Zuul 动态路由源码及几种实现方式

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本文介绍Zuul路由的源码以及实现动态路由的几种方式，路由信息可以来自Properties文件、DB、Apollo等。

可以阅读 Spring Cloud源码学习之Zuul 简要了解路由源码流程。

本文基于 Spring Cloud Finchley.SR1 ，Spring Boot 2.0.6.RELEASE 。

路由源码

本文基于下图场景做演示，文中代码来自源码，但存在大幅删减。

请求达到ZuulServlet后，ZuulServlet 组织了路由的处理逻辑，如下：

public void service(servletRequest, servletResponse) {

// 执行 "pre" 类型 ZuulFilter

preRoute();

// 执行 "route" 类型 ZuulFilter

route();

// 执行 "post" 类型 ZuulFilter

postRoute();

}

预处理

pre类型 ZuulFilte r中，PreDecorationFilter 会根据路由信息进行预处理，其处理结果决定了使用哪个 route 类型 ZuulFilter 来实际处理请求。

先看看 route 类型的 SimpleHostRoutingFilter、RibbonRoutingFilter 的处理条件(sholdFilter)，它们负责实际的请求转发。

// SimpleHostRoutingFilter

public boolean shouldFilter() {

return RequestContext.getCurrentContext().getRouteHost() != null

&& RequestContext.getCurrentContext().sendZuulResponse();

}

// RibbonRoutingFilter

public boolean shouldFilter() {

RequestContext ctx = RequestContext.getCurrentContext();

return (ctx.getRouteHost() == null && ctx.get("serviceId") != null

&& ctx.sendZuulResponse());

}

• 相同点：都需要满足 sendZuulResponse() 即需要将Response反馈给客户端.

• 不同点：SimpleHostRoutingFilter 需要 RouteHost 不为空，RibbonRoutingFilter需要 serviceId 不为空而且 RouteHost 为空。

下面是Zuul  application.yml中的配置示例：

zuul:

servlet-path:

routes:

service1:

path: /api/service1/**

serviceId: service1

github:

path: /github/**

url: https://github.com/

routes 中 service1 有serviceId，github有host。

再看看 PreDecorationFilter 是如何预处理得到 RouteHost、serviceId 的，下面是其run().

@Override

public Object run() {

RequestContext ctx = RequestContext.getCurrentContext();

final String requestURI = 根据 request 提取requestURI;

// 根据requestURI获取路由信息

Route route = this.routeLocator.getMatchingRoute(requestURI);

if (route != null) {

String location = route.getLocation();

if (location != null) {

// 以https或http开头, 设置RouteHost

if (location.startsWith("http:") || location.startsWith("https:")) {

ctx.setRouteHost(getUrl(location));

}

// 以 forward: 开头

else if (location.startsWith("forward:")) {

ctx.setRouteHost(null);

return null;

}

// 设置 serviceId, RouteHost置空

else {

ctx.set(SERVICE_ID_KEY, location);

ctx.setRouteHost(null);

}

}

}

}

routeLocator.getMatchingRoute是重点，根据请求URL获取Route，再根据Route的location是否匹配 http:、https:、forward: 前缀来设置属性。

例如访问 http://localhost:8080/service1/echo 、   http://localhost:8080/github/echo 获取的Route，其location分别为： service1、https://github.com 。

Route{id='service1', fullPath='/service1/echo', path='/echo', location='service1', prefix='/service1'}

Route{id='github', fullPath='/github/echo', path='/echo', location='https://github.com/', prefix='/github'}

请求转发

请求转发由 SimpleHostRoutingFilter、RibbonRoutingFilter 完成，前者通过Apache HttpClient来转发请求，后者与Ribbon、Hystrix一起，完成客户端负载均衡及应用守护工作。

路由定位

PreDecorationFilter 中通过RouteLocator根据URL获取Route， 动态路由可以通过拓展RouteLocator来完成 。

public interface RouteLocator {

Collection<String> getIgnoredPaths();

List<Route> getRoutes();

Route getMatchingRoute(String path);

}

RouteLocator 主要能力有：

• 根据path获取Route

• 获取所有Route

下面是类图，稍微简介下各子类。

SimpleRouteLocator

简单路由定位器，路由信息来自ZuulProperties，locateRoutes() 是定位路由的核心，从ZuulProperties中加载了路由数据。

public class SimpleRouteLocator implements RouteLocator, Ordered{

// routes 用于存储路由信息

private AtomicReference<Map<String, ZuulRoute>> routes = new AtomicReference<>();

// 查找路由信息

protected Map<String, ZuulRoute> locateRoutes() {

LinkedHashMap<String, ZuulRoute> routesMap = new LinkedHashMap<>();

// 提取ZuulProperties中的ZuulRoute

for (ZuulRoute route : this.properties.getRoutes().values()) {

routesMap.put(route.getPath(), route);

}

return routesMap;

}

}

DiscoveryClientRouteLocator

它基于 DiscoveryClient，路由数据来自properties中的静态配置 和 DiscoveryClient从注册中心获取的数据。

DiscoveryClientRouteLocator拥有几个重要的能力：

• 动态添加Route

• 刷新路由

• 从DiscoveryClient获取路由信息，但用途不大

public interface RefreshableRouteLocator extends RouteLocator {

void refresh();

}

public class DiscoveryClientRouteLocator extends SimpleRouteLocator

implements RefreshableRouteLocator {

// 动态添加路由能力,会同步把路由信息添加到ZuulProperties,参数也可以是ZuulRoute

public void addRoute(String path, String location) {

this.properties.getRoutes().put(path, new ZuulRoute(path, location));

refresh();

}

@Override

protected LinkedHashMap<String, ZuulRoute> locateRoutes() {

LinkedHashMap<String, ZuulRoute> routesMap = new LinkedHashMap<>();

// 通过父类获取静态路由信息

routesMap.putAll(super.locateRoutes());

if (this.discovery != null) {

// 通过DiscoveryClient获取路由信息

List<String> services = this.discovery.getServices();

}

return values;

}

// 刷新时会调用 locateRoutes()

@Override

public void refresh() {

doRefresh();

}

}

以service1为例，配置 /api/service1/** -> service1 ，存储的路由信息为：

/api/service1/** -> service1

/service1/** -> service1

/service1/** -> service1 就是利用DiscoveryClient提取后根据默认规则生成的路由信息，用处不大。

CompositeRouteLocator

具备组合多个RouteLocator的能力，用Collection存储多个RouteLocator，调用 getRoutes()、getMatchingRoute()、refresh() 时都会逐一调用每个RouteLocator相应的方法。

public class CompositeRouteLocator implements RefreshableRouteLocator {

private final Collection<? extends RouteLocator> routeLocators;

private ArrayList<RouteLocator> rl;

@Override

public List<Route> getRoutes() {

List<Route> route = new ArrayList<>();

for (RouteLocator locator : routeLocators) {

route.addAll(locator.getRoutes());

}

return route;

}

@Override

public Route getMatchingRoute(String path) {}

@Override

public void refresh() {}

}

动态路由

通过上面的内容，可以知道RouteLocator的Routes数据几个来源：

• 来源于ZuulProperties，它由 @ConfigurationProperties 标记

@ConfigurationProperties("zuul")

public class ZuulProperties {}

• DiscoveryClientRouteLocator 提供了 addRoute() 支持动态添加路由，但没有删除方法

• 来源于DiscoveryClient

无论来源于那里，在更新路由信息后，都需要执行 refresh() 操作才能把路由信息更新到 RouteLocator的私有属性routes中。

实际场景

实际使用中，会统一管理路由信息，包含动态添加、重置操作，路由信息的可以来自：

• Spring Cloud Config

• 携程的 Apollo

• 自定义的数据库数据

• ...

其实路由信息来自于哪都可以，只是一个数据源而已，最后都会进入 ZuulProperties，再执行 refresh().

刷新路由的方式

有两种刷新方式。

• 在任意Bean中注入CompositeRouteLocator 或自定义的RouteLocator，然后调用refresh().

@Autowired

private CompositeRouteLocator compositeRouteLocator;

• 发布RoutesRefreshedEvent事件

Zuul 提供了 ZuulRefreshListener，监听到 RoutesRefreshedEvent 后，会调用ZuulHandlerMapping 的reset()方法，进而调用RouteLocator的refresh()方法。

private static class ZuulRefreshListener

implements ApplicationListener<ApplicationEvent> {

@Autowired

private ZuulHandlerMapping zuulHandlerMapping;

@Override

public void onApplicationEvent(ApplicationEvent event) {

if (event instanceof ContextRefreshedEvent

|| event instanceof RefreshScopeRefreshedEvent

|| event instanceof RoutesRefreshedEvent

|| event instanceof InstanceRegisteredEvent) {

reset();

}

}

private void reset() {

this.zuulHandlerMapping.setDirty(true);

}

}

// setDirty() 会调用refresh()方法

public class ZuulHandlerMapping extends AbstractUrlHandlerMapping {

public void setDirty(boolean dirty) {

this.dirty = dirty;

if (this.routeLocator instanceof RefreshableRouteLocator) {

((RefreshableRouteLocator) this.routeLocator).refresh();

}

}

}

动态路由的实现

自定义PropertySource实现

思路来自于 Apollo 的设计实现

先介绍PropertySource的原理。

PropertySource 代表 name/value 属性对，常见的如命令行参数、环境变量、properties文件、yaml文件等最终都会转为PropertySource，再提供给应用使用。

由 @ConfigurationProperties 标记的类，其数据源就是PropertySource。 当多个PropertySource中存在相同值时，默认从第一个PropertySource中获取。 下面是PropertySource的部分常见子类：

下图是 Environment中PropertySources截图，其中OriginTrackedMapPropertySource来自于classpath下的application.yml文件。

如果PropertySource有更新，通过发布 EnvironmentChangeEvent 事件，ConfigurationPropertiesRebinder 会监听该事件，然后利用最新的数据将 @ConfigurationProperties 标记的bean重新绑定一定，从而达到动态更新的效果。

下面写一个Demo类来实现动态路由，支持从任意数据源加载数据来初始化路由，然后支持动态调整路由。

@Component

public class DynamicRoutesProcessor implements BeanFactoryPostProcessor, EnvironmentAware, ApplicationContextAware, PriorityOrdered {

private static final String ZUUL_PROPERTY_SOURCE = "custom.zuul.routes";

private ConfigurableEnvironment environment;

private ApplicationContext applicationContext;

private MapPropertySource routePropertySource = null;

@Autowired

private CompositeRouteLocator compositeRouteLocator;

// 初始化路由

@Override

public void postProcessBeanFactory(ConfigurableListableBeanFactory configurableListableBeanFactory) throws BeansException {

MutablePropertySources propertySources = environment.getPropertySources();

// 可以从任何地方加载数据, 如: DB、 Redis 、配置中心等, 下面做示例数据

Map<String, Object> data = new HashMap<>();

data.put("zuul.routes.service4.path", "/api/service4/**");

data.put("zuul.routes.service4.serviceId", "service4");

routePropertySource = new MapPropertySource(ZUUL_PROPERTY_SOURCE, data);

// 设置最高优先级

propertySources.addFirst(routePropertySource);

}

// 动态刷新

public void refreshRoutes(List<ZuulProperties.ZuulRoute> routeList) {

// 提取 routeList 数据并覆盖到 routePropertySource

// 将 @ConfigurationProperties 标记的类重新与PropertySources绑定, 包含ZuulProperties

applicationContext.publishEvent(new EnvironmentChangeEvent(new HashSet<>()));

// 刷新路由, 也可以直接调用 compositeRouteLocator.refresh()

applicationContext.publishEvent(new RoutesRefreshedEvent(compositeRouteLocator));

}

}

上面Demo类的思路是：

• 自定义PropertySource(数据来源可以自定义)并提升为最高优先级，ZuulProperties数据来自于此，完成路由初始化

• 动态刷新时，直接更新PropertySource中数据，然后利用EnvironmentChangeEvent来更新ZuulProperties数据，再刷新路由

直接更新路由

可以直接往ZuulProperties中添加路由信息，然后使用RouteLocator进行refresh()

@Component

public class DynamicRoutesProcessor implements InitializingBean {

@Autowired

private CompositeRouteLocator compositeRouteLocator;

@Autowired

private ZuulProperties zuulProperties;

/**

* 动态刷新

*

* @param routeList 路由信息

*/

public void refreshRoutes(List<ZuulProperties.ZuulRoute> routeList) {

Map<String, ZuulProperties.ZuulRoute> routes = zuulProperties.getRoutes();

// 提取 routeList 数据并添加到routes中

for (ZuulProperties.ZuulRoute route : routeList) {

routes.put(route.getId(), route);

}

compositeRouteLocator.refresh();

}

/**

* 初始化路由信息, 可以加载任意数据源

*

* @throws Exception

*/

@Override

public void afterPropertiesSet() throws Exception {

Map<String, ZuulProperties.ZuulRoute> routes = zuulProperties.getRoutes();

routes.put("service4", new ZuulProperties.ZuulRoute("/api/service4/**", "service4"));

compositeRouteLocator.refresh();

}

}

自定义RouteLocator

也可以通过自定义 RouteLocator 来实现动态路由，自定义的RouteLocator会添加到CompositeRouteLocator中。

下面是例子，自行实现 locateRoutes()即可，可以参考DiscoveryClientRouteLocator的实现。

public class DynamicZuulRouteLocator extends SimpleRouteLocator implements RefreshableRouteLocator {

private ZuulProperties properties;

public DynamicZuulRouteLocator(String servletPath, ZuulProperties properties) {

super(servletPath, properties);

this.properties = properties;

}

@Override

public void refresh() {

doRefresh();

}

@Override

protected Map<String, ZuulProperties.ZuulRoute> locateRoutes() {

Map<String, ZuulProperties.ZuulRoute> routesMap = new LinkedHashMap<>();

// 静态路由信息

routesMap.putAll(super.locateRoutes());

// 动态加载路由信息, 这里hardcode做演示

Map<String, ZuulProperties.ZuulRoute> dynamicRoutes = new LinkedHashMap<>();

dynamicRoutes.put("service4", new ZuulProperties.ZuulRoute("service4", "/api/service4/**"));

routesMap.putAll(dynamicRoutes);

Map<String, ZuulProperties.ZuulRoute> values = new LinkedHashMap<>();

for (Map.Entry<String, ZuulProperties.ZuulRoute> entry : routesMap.entrySet()) {

String path = entry.getKey();

if (!path.startsWith("/")) {

path = "/" + path;

}

if (StringUtils.hasText(this.properties.getPrefix())) {

path = this.properties.getPrefix() + path;

if (!path.startsWith("/")) {

path = "/" + path;

}

}

values.put(path, entry.getValue());

}

return values;

}

}

然后注入到IoC容器。

@Bean

public DynamicZuulRouteLocator dynamicZuulRouteLocator(ServerProperties serverProperties, ZuulProperties zuulProperties) {

return new DynamicZuulRouteLocator(serverProperties.getServlet().getContextPath(), zuulProperties);

}

在 ZuulServerAutoConfiguration 注入了CompositeRouteLocator，参数是 Collection <RouteLocator> routeLocators，会把当前IoC容器中的RouteLocator作为参数，目前包含：DynamicZuulRouteLocator、DiscoveryClientRouteLocator，自定义的RouteLocator

@Bean

@Primary

public CompositeRouteLocator primaryRouteLocator(

Collection<RouteLocator> routeLocators) {

return new CompositeRouteLocator(routeLocators);

}

参考资料

• Apollo配置中心设计

  https://github.com/ctripcorp/apollo/wiki/Apollo%E9%85%8D%E7%BD%AE%E4%B8%AD%E5%BF%83%E8%AE%BE%E8%AE%A1

• Zuul Wiki

  https://github.com/Netflix/zuul/wiki