Spring Cloud微服务请求链路中Header丢失的真实原因与修复方案 - 智猿学院-前后端，数据库，人工智能，云计算等领域前沿技术讲座

好的，下面是一篇关于Spring Cloud微服务请求链路中Header丢失的真实原因与修复方案的技术文章，以讲座的模式呈现。

Spring Cloud 微服务请求链路中 Header 丢失的真实原因与修复方案

大家好，今天我们来聊聊 Spring Cloud 微服务架构中一个常见但又令人头疼的问题：请求链路中的 Header 丢失。这个问题看似简单，但其背后的原因可能非常复杂，排查起来也比较困难。这次讲座，我将深入探讨 Header 丢失的各种真实原因，并提供相应的修复方案，希望能帮助大家更好地理解和解决这个问题。

一、Header 在微服务架构中的作用

在深入分析 Header 丢失的原因之前，我们先来回顾一下 Header 在微服务架构中的重要作用。

传递上下文信息: Header 经常被用来传递请求的上下文信息，比如用户身份验证信息（Authorization）、请求 ID（Request ID）、追踪 ID（Trace ID）、租户 ID（Tenant ID）等。这些信息在整个请求链路中至关重要，微服务需要依赖这些信息来完成各种业务逻辑。
服务间调用链路追踪: 分布式追踪系统，如 Zipkin、Jaeger 等，通常会通过 Header 传递 Trace ID 和 Span ID，以此来追踪请求在各个微服务之间的调用链路，帮助我们诊断性能问题和错误。
实现灰度发布和流量控制: 通过在 Header 中添加特定的标记，可以实现灰度发布，将一部分流量导向新的服务版本。同时，也可以根据 Header 中的信息进行流量控制，限制某些用户的访问频率。
安全控制: 除了身份验证信息，Header 还可以携带其他的安全相关的元数据，比如签名信息，用于验证请求的合法性。

二、Header 丢失的常见原因及修复方案

接下来，我们将逐一分析 Spring Cloud 微服务架构中 Header 丢失的各种常见原因，并提供相应的修复方案。

1. 服务间调用时未显式传递 Header

这是最常见的原因之一。在微服务架构中，服务 A 调用服务 B 时，如果没有显式地将服务 A 收到的 Header 传递给服务 B，那么服务 B 自然无法获取到这些 Header。

原因分析:
- RestTemplate: 如果你使用 RestTemplate 进行服务间调用，默认情况下，RestTemplate 不会自动传递 Header。
- Feign: 即使使用 Feign，也需要进行配置才能传递 Header。默认情况下，Feign 只会传递一些预定义的 Header，比如 Content-Type。
- WebClient: 与 RestTemplate 类似，WebClient 也需要显式地配置 Header 的传递。

修复方案:

RestTemplate: 使用 RestTemplate 的 ClientHttpRequestInterceptor 拦截器，手动将 Header 从请求上下文中取出，并添加到新的请求中。

import org.springframework.http.HttpRequest;
import org.springframework.http.client.ClientHttpRequestExecution;
import org.springframework.http.client.ClientHttpRequestInterceptor;
import org.springframework.http.client.ClientHttpResponse;
import org.springframework.web.context.request.RequestContextHolder;
import org.springframework.web.context.request.ServletRequestAttributes;

import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import java.io.IOException;

public class RestTemplateHeaderInterceptor implements ClientHttpRequestInterceptor {

    @Override
    public ClientHttpResponse intercept(HttpRequest request, byte[] body, ClientHttpRequestExecution execution) throws IOException {
        ServletRequestAttributes attributes = (ServletRequestAttributes) RequestContextHolder.getRequestAttributes();
        if (attributes != null) {
            HttpServletRequest servletRequest = attributes.getRequest();
            // 复制所有header
            servletRequest.getHeaderNames().asIterator().forEachRemaining(headerName -> {
                request.getHeaders().add(headerName, servletRequest.getHeader(headerName));
            });
        }
        return execution.execute(request, body);
    }
}

//配置RestTemplate
@Configuration
public class RestTemplateConfig {
    @Bean
    public RestTemplate restTemplate() {
        RestTemplate restTemplate = new RestTemplate();
        List<ClientHttpRequestInterceptor> interceptors = restTemplate.getInterceptors();
        interceptors.add(new RestTemplateHeaderInterceptor());
        restTemplate.setInterceptors(interceptors);
        return restTemplate;
    }
}

Feign: 使用 Feign 的 RequestInterceptor 接口，自定义拦截器，将 Header 添加到 Feign 的请求中。

import feign.RequestInterceptor;
import feign.RequestTemplate;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.web.context.request.RequestContextHolder;
import org.springframework.web.context.request.ServletRequestAttributes;

import javax.servlet.http.HttpServletRequest;

@Configuration
public class FeignConfiguration {

    @Bean
    public RequestInterceptor requestInterceptor() {
        return new RequestInterceptor() {
            @Override
            public void apply(RequestTemplate template) {
                ServletRequestAttributes attributes = (ServletRequestAttributes) RequestContextHolder.getRequestAttributes();
                if (attributes != null) {
                    HttpServletRequest request = attributes.getRequest();
                     // 复制所有header
                    request.getHeaderNames().asIterator().forEachRemaining(headerName -> {
                        template.header(headerName, request.getHeader(headerName));
                    });
                }
            }
        };
    }
}

WebClient: 使用 WebClient 的 filter 方法，添加自定义的 ExchangeFilterFunction，将 Header 添加到请求中。

import org.springframework.web.reactive.function.client.ClientRequest;
import org.springframework.web.reactive.function.client.ClientResponse;
import org.springframework.web.reactive.function.client.ExchangeFilterFunction;
import org.springframework.web.reactive.function.client.ExchangeFunction;
import org.springframework.web.server.ServerWebExchange;
import org.springframework.web.server.WebFilter;
import org.springframework.web.server.WebFilterChain;
import reactor.core.publisher.Mono;

public class WebClientHeaderFilter implements WebFilter {

    @Override
    public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, WebFilterChain chain) {
        return chain.filter(exchange).contextWrite(ctx -> {
            exchange.getRequest().getHeaders().forEach((name, values) -> {
                ctx = ctx.put(name, values);
            });
            return ctx;
        });
    }

    public static ExchangeFilterFunction headerFilterFunction() {
        return ExchangeFilterFunction.ofRequestProcessor(clientRequest -> {
            return Mono.deferContextual(contextView -> {
                ClientRequest.Builder requestBuilder = ClientRequest.from(clientRequest);
                contextView.forEach((key, value) -> {
                    if (value instanceof String) {
                        requestBuilder.header(key.toString(), (String) value);
                    } else if (value instanceof List) {
                        ((List<String>) value).forEach(v -> requestBuilder.header(key.toString(), v));
                    }
                });
                return Mono.just(requestBuilder.build());
            });
        });
    }
}

//配置WebClient
@Configuration
public class WebClientConfig {

    @Bean
    public WebClient webClient(WebClient.Builder builder) {
        return builder.filter(WebClientHeaderFilter.headerFilterFunction()).build();
    }
}

全局配置: 为了避免在每个服务中都进行重复配置，可以考虑将 Header 传递的逻辑封装成一个公共的组件，供所有服务使用。

2. Header 名称不规范或被篡改

有些 Header 名称不符合 HTTP 协议规范，或者在传输过程中被代理服务器或网关篡改，导致微服务无法正确识别。

原因分析:
- HTTP 协议限制: HTTP 协议对 Header 名称有一定的限制，比如不能包含空格、特殊字符等。
- 代理服务器或网关: 有些代理服务器或网关会对 Header 进行修改或过滤，比如移除一些敏感的 Header。
- 大小写敏感问题: 虽然 HTTP 协议规定 Header 名称不区分大小写，但有些服务器或框架可能会对大小写敏感。
修复方案:
- 规范 Header 名称: 确保 Header 名称符合 HTTP 协议规范，避免使用空格、特殊字符等。
- 与运维团队沟通: 与运维团队沟通，确认代理服务器或网关是否对 Header 进行了修改或过滤，并进行相应的配置调整。
- 统一大小写: 为了避免大小写敏感问题，建议在整个微服务架构中统一使用 Header 名称的大小写形式。
- 使用自定义Header前缀: 为了避免和已有的Header冲突，可以使用自定义的Header前缀，例如X-Custom-Header。

3. Header 大小超出限制

有些代理服务器或网关对 Header 的大小有限制，如果 Header 过大，可能会被截断或丢弃。

原因分析:
- 代理服务器或网关限制: Nginx、Apache 等代理服务器或网关通常会对 Header 的大小进行限制，以防止恶意攻击。
- Cookie 过大: 如果 Cookie 中存储了大量的数据，也会导致 Header 过大。
修复方案:
- 优化 Header 大小: 尽量减少 Header 中携带的数据量，避免存储不必要的信息。
- 与运维团队沟通: 与运维团队沟通，调整代理服务器或网关的 Header 大小限制。
- 使用其他方式传递数据: 如果 Header 无法携带足够的数据，可以考虑使用其他方式传递数据，比如 Body、Query String 等。
- 压缩Header: 可以考虑使用gzip等方式压缩Header，减小Header的大小。

4. Spring Cloud Gateway 的配置问题

如果使用了 Spring Cloud Gateway，Gateway 的配置也可能导致 Header 丢失。

原因分析:
- 默认过滤器: Spring Cloud Gateway 默认会移除一些敏感的 Header，比如 Cookie、Authorization 等。
- 自定义过滤器配置错误: 自定义的 Gateway 过滤器配置错误，可能会导致 Header 被错误地移除或修改。
修复方案:
- 调整默认过滤器: 可以通过配置 Spring Cloud Gateway 的 RemoveRequestHeader 和 RemoveResponseHeader 过滤器，调整默认移除的 Header。
- 检查自定义过滤器: 仔细检查自定义的 Gateway 过滤器，确保 Header 没有被错误地移除或修改。
- 使用 AddRequestHeader 过滤器: 可以使用 AddRequestHeader 过滤器，手动添加需要传递的 Header。
- 配置PreserveHostHeader: 确保配置了PreserveHostHeader，以便将原始Host Header传递到下游服务。
```
spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
        - id: example_route
          uri: lb://example-service
          predicates:
            - Path=/example/**
          filters:
            - PreserveHostHeader
```

5. 线程上下文传递问题

在一些复杂的场景下，比如使用了线程池或异步编程，Header 可能会因为线程上下文传递问题而丢失。

原因分析:
- 线程上下文丢失: 在不同的线程之间，线程上下文是隔离的。如果 Header 信息存储在线程上下文中，那么在子线程中就无法访问到这些信息。
- 异步编程: 在使用 CompletableFuture、Reactor 等异步编程框架时，需要特别注意线程上下文的传递。
修复方案:
- 使用 ThreadLocal: 可以使用 ThreadLocal 来存储 Header 信息，并在子线程中访问。但需要注意 ThreadLocal 的内存泄漏问题，及时清理。
- 使用 InheritableThreadLocal: 可以使用 InheritableThreadLocal，使子线程可以继承父线程的 ThreadLocal 变量。
- 使用上下文传递框架: 可以使用一些专门的上下文传递框架，比如 TransmittableThreadLocal，来解决线程上下文传递问题。
- 显式传递: 在异步任务提交时，显式地将Header信息作为参数传递给子线程。

6. 配置中心的问题

配置中心（如Spring Cloud Config、Apollo等）的配置错误也可能导致header丢失。

原因分析
- 配置覆盖: 不同环境的配置覆盖导致某些header配置被错误覆盖。
- 配置同步延迟: 配置中心的配置同步到各个微服务存在延迟，导致服务间header传递不一致。
修复方案
- 检查配置: 仔细检查配置中心中关于header传递的配置，确保各个环境配置正确。
- 配置版本管理: 使用配置中心的版本管理功能，回滚到之前的正确配置。
- 配置同步策略: 调整配置中心的配置同步策略，缩短同步延迟。
- 监听配置变更: 在微服务中监听配置中心的配置变更事件，及时更新header配置。

三、排查 Header 丢失问题的步骤

当遇到 Header 丢失问题时，可以按照以下步骤进行排查：

确认 Header 是否真的丢失: 首先要确认 Header 是否真的丢失，可以使用抓包工具（如 Wireshark、tcpdump）或者在微服务中打印 Header 信息来验证。
确定 Header 丢失的范围: 确定 Header 是在哪个服务之间丢失的，缩小排查范围。
检查服务间调用代码: 检查服务间调用的代码，确认是否显式地传递了 Header。
检查代理服务器或网关配置: 检查代理服务器或网关的配置，确认是否对 Header 进行了修改或过滤。
检查线程上下文传递: 如果使用了线程池或异步编程，检查线程上下文传递是否正确。
查看日志: 查看微服务的日志，查找是否有与 Header 相关的错误信息。
逐步排查: 如果以上步骤都无法解决问题，可以尝试逐步排查，比如先禁用某个过滤器，再禁用某个拦截器，以此来定位问题。

四、预防 Header 丢失的建议

为了避免 Header 丢失问题，可以采取以下预防措施：

统一 Header 名称: 在整个微服务架构中统一使用 Header 名称的大小写形式，避免大小写敏感问题。
规范 Header 名称: 确保 Header 名称符合 HTTP 协议规范，避免使用空格、特殊字符等。
使用公共组件: 将 Header 传递的逻辑封装成一个公共的组件，供所有服务使用，避免重复配置。
添加监控: 添加 Header 监控，监控 Header 是否正确传递，及时发现问题。
编写单元测试: 编写单元测试，测试 Header 传递的逻辑是否正确。
代码审查: 进行代码审查，确保开发人员了解 Header 传递的重要性，并正确地处理 Header。
文档化: 编写文档，详细说明 Header 的作用、传递方式、以及注意事项。

五、案例分析

假设一个场景，用户请求经过网关，然后经过服务A，最终到达服务B。用户在请求中携带了X-User-Id的header，但是在服务B中却无法获取到该header。

确认Header是否丢失: 在网关、服务A和服务B中分别打印X-User-Id的值，发现服务B中该值为空，确认header在服务A到服务B的调用过程中丢失。
检查服务间调用代码: 服务A使用Feign调用服务B，检查Feign配置，发现没有配置RequestInterceptor。
添加RequestInterceptor: 按照前面提到的Feign的修复方案，添加RequestInterceptor，将X-User-Id传递到服务B。
测试: 重新测试，发现服务B可以成功获取到X-User-Id。

通过这个案例，我们可以看到，Header丢失问题通常是由于服务间调用时没有正确传递Header造成的。

六、总结与思考

微服务架构中Header丢失的问题可能由多种原因引起，从显式传递的缺失到隐蔽的线程上下文问题，都需要仔细分析和排查。通过统一规范、建立监控、以及细致的代码审查，可以有效避免这类问题的发生。希望今天的分享能帮助大家在实际工作中更好地处理Header丢失问题，构建更稳定、可靠的微服务系统。

Spring Cloud 微服务请求链路中 Header 丢失的真实原因与修复方案

发表回复 取消回复

发表回复取消回复