什么叫网关(gateway)？

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了什么叫网关(gateway)？相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

网关
网关(Gateway)又称网间连接器、协议转换器。网关在传输层上以实现网络互连，是最复杂的网络互连设备，仅用于两个高层协议不同的网络互连。网关的结构也和路由器类似，不同的是互连层。网关既可以用于广域网互连，也可以用于局域网互连。 网关是一种充当转换重任的计算机系统或设备。在使用不同的通信协议、数据格式或语言,甚至体系结构完全不同的两种系统之间，网关是一个翻译器。与网桥只是简单地传达信息不同，网关对收到的信息要重新打包，以适应目的系统的需求。同时，网关也可以提供过滤和安全功能。大多数网关运行在OSI 7层协议的顶层--应用层。
大家都知道，从一个房间走到另一个房间，必然要经过一扇门。同样，从一个网络向另一个网络发送信息，也必须经过一道“关口”，这道关口就是网关。顾名思义，网关(Gateway)就是一个网络连接到另一个网络的“关口”。
按照不同的分类标准，网关也有很多种。TCP/IP协议里的网关是最常用的，在这里我们所讲的“网关”均指TCP/IP协议下的网关。
那么网关到底是什么呢？网关实质上是一个网络通向其他网络的IP地址。比如有网络A和网络B，网络A的IP地址范围为“192.168.1.1~192. 168.1.254”，子网掩码为255.255.255.0；网络B的IP地址范围为“192.168.2.1~192.168.2.254”，子网掩码为255.255.255.0。在没有路由器的情况下，两个网络之间是不能进行TCP/IP通信的，即使是两个网络连接在同一台交换机(或集线器)上，TCP/IP协议也会根据子网掩码(255.255.255.0)判定两个网络中的主机处在不同的网络里。而要实现这两个网络之间的通信，则必须通过网关。如果网络A中的主机发现数据包的目的主机不在本地网络中，就把数据包转发给它自己的网关，再由网关转发给网络B的网关，网络B的网关再转发给网络B的某个主机(如附图所示)。网络B向网络A转发数据包的过程。
所以说，只有设置好网关的IP地址，TCP/IP协议才能实现不同网络之间的相互通信。那么这个IP地址是哪台机器的IP地址呢？网关的IP地址是具有路由功能的设备的IP地址，具有路由功能的设备有路由器、启用了路由协议的服务器(实质上相当于一台路由器)、代理服务器(也相当于一台路由器)。

在和 Novell NetWare 网络交互操作的上下文中，网关在 Windows 网络中使用的服务器信息块 (SMB) 协议以及 NetWare 网络使用的 NetWare 核心协议 (NCP) 之间起着桥梁的作用。网关也被称为 IP 路由器。

计算机主机网关的作用是什么？

假设你的名字叫小不点，你住在一个大院子里，你的邻居有很多小伙伴，在门口传达室还有个看大门的李大爷，李大爷就是你的网关。当你想跟院子里的某个小伙伴玩，只要你在院子里大喊一声他的名字，他听到了就会回应你，并且跑出来跟你玩。

但是你不被允许走出大门，你想与外界发生的一切联系，都必须由门口的李大爷（网关）用电话帮助你联系。假如你想找你的同学小明聊天，小明家住在很远的另外一个院子里，他家的院子里也有一个看门的王大爷（小明的网关）。但是你不知道小明家的电话号码，不过你的班主任老师有一份你们班全体同学的名单和电话号码对照表，你的老师就是你的DNS服务器。于是你在家里拨通了门口李大爷的电话，有了下面的对话：

小不点：李大爷，我想找班主任查一下小明的电话号码行吗？

李大爷：好，你等着。（接着李大爷给你的班主任挂了一个电话，问清楚了小明的电话）问到了，他家的号码是211.99.99.99

小不点：太好了！李大爷，我想找小明，你再帮我联系一下小明吧。

李大爷：没问题。（接着李大爷向电话局发出了请求接通小明家电话的请求，最后一关当然是被转接到了小明家那个院子的王大爷那里，然后王大爷把电话给转到小明家）

就这样你和小明取得了联系。

解决跨网关技术

现行的IPV4的IP地址是32位的，根据头几位再划分为A、B、C三类地址；但由于INTERNET的迅猛发展，IP资源日渐枯竭，可供分配的IP地越来越少，跟一日千里的INTERNET发展严重冲突，在IPV6还远未能全面升级的情况下，惟有以代理服务器的方式，实行内部网地址跟公网地址进行转化而实现接入INTERNET。

中介作用的代理服务器就是一个网关，也就是这个网关带给现阶段的多媒体通讯系统无尽的烦恼。在IP资源可怜的情况下，惟有以网关甚至多层网关的方式接入宽带网， 因为多媒体通讯系统的协议如H.323等要进行业务的双方必须有一方有公网的IP地址，但是现在的宽带有几个用户能符合这个要求？microsoft的NETMEETING等等多媒体通讯系统就是处于这种尴尬的位置；跨网关成为头疼的难题。

跨网关： 网络数据通过层层网关，受制于网关节点速度，网络速度大大降低。 跨网关技术基于底层网络协议，突破网关瓶颈，实现客户点对点交流。

网关的类型
1、传输网关。传输网关用于在2个网络间建立传输连接。利用传输网关，不同网络上的主机间可以建立起跨越多个网络的、级联的、点对点的传输连接。
2、应用网关。应用网关在应用层上进行协议转换。例如，一个主机执行的是ISO电子邮件标准，另一个主机执行的是Internet 电子邮件标准，如果这两个主机需要交换电子邮件，那么必须经过一个电子邮件网关进行协议转换，这个电子邮件网关是一个应用网关。 参考技术A 网关（Gateway）又叫协议转换器，是一种复杂的网络连接设备，可以支持不同协议之间的转换，实现不同协议网络之间的互连。网关具有对不兼容的高层协议进行转换的能力，为了实现异构设备之间的通信，网关需要对不同的链路层、专用会话层、表示层和应用层协议进行翻译和转换。
所以说，网关是一个智能超群的路由器，一个智能超群的网桥，一个智能超群的中继器。
若要使两个完全不同的网络（异构网）连接在一起，一般使用网关，在Internet中两个网络也要通过一台称为网关的计算机实现互联。这台计算机能根据用户通信目标计算机的IP地址，决定是否将用户发出的信息送出本地网络，同时，它还将外界发送给属于本地网络计算机的信息接收过来，它是一个网络与另一个网络相联的通道。为了使TCP/IP协议能够寻址，该通道被赋予一个IP地址，这个IP地址称为网关地址。

网关主要用于不同体系结构的网络或者局域网与主机系统的连接。在互连设备中，它最为复杂，一般只能进行一对一的转换，或是少数几种特定应用协议的转换。网关一般是一种软件产品。目前，网关已成为网络上每个用户都能访问大型主机的通用工具。
另一种说法：
网关(Gateway)又称网间连接器、协议转换器。网关在传输层上以实现网络互连，是最复杂的网络互连设备，仅用于两个高层协议不同的网络互连。网关的结构也和路由器类似，不同的是互连层。网关既可以用于广域网互连，也可以用于局域网互连。
解决跨网关技术
现行的IPV4的IP地址是32位的，根据头几位再划分为A、B、C三类地址；但由于INTERNET的迅猛发展，IP资源日渐枯竭，可供分配的IP地越来越少，跟一日千里的INTERNET发展严重冲突，在IPV6还远未能全面升级的情况下，惟有以代理服务器的方式，实行内部网地址跟公网地址进行转化而实现接入INTERNET。
中介作用的代理服务器就是一个网关，也就是这个网关带给现阶段的多媒体通讯系统无尽的烦恼。在IP资源可怜的情况下，惟有以网关甚至多层网关的方式接入宽带网，
因为多媒体通讯系统的协议如H.323等要进行业务的双方必须有一方有公网的IP地址，但是现在的宽带有几个用户能符合这个要求？MICOSOFT的NETMEETING等等多媒体通讯系统就是处于这种尴尬的位置；跨网关成为头疼的难题。
跨网关： 网络数据通过层层网关，受制于网关节点速度，网络速度大大降低。 跨网关技术基于底层网络协议，突破网关瓶颈，实现客户点对点交流。 参考技术B 网关(Gateway)又称网间连接器、协议转换器。网关在网络层以上实现网络互连，是最复杂的网络互连设备，仅用于两个高层协议不同的网络互连。网关既可以用于广域网互连，也可以用于局域网互连。
网关是一种充当转换重任的计算机系统或设备。使用在不同的通信协议、数据格式或语言，甚至体系结构完全不同的两种系统之间，网关是一个翻译器。与网桥只是简单地传达信息不同，网关对收到的信息要重新打包，以适应目的系统的需求。同层——应用层。
核心网关为了正确和高效地路由报文需要知道Internet其他部分发生的情况，包括路由信息和子网特性。
当一个网关处理重负载而使速度特别慢，并且这个网关是访问子网的惟一途径时，通常使用这种类型的信息，网络中的其他网关能剪裁交通流量以减轻网关的负载。
GGP主要用于交换路由信息，不要混淆路由信息（包括地址、拓扑和路由延迟细节）和作出路由决定的算法。路由算法在网关内通 常是固定的且不被GGP改变。核心网关之间通过发送GGP信息，并等待应答来通信，之后如果收到含特定信息的应答就更新路由表。
注意GGP的最新改进SPREAD已经用于Internet，但它还不如GGP普及。GGP被称为向量-距离协议。要想有效工作，网关必须含有互联网络上有关所有网关的完整信息。否则，计算到一个目的地的有效路由将是不可能的。因为这个原因，所有的核心网关维护一张Internet上所有核心网关的列表。这是一个相当小的表，网关能容易地对其进行处理。

SpringCould服务网关GateWay

文章目录

Spring Could主要内容结构图：



服务网关GateWay

SpringCloud Gateway是什么

Cloud全家桶中有个很重要的组件就是网关，在1.x版本中都是采用的Zuul网关。但在2.x版本中，zuul的升级一直跳票，SpringCloud最后自己研发了一个网关替代Zuul,那就是SpringCloud Gateway
一句话: gateway是原zuul1.x版的替代

Gateway是在Spring生态系统之上构建的API网关服务，基于Spring 5，Spring Boot2和Project Reactor等技术。
Gateway旨在提供一种简单而有效的方式来对API进行路由，以及提供一些强大的过滤器功能，例如:熔断、限流、重试等

SpringCloud Gateway是Spring Cloud的一个全新项目，基于Spring 5.0+Spring Boot 2.0和Project Reactor等技术开发的网关，它旨在为微服务架构提供一种简单有效的统一的API路由管理方式。

SpringCloud Gateway作为Spring Cloud 生态系统中的网关，目标是替代 Zuul，在Spring Cloud 2.0以上版本中，没有对新版本的Zuul 2.0O以上最新高性能版本进行集成，仍然还是使用的Zuul 1.x非Reactor模式的老版本。而为了提升网关的性能，SpringCcloud Gateway是基于WebFlux框架实现的，而WebFlux框架底层则使用了高性能的Reactor模式通信框架Netty.

Spring Cloud Gateway的目标提供统一的路由方式且基于Filter链的方式提供了网关基本的功能，例如:安全，监控/指标，和限流。

微服务框架中网关所在的位置：

Spring Cloud Gateway具有如下特性:

  • 基于Spring Framework 5, Project Reactor和Spring Boot 2.0进行构建;
  • 动态路由:能够匹配任何请求属性;
  • 可以对路由指定Predicate(断言）和 Filter (过滤器）;
  • 集成Hystrix的断路器功能;
  • 集成Spring Cloud服务发现功能;
  • 易于编写的 Predicate (断言)和Filter (过滤器);
  • 请求限流功能;l
  • 支持路径重写。

和Zuul的对比：

Zuul模型

Springcloud中所集成的Zuul版本，采用的是Tomcat容器，使用的是传统的Servlet lO处理模型。
servlet由servlet container进行生命周期管理

  • container启动时构造servlet对象并调用servlet init()进行初始化;
  • container运行时接受请求，并为每个请求分配一个线程（一般从线程池中获取空闲线程)然后调用service()。
  • container关闭时调用servlet destory()销毁servlet;


上述模式的缺点：
servlet是一个简单的网络IO模型，当请求进入servlet container时，servlet container就会为其绑定一个线程，在并发不高的场景下这种模型是适用的。但是一旦高并发(比如抽风用jemeter压)，线程数量就会上涨，而线程资源代价是昂贵的（上线文切换，内存消耗大)严重影响请求的处理时间。在一些简单业务场景下，不希望为每个request分配一个线程，只需要1个或几个线程就能应对极大并发的请求，这种业务场景下servlet模型没有优势

所以Zuul 1.X是基于servlet之上的一个阻塞式处理模型，即spring实现了处理所有request请求的一个servlet (DispatcherServlet)并由该servlet阻塞式处理。所以Springcloud Zuul无法摆脱servlet模型的弊端

GateWay模型：

GateWay是基于WebFlux

Spring WebFlux是Spring 5.0 引入的新的响应式框架，区别于Spring MVC，它不需要依赖Servlet API，它是完全异步非阻塞的，并且基于Reactor来实现响应式流规范。

传统的Web框架，比如说: struts2，springmvc等都是基于Servlet API与Servlet容器基础之上运行的。

但是，在Servlet3.1之后有了步非阻塞的支持。而WebFlux是一个典型非阻塞异步的框架，它的核心是基于Reactor的相关API实现的。相对于传统的web框架来说，它可以运行在诸如Netty,Undertow及支持Servlet3.1的容器上。非阻塞式+函数式编程(Spring5必须让你使用java8)

GateWay工作流程

相关概念：

  • Route(路由)
    路由是构建网关的基本模块，它由ID，目标URI，一系列的断言和过滤器组成，如果断言为true则匹配该路由

  • Predicate(断言)
    开发人员可以匹配HTTP请求中的所有内容(例如请求头或请求参数)，如果请求与断言相匹配则进行路由
    参考的是Java8的java.util.function.Predicate

  • Filter(过滤)
    指的是Spring框架中GatewayFilter的实例，使用过滤器，可以在请求被路由前或者之后对请求进行修改。


predicate就是我们的匹配条件;
web请求，通过一些匹配条件，定位到真正的服务节点。并在这个转发过程的前后，进行一些精细化控制。
而filter，就可以理解为一个无所不能的拦截器。有了这两个元素，再加上目标uri，就可以实现一个具体的路由了

流程的核心逻辑：路由转发+执行过滤器链

客户端向Spring Cloud Gateway发出请求。然后在Gateway Handler Mapping 中找到与请求相匹配的路由，将其发送到Gateway Web Handler。

Handler再通过指定的过滤器链来将请求发送到我们实际的服务执行业务逻辑，然后返回。
过滤器之间用虚线分开是因为过滤器可能会在发送代理请求之前(“pre”）或之后(“post”)执行业务逻辑。

Filter在“pre”类型的过滤器可以做参数校验、权限秘验、流量监控、日志输出、协议转换等，
在“post”类型的过滤器中可以做响应内容、响应头的修改，日志的输出，流量监控等有着非常重要的作用。

GateWay搭建

入门配置

pom文件

    <dependencies>
        <!--gateway-->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-gateway</artifactId>
        </dependency>
        <!--eureka-client-->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-client</artifactId>
        </dependency>
        <!-- 引入自己定义的api通用包，可以使用Payment支付Entity -->
        <dependency>
            <groupId>com.atguigu.springcloud</groupId>
            <artifactId>cloud-api-commons</artifactId>
            <version>$project.version</version>
        </dependency>
        <!--        <dependency>-->
        <!--            <groupId>org.springframework.boot</groupId>-->
        <!--            <artifactId>spring-boot-devtools</artifactId>-->
        <!--            <scope>runtime</scope>-->
        <!--            <optional>true</optional>-->
        <!--        </dependency>-->
        <dependency>
            <groupId>org.projectlombok</groupId>
            <artifactId>lombok</artifactId>
            <optional>true</optional>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
            <scope>test</scope>
        </dependency>
    </dependencies>

yml文件

server:
  port: 9527

spring:
  application:
    name: cloud-gateway
  cloud:
    gateway:
      routes:
        - id: payment_routh #payment_route    #路由的ID，没有固定规则但要求唯一，建议配合服务名
          uri: http://localhost:8001          #匹配后提供服务的路由地址
          predicates:
            - Path=/payment/get/**         # 断言，路径相匹配的进行路由
        - id: payment_routh2 #payment_route    #路由的ID，没有固定规则但要求唯一，建议配合服务名
          uri: http://localhost:8001          #匹配后提供服务的路由地址
          predicates:
            - Path=/payment/lb/**         # 断言，路径相匹配的进行路由

eureka:
  instance:
    hostname: cloud-gateway-service
  client: #服务提供者provider注册进eureka服务列表内
    service-url:
      register-with-eureka: true
      fetch-registry: true
      defaultZone: http://eureka7001.com:7001/eureka

上面是使用配置文件的方式进行配置路由，也可以使用编码的方式进行配置路由

下面的配置实现通过9527网关访问到外网的百度新闻网址

@Configuration
public class GateWayConfig 
    @Bean
    public RouteLocator customRouteLocator(RouteLocatorBuilder routeLocatorBuilder) 
        RouteLocatorBuilder.Builder routes = routeLocatorBuilder.routes();
        routes.route("path_route_atguigu", r -> r.path("/guoji").uri("http://news.baidu.com/guonei"))
                .build();
        return routes.build();

实现动态路由

默认情况下Gateway会根据注册中心注册的服务列表，
以注册中心H微服务名为路径创建动态路由进行转发，从而实现动态路由的功能

配置文件yml

server:
  port: 9527

spring:
  application:
    name: cloud-gateway
  cloud:
    gateway:
      discovery:
        locator:
          enabled: true #开启从注册中心动态创建路由的功能，利用微服务名进行路由
      routes:
        - id: payment_routh #payment_route    #路由的ID，没有固定规则但要求唯一，建议配合服务名
          #uri: http://localhost:8001          #匹配后提供服务的路由地址
          uri: lb://cloud-payment-service #匹配后提供服务的路由地址
          predicates:
            - Path=/payment/get/**         # 断言，路径相匹配的进行路由


eureka:
  instance:
    hostname: cloud-gateway-service
  client: #服务提供者provider注册进eureka服务列表内
    service-url:
      register-with-eureka: true
      fetch-registry: true
      defaultZone: http://eureka7001.com:7001/eureka

需要注意的是uri的协议为lb，表示启用Gateway的负载均衡功能。
lb://serviceName是spring cloudgateway在微服务中自动为我们创建的负载均衡uri

GateWay常用的Predicate

启动GateWay时会出现

Spring Cloud Gateway将路由匹配作为Spring WebFlux HandlerMapping基础架构的一部分。
Spring Cloud Gateway包括许多内置的Route Predicate工厂。所有这些Predicate都与HTTP请求的不同属性匹配。多个Route Predicate工厂可以进行组合

Spring Cloud Gateway创建Route对象时，使用RoutePredicateFactory创建Predicate对象，Predicate对象可以赋值给Route。Spring Cloud Gateway包含许多内置的Route Predicate Factories.

配置文件实现断言组合

server:
  port: 9527

spring:
  application:
    name: cloud-gateway
  cloud:
    gateway:
      discovery:
        locator:
          enabled: true #开启从注册中心动态创建路由的功能，利用微服务名进行路由
      routes:
        - id: payment_routh #payment_route    #路由的ID，没有固定规则但要求唯一，建议配合服务名
          #uri: http://localhost:8001          #匹配后提供服务的路由地址
          uri: lb://cloud-payment-service #匹配后提供服务的路由地址
          predicates:
            - Path=/payment/get/**         # 断言，路径相匹配的进行路由

        - id: payment_routh2 #payment_route    #路由的ID，没有固定规则但要求唯一，建议配合服务名
          #uri: http://localhost:8001          #匹配后提供服务的路由地址
          uri: lb://cloud-payment-service #匹配后提供服务的路由地址
          predicates:
            - Path=/payment/lb/**         # 断言，路径相匹配的进行路由
            - After=2020-03-08T10:59:34.102+08:00[Asia/Shanghai]   # 断言，表示需要在指定的时间后才能访问
            #            - Before=2020-03-08T10:59:34.102+08:00[Asia/Shanghai]  # 在指定的时间前能进行访问
            #            - Between=2020-03-08T10:59:34.102+08:00[Asia/Shanghai] ,  2020-03-08T10:59:34.102+08:00[Asia/Shanghai]
            #            curl http://localhost:9527/payment/lb --cookie "username=zzyy"   
            #            - Cookie=username,zzyy   #Cookie=cookieName,正则表达式  表示cookie里的值需要和正则表达式匹配才能访问
            # 请求头要有X-Request-Id属性并且值为整数的正则表达式 curl http://localhost:9527/payment/lb --cookie "username=zzyy" -H "X-Request-Id:11"
#            - Header=X-Request-Id, \\d+
#            - Host=**.atguigu.com  # curl http://localhost:9527/payment/lb -H "Host:afae.atguigu.com"

eureka:
  instance:
    hostname: cloud-gateway-service
  client: #服务提供者provider注册进eureka服务列表内
    service-url:
      register-with-eureka: true
      fetch-registry: true
      defaultZone: http://eureka7001.com:7001/eureka

说白了，Predicate就是为了实现一组匹配规则，让请求过来找到对应的Route进行处理。

GateWay的Filter

路由过滤器可用于修改进入的HTTP请求和返回的HTTP响应，路由过滤器只能指定路由进行使用。
Spring Cloud Gateway内置了多种路由过滤器，他们都由GatewayFilter的工厂类来产生

我们也可以自定义过滤器，实现两个接口即可

@Component
@Slf4j
public class MyLogGateWayFilter implements GlobalFilter, Ordered 

    @Override
    public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) 
        log.info("***********come in MyLogGateWayFilter:  " + new Date());

        // 获取请求参数中的 uname
        String uname = exchange.getRequest().getQueryParams().getFirst("uname");

        if (uname == null) 
            log.info("*******用户名为null，非法用户，o(╥﹏╥)o");
            exchange.getResponse().setStatusCode(HttpStatus.NOT_ACCEPTABLE);
            return exchange.getResponse().setComplete();
        
		// 放行，进入下一个过滤器
        return chain.filter(exchange);
    

    /**
     * 加载过滤器顺序，数字越小优先级越高
     *
     * @return
     */
    @Override
    public int getOrder() 
        return 0;

以上是关于什么叫网关(gateway)？的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

微服务服务网关----Gateway

SpringCloud --- 服务网关 (Gateway)

SpringCloud --- 服务网关 (Gateway)

SpringCloud 统一网关Gateway -- 为什么需要网关Gateway快速入门路由断言工厂（Route Predicate Factory）

SpringCloud系列之网关gateway-2.Gateway体系架构解析

SpringCould服务网关GateWay