创建自定义 Spring Cloud Gateway 过滤器 - spring.io

比眉伴天荒 2024-04-07 10:15 12阅读 0赞

在本文中，我们着眼于为 Spring Cloud Gateway 编写自定义扩展。在开始之前，让我们回顾一下 Spring Cloud Gateway 的工作原理：

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1.  首先，客户端向网关发出网络请求
2.  网关定义了许多路由，每个路由都有谓词来匹配请求和路由。例如，您可以匹配 URL 的路径段或请求的 HTTP 方法。
3.  一旦匹配，网关对应用于路由的每个过滤器执行预请求逻辑。例如，您可能希望将查询参数添加到您的请求中
4.  代理过滤器将请求路由到代理服务
5.  服务执行并返回响应
6.  网关接收响应并在返回响应之前对每个过滤器执行请求后逻辑。例如，您可以在返回客户端之前删除不需要的响应标头。

我们的扩展将对请求正文进行哈希处理，并将该值添加为名为 的请求标头X-Hash。这对应于上图中的步骤 3。注意：当我们读取请求正文时，网关将受到内存限制。

首先，我们在 [start.spring.io][] 中创建一个具有 Gateway 依赖项的项目。在此示例中，我们将在 Java 中使用带有 JDK 17 和 Spring Boot 2.7.3 的 Gradle 项目。下载、解压缩并在您喜欢的 IDE 中打开项目并运行它，以确保您已为本地开发做好准备。

接下来让我们创建 GatewayFilter Factory，它是一个限定于特定路由的过滤器，它允许我们以某种方式修改传入的 HTTP 请求或传出的 HTTP 响应。在我们的例子中，我们将使用附加标头修改传入的 HTTP 请求：

package com.example.demo;
 
 import java.security.MessageDigest;
 import java.security.NoSuchAlgorithmException;
 import java.util.Collections;
 import java.util.List;
 
 import org.bouncycastle.util.encoders.Hex;
 import reactor.core.publisher.Mono;
 
 import org.springframework.cloud.gateway.filter.GatewayFilter;
 import org.springframework.cloud.gateway.filter.factory.AbstractGatewayFilterFactory;
 import org.springframework.cloud.gateway.support.ServerWebExchangeUtils;
 import org.springframework.http.codec.HttpMessageReader;
 import org.springframework.http.server.reactive.ServerHttpRequest;
 import org.springframework.stereotype.Component;
 import org.springframework.util.Assert;
 import org.springframework.web.reactive.function.server.HandlerStrategies;
 import org.springframework.web.reactive.function.server.ServerRequest;
 
 import static org.springframework.cloud.gateway.support.ServerWebExchangeUtils.CACHED_SERVER_HTTP_REQUEST_DECORATOR_ATTR;
 
 /**
 * This filter hashes the request body, placing the value in the X-Hash header.
 * Note: This causes the gateway to be memory constrained.
 * Sample usage: RequestHashing=SHA-256
 */
 @Component
 public class RequestHashingGatewayFilterFactory extends
 AbstractGatewayFilterFactory<RequestHashingGatewayFilterFactory.Config> {
 
 private static final String HASH_ATTR = "hash";
 private static final String HASH_HEADER = "X-Hash";
 private final List<HttpMessageReader<?>> messageReaders =
 HandlerStrategies.withDefaults().messageReaders();
 
 public RequestHashingGatewayFilterFactory() {
 super(Config.class);
 }
 
 @Override
 public GatewayFilter apply(Config config) {
 MessageDigest digest = config.getMessageDigest();
 return (exchange, chain) -> ServerWebExchangeUtils
 .cacheRequestBodyAndRequest(exchange, (httpRequest) -> ServerRequest
 .create(exchange.mutate().request(httpRequest).build(),
 messageReaders)
 .bodyToMono(String.class)
 .doOnNext(requestPayload -> exchange
 .getAttributes()
 .put(HASH_ATTR, computeHash(digest, requestPayload)))
 .then(Mono.defer(() -> {
 ServerHttpRequest cachedRequest = exchange.getAttribute(
 CACHED_SERVER_HTTP_REQUEST_DECORATOR_ATTR);
 Assert.notNull(cachedRequest, 
 "cache request shouldn't be null");
 exchange.getAttributes()
 .remove(CACHED_SERVER_HTTP_REQUEST_DECORATOR_ATTR);
 
 String hash = exchange.getAttribute(HASH_ATTR);
 cachedRequest = cachedRequest.mutate()
 .header(HASH_HEADER, hash)
 .build();
 return chain.filter(exchange.mutate()
 .request(cachedRequest)
 .build());
 })));
 }
 
 @Override
 public List<String> shortcutFieldOrder() {
 return Collections.singletonList("algorithm");
 }
 
 private String computeHash(MessageDigest messageDigest, String requestPayload) {
 return Hex.toHexString(messageDigest.digest(requestPayload.getBytes()));
 }
 
 static class Config {
 
 private MessageDigest messageDigest;
 
 public MessageDigest getMessageDigest() {
 return messageDigest;
 }
 
 public void setAlgorithm(String algorithm) throws NoSuchAlgorithmException {
 messageDigest = MessageDigest.getInstance(algorithm);
 }
 }
 }

让我们更详细地看一下代码：

*  我们为该类添加了@Component注解。Spring Cloud Gateway需要能够检测到这个类，以便使用它。另外，我们也可以用@Bean定义一个实例。
 *  在我们的类名中，我们使用GatewayFilterFactory作为后缀。在application.yaml中添加这个过滤器时，我们不包括后缀，只包括RequestHashing。这是一个Spring Cloud Gateway过滤器的命名惯例。
 *  我们的类还扩展了AbstractGatewayFilterFactory，与所有其他Spring Cloud Gateway过滤器类似。我们还指定了一个类来配置我们的过滤器，一个名为Config的嵌套静态类有助于保持简单。这个配置类允许我们设置使用哪种散列算法。
 *  重载的apply方法是所有工作发生的地方。在参数中，我们得到了一个配置类的实例，在那里我们可以访问MessageDigest实例进行散列。接下来，我们看到（exchange, chain），一个GatewayFilter接口类的lambda被返回。Exchange是ServerWebExchange的一个实例，为Gateway过滤器提供对HTTP请求和响应的访问。对于我们的案例，我们想修改HTTP请求，这就要求我们对交换进行变异。
 *  我们需要读取请求体来产生哈希值，然而，由于请求体被存储在一个字节缓冲区中，它在过滤器中只能被读取一次。通过使用ServerWebExchangeUtils，我们把请求作为交换中的一个属性进行缓存。属性提供了一种在过滤器链中共享特定请求数据的方式。我们也将存储请求主体的计算哈希值。
 *  我们使用交换的属性来获取缓存的请求和计算的哈希值。然后我们通过添加哈希头来突变交换，最后将其发送到链上的下一个过滤器。
 *  shortcutFieldOrder方法有助于将参数的数量和顺序映射到过滤器中。该算法字符串与配置类中的setter相匹配。

为了测试代码，我们将使用 WireMock。将依赖项添加到您的build.gradle文件中：

testImplementation 'com.github.tomakehurst:wiremock:2.27.2'

在这里，我们有一个测试检查头的存在和价值，如果没有请求正 ,文另一个测试检查头是否不存在。

package com.example.demo;
 
 import java.security.MessageDigest;
 import java.security.NoSuchAlgorithmException;
 
 import com.github.tomakehurst.wiremock.WireMockServer;
 import com.github.tomakehurst.wiremock.client.WireMock;
 import com.github.tomakehurst.wiremock.core.WireMockConfiguration;
 import org.bouncycastle.jcajce.provider.digest.SHA512;
 import org.bouncycastle.util.encoders.Hex;
 import org.junit.jupiter.api.AfterEach;
 import org.junit.jupiter.api.Test;
 
 import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
 import org.springframework.boot.test.autoconfigure.web.reactive.AutoConfigureWebTestClient;
 import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;
 import org.springframework.boot.test.context.TestConfiguration;
 import org.springframework.cloud.gateway.filter.GatewayFilter;
 import org.springframework.cloud.gateway.route.RouteLocator;
 import org.springframework.cloud.gateway.route.builder.RouteLocatorBuilder;
 import org.springframework.context.annotation.Bean;
 import org.springframework.http.HttpStatus;
 import org.springframework.test.web.reactive.server.WebTestClient;
 
 import static com.example.demo.RequestHashingGatewayFilterFactory.*;
 import static com.example.demo.RequestHashingGatewayFilterFactoryTest.*;
 import static com.github.tomakehurst.wiremock.client.WireMock.equalTo;
 import static com.github.tomakehurst.wiremock.client.WireMock.postRequestedFor;
 import static com.github.tomakehurst.wiremock.client.WireMock.urlEqualTo;
 import static com.github.tomakehurst.wiremock.core.WireMockConfiguration.wireMockConfig;
 import static org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest.WebEnvironment.RANDOM_PORT;
 
 @SpringBootTest(
 webEnvironment = RANDOM_PORT,
 classes = RequestHashingFilterTestConfig.class)
 @AutoConfigureWebTestClient
 class RequestHashingGatewayFilterFactoryTest {
 
 @TestConfiguration
 static class RequestHashingFilterTestConfig {
 
 @Autowired
 RequestHashingGatewayFilterFactory requestHashingGatewayFilter;
 
 @Bean(destroyMethod = "stop")
 WireMockServer wireMockServer() {
 WireMockConfiguration options = wireMockConfig().dynamicPort();
 WireMockServer wireMock = new WireMockServer(options);
 wireMock.start();
 return wireMock;
 }
 
 @Bean
 RouteLocator testRoutes(RouteLocatorBuilder builder, WireMockServer wireMock)
 throws NoSuchAlgorithmException {
 Config config = new Config();
 config.setAlgorithm("SHA-512");
 
 GatewayFilter gatewayFilter = requestHashingGatewayFilter.apply(config);
 return builder
 .routes()
 .route(predicateSpec -> predicateSpec
 .path("/post")
 .filters(spec -> spec.filter(gatewayFilter))
 .uri(wireMock.baseUrl()))
 .build();
 }
 }
 
 @Autowired
 WebTestClient webTestClient;
 
 @Autowired
 WireMockServer wireMockServer;
 
 @AfterEach
 void afterEach() {
 wireMockServer.resetAll();
 }
 
 @Test
 void shouldAddHeaderWithComputedHash() {
 MessageDigest messageDigest = new SHA512.Digest();
 String body = "hello world";
 String expectedHash = Hex.toHexString(messageDigest.digest(body.getBytes()));
 
 wireMockServer.stubFor(WireMock.post("/post").willReturn(WireMock.ok()));
 
 webTestClient.post().uri("/post")
 .bodyValue(body)
 .exchange()
 .expectStatus()
 .isEqualTo(HttpStatus.OK);
 
 wireMockServer.verify(postRequestedFor(urlEqualTo("/post"))
 .withHeader("X-Hash", equalTo(expectedHash)));
 }
 
 @Test
 void shouldNotAddHeaderIfNoBody() {
 wireMockServer.stubFor(WireMock.post("/post").willReturn(WireMock.ok()));
 
 webTestClient.post().uri("/post")
 .exchange()
 .expectStatus()
 .isEqualTo(HttpStatus.OK);
 
 wireMockServer.verify(postRequestedFor(urlEqualTo("/post"))
 .withoutHeader("X-Hash"));
 }
 }

为了在我们的网关中使用该过滤器，我们在application.yaml的路由中添加RequestHashing过滤器，使用SHA-256作为算法。

spring:
 cloud:
 gateway:
 routes:
 - id: demo
 uri: https://httpbin.org
 predicates:
 - Path=/post/**
 filters:
 - RequestHashing=SHA-256

我们使用https://httpbin.org，因为它在其返回的响应中显示了我们的请求头信息。运行应用程序，并进行curl请求以查看结果。

$> curl --request POST 'http://localhost:8080/post' \
    --header 'Content-Type: application/json' \
    --data-raw '{
        "data": {
            "hello": "world"
        }
    }'
    
    {
      ...
      "data": "{\n    \&#34data\": {\n        \"hello\": \"world\"\n    }\n}",
      "headers": {
            "Accept": "*/*",
            "Accept-Encoding": "gzip, deflate, br",
            "Content-Length": "48",
            "Content-Type": "application/json",
            "Forwarded": "proto=http;host=\"localhost:8080\"for=\"[0:0:0:0:0:0:0:1]:55647\"",
            "Host": "httpbin.org",
            "User-Agent": "PostmanRuntime/7.29.0",
            "X-Forwarded-Host": "localhost:8080",
            "X-Hash": "1bd93d38735501b5aec7a822f8bc8136d9f1f71a30c2020511bdd5df379772b8"
        },
      ...
    }

综上所述，我们看到了如何为Spring Cloud Gateway编写一个自定义扩展。我们的过滤器读取了请求的主体，产生了一个哈希值，我们将其作为请求头添加。我们还使用WireMock为该过滤器编写了测试，以检查头的值。最后，我们用该过滤器运行了一个网关来验证结果。

如果你打算在Kubernetes集群上部署Spring Cloud Gateway，一定要查看VMware Spring Cloud Gateway for Kubernetes。除了支持开源的Spring Cloud Gateway过滤器和自定义过滤器（比如我们上面写的那个），它还配有更多的内置过滤器来处理你的请求和响应。Spring Cloud Gateway for Kubernetes代表API开发团队处理跨领域的问题，例如。单点登录（SSO）、访问控制、速率限制、弹性、安全等等。

[b3132e3f0e38ec8eb492e5ac218ab90b.jpeg]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/07/9e031289741a4eb7a231da00296b29b1.jpeg
[start.spring.io]: https://start.spring.io/