服务,即可解决显式传递serviceName的问题,会自动提取请求的path前缀、域名前缀,找到对应的serviceName。

如果不希望是在一个后端服务中进行API匹配,则需阅读后面的第七章节。

替换 ribbon 组件,改为仿造 Dubbo 的负载均衡机制。

替换的理由:ribbon的服务列表更新只是定期更新,如果不考虑复杂的筛选过滤,是满足要求的,但是如果想要灵活的根据请求头、请求参数进行筛选,ribbon则不太适合。

核心思路:当网络请求正常返回的时候,心跳检测是不需要,此时后端服务节点肯定是正常的,只需要定期检测未被请求的后端节点,超过一定的错误阈值,则标记为不可用,从机器列表中剔除。

第一期先实现简单版本:通过定时任务定期去异步调用心跳检测Url,如果超过失败阈值,则从从负载均衡列表中剔除。

6.6 日志异步化改造

Zuul2默认采用的log4j进行日志打印,是同步阻塞操作,需要修改为异步化操作,改为使用logback的AsyncAppender。

日志打印也是影响性能的一个关键点,需要特别注意,后续会衡量是否切换为log4j2。

通过Netty Client的方式发起网络请求到真实的后端服务。

基于tars-java采用类似于Dubbo的泛化调用的方式实现协议转发,基于 改造而来的。

网关作为请求转发,当然希望在业务后端机器部署的期间,不应该把请求转发到还未部署完成的节点。

业务后端机器节点的无损发布,这里分为两种场景介绍:

  • 集成了网关SDK 网关SDK添加了ShutdownHook,会主动从zookeeper删除登记的节点信息,从而避免请求打到即将下线的节点。
  • 未集成网关SDK  如果什么都不做,则只能依赖网关服务的心跳检测功能,会有15s的流量损失。庆幸的是管理后台提供了流量摘除、流量恢复的操作按钮,支持动态的上线、下线机器节点。

我们给后端机器节点dynamic_forward_server表新增了一个字段online,如果online=1,则代表在线,接收流量,反之,则代表下线,不接收流量。

网关服务gateway-server新增一个路由:OnlineRouter,从后端机器列表中筛选online=1的机器,过滤掉不在线的机器,则完成了无损发布的功能。

网关集群的分组隔离指的是业务与业务之间的请求应该是隔离的,不应该被部分业务请求打垮了网关服务,从而导致了别的业务请求无法处理。

这里我们会对接接入网关的业务进行分组归类,不同的业务使用不同的分组,不同的网关分组,会部署独立的网关集群,从而隔离了风险,不用再担心业务之间的互相影响。

金融业务在生产环境存在一个灰度点检环境,为了配合金融业务的迁移,这边也必须有一套独立的环境为之服务,那是否重新部署一套全新的系统呢(独立的前端+独立的管理后台+独立的网关集群)

其实不必这么操作,我们只需要部署一套独立的网关集群即可,因为网关管理后台,可以同时配置多个网关分组的数据。

创建一个新的网关分组finance-gray,而新的网关集群只需要拉取finance-gray分组的配置数据即可,不会对其他网关集群造成任何影响。

在业务接入的时候,现有的网关出现了一个尴尬的问题,当某些业务方自行搭建了一套Spring Cloud Gateway网关,里面的服务没有清晰的path前缀、独立的域名拆分,虽然是微服务体系,但是大家共用一个域名,接口前缀也没有良好的划分,混用在一起。

这个时候如果再按照原有的请求处理流程,则需要业务方进行Nginx的大量修改,需要在location的地方都显式传递serviceName参数,但是业务方不愿意进行这一个调整。

针对这个问题,其实本质原因在于请求匹配逻辑的不一致性,现有的网关是先匹配服务应用,再进行API匹配,这样效率高一些,而Spring Cloud Gateway则是先API匹配,命中了才知道是哪个后端服务。

为了解决这个问题,网关再次建立了一个 "微服务集" → "微服务应用列表" 的映射关系,管理后台支持这个映射关系的推送。

一个网关分组下面会有很多应用服务,这里可以拆分为子集合,可以理解为微服务集就是里面的子集合。

客户端请求传递过来的时候,需要在请求Header传递 scTag 参数,scTag用来标记是哪个微服务集,然后提取到scTag对应的所有后端服务应用列表,依次去对应的应用服务列表中进行API匹配,如果命中了,则代表请求转发到当前应用的后端节点,而对原有的架构改造很小。

如果不想改动客户端请求,则需要在业务域名的Nginx上进行调整,传递scTag请求Header。

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