JAVA Spring Cloud Gateway 路由失败？详细排查断言与过滤器配置问题 - 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

Spring Cloud Gateway 路由失败？断言与过滤器配置深度剖析

大家好，今天我们来深入探讨 Spring Cloud Gateway 路由失败的问题，重点剖析断言（Predicate）和过滤器（Filter）的配置，帮助大家诊断和解决实际开发中遇到的各种路由难题。

Spring Cloud Gateway 作为微服务架构中的流量入口，负责将外部请求路由到后端的各个服务。路由规则的核心在于断言和过滤器。断言决定请求是否匹配该路由，而过滤器则负责对请求进行修改、转发或执行其他操作。当路由失败时，往往是断言配置不正确，或者过滤器配置导致请求无法正确到达目标服务。

一、路由配置基础：理解断言与过滤器

在开始深入分析之前，我们先回顾一下 Spring Cloud Gateway 的路由配置结构，并明确断言和过滤器的作用。一个典型的路由配置如下：

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
        - id: my_route
          uri: lb://my-service
          predicates:
            - Path=/my-service/**
            - Method=GET,POST
          filters:
            - AddRequestHeader=X-Request-Id, ${random.uuid}
            - StripPrefix=1

id: 路由的唯一标识符，用于管理和监控路由。
uri: 请求转发的目标地址。lb://my-service 表示使用 LoadBalancerClient 从服务发现中心（例如 Eureka 或 Consul）获取 my-service 服务的实例地址。
predicates: 断言列表，用于匹配请求。只有当所有断言都为 true 时，该路由才会被选中。
filters: 过滤器列表，用于在请求转发前后对请求进行修改或执行其他操作。

1.1 断言 (Predicate) 详解

断言是路由匹配的关键。Spring Cloud Gateway 提供了多种内置的断言工厂，可以根据不同的请求属性进行匹配，例如：

断言工厂	描述
`Path`	匹配请求路径。可以使用 Ant 风格的路径模式。
`Method`	匹配 HTTP 方法（GET、POST、PUT、DELETE 等）。
`Query`	匹配请求参数。可以指定参数名和参数值（支持正则表达式）。
`Header`	匹配请求头。可以指定头名称和头值（支持正则表达式）。
`Cookie`	匹配 Cookie。可以指定 Cookie 名称和 Cookie 值（支持正则表达式）。
`Host`	匹配 Host 请求头。可以使用 Ant 风格的模式。
`RemoteAddr`	匹配客户端 IP 地址。支持 CIDR 表示法。
`Weight`	基于权重进行路由。用于实现灰度发布或流量切分。
`After`	匹配指定日期时间之后的请求。
`Before`	匹配指定日期时间之前的请求。
`Between`	匹配指定日期时间范围内的请求。
`ReadBodyPredicateFactory`	匹配请求体。需要配置 `spring.cloud.gateway.globalfilter.cached-body.enabled: true` 并且引入 `spring-cloud-starter-loadbalancer`依赖. (在没有引入loadbalancer依赖时，会报错找不到类`org.springframework.cloud.loadbalancer.support.LoadBalancerClientFactory`)

1.2 过滤器 (Filter) 详解

过滤器用于在请求转发前后对请求进行修改或执行其他操作。Spring Cloud Gateway 提供了两种类型的过滤器：

GatewayFilter: 应用于单个路由。
GlobalFilter: 应用于所有路由。

常见的过滤器工厂包括：

过滤器工厂	描述
`AddRequestHeader`	添加请求头。
`AddResponseHeader`	添加响应头。
`StripPrefix`	从请求路径中移除指定数量的前缀。
`RewritePath`	使用正则表达式重写请求路径。
`RequestRateLimiter`	限制请求速率。
`Retry`	重试失败的请求。
`Hystrix`	使用 Hystrix 实现熔断和降级。
`ModifyRequestBody`	修改请求体。需要配置 `spring.cloud.gateway.globalfilter.cached-body.enabled: true` 并且引入 `spring-cloud-starter-loadbalancer`依赖. (在没有引入loadbalancer依赖时，会报错找不到类`org.springframework.cloud.loadbalancer.support.LoadBalancerClientFactory`)
`ModifyResponseBody`	修改响应体。
`PrefixPath`	为请求路径添加前缀.

二、常见的路由失败原因分析与排查

理解了断言和过滤器的作用后，我们就可以开始分析常见的路由失败原因，并提供相应的排查方法。

2.1 断言配置错误

这是最常见的路由失败原因。以下是一些具体的例子：

路径匹配错误：
```
predicates:
  - Path=/api/v1/users
```
如果请求路径是 /api/v1/users/123，则该路由不会被匹配，因为路径断言要求完全匹配。正确的配置应该使用 Ant 风格的路径模式：
```
predicates:
  - Path=/api/v1/users/**
```
HTTP 方法匹配错误：
```
predicates:
  - Method=GET
```
如果请求方法是 POST，则该路由不会被匹配。如果需要匹配多个方法，可以使用逗号分隔：
```
predicates:
  - Method=GET,POST
```
请求头匹配错误：
```
predicates:
  - Header=Content-Type, application/json
```
如果请求头中没有 Content-Type 或者 Content-Type 的值不是 application/json，则该路由不会被匹配。请注意，请求头的值是区分大小写的。可以使用正则表达式进行更灵活的匹配：
```
predicates:
  - Header=Content-Type, .*json.*
```
多个断言组合错误：
```
predicates:
  - Path=/api/v1/users/**
  - Method=POST
```
只有当请求路径以 /api/v1/users/ 开头并且请求方法是 POST 时，该路由才会被匹配。如果实际请求是 GET 方法，则路由失败。

排查方法：

仔细检查断言配置： 确保断言的条件与实际请求的属性相匹配。
使用 Gateway 的 Actuator 端点： Gateway 提供了 Actuator 端点，可以查看当前配置的路由信息。可以使用 curl 或其他 HTTP 客户端访问 /actuator/gateway/routes 端点，查看路由配置是否正确。
开启 DEBUG 日志： 将 org.springframework.cloud.gateway 的日志级别设置为 DEBUG，可以查看 Gateway 的路由匹配过程。通过分析日志，可以确定哪些断言匹配失败，从而找到问题所在。
```
logging:
  level:
    org.springframework.cloud.gateway: DEBUG
```

2.2 过滤器配置错误

过滤器配置错误也可能导致路由失败。以下是一些常见的例子：

StripPrefix 配置错误：
```
filters:
  - StripPrefix=1
```
如果请求路径是 /api/v1/users/123，经过 StripPrefix=1 过滤器处理后，请求路径会变为 /v1/users/123。如果后端的服务期望接收的路径是 /api/v1/users/123，则会导致请求失败。
RewritePath 配置错误：
```
filters:
  - RewritePath=/api/(?<segment>.*), /${segment}
```
这个例子会将请求路径 /api/v1/users/123 重写为 /v1/users/123。RewritePath 使用正则表达式进行匹配和替换，如果正则表达式写错，可能会导致请求路径被错误地修改。
RequestRateLimiter 配置错误：
```
filters:
  - RequestRateLimiter=redis-rate-limiter, 10, 10
```
如果配置了请求速率限制，并且请求超过了限制，Gateway 会返回 429 错误（Too Many Requests）。
自定义过滤器错误：

如果使用了自定义的 GatewayFilter 或 GlobalFilter，需要确保过滤器的逻辑正确，并且没有抛出异常。

排查方法：

仔细检查过滤器配置： 确保过滤器的参数配置正确，并且过滤器的逻辑符合预期。
禁用过滤器： 逐个禁用过滤器，观察请求是否能够成功路由。通过这种方式，可以找到导致路由失败的过滤器。
查看过滤器日志： 如果使用了自定义的过滤器，可以在过滤器中添加日志，以便观察过滤器的执行过程。
检查目标服务日志: 检查后端服务是否收到请求，如果收到，检查服务的处理逻辑。

2.3 服务发现与负载均衡问题

如果 Gateway 无法从服务发现中心获取目标服务的实例地址，或者负载均衡策略配置错误，也会导致路由失败。

服务未注册： 确保目标服务已经成功注册到服务发现中心（例如 Eureka 或 Consul）。
服务实例不可用： 确保目标服务至少有一个实例是可用的。
负载均衡策略错误： 如果使用了自定义的负载均衡策略，需要确保策略的逻辑正确。
防火墙问题: 确保Gateway 可以访问服务发现中心, 并且服务发现中心可以访问后端服务。

排查方法：

检查服务发现中心： 登录到服务发现中心的控制台，查看目标服务是否已经注册，以及是否有可用的实例。
检查服务实例健康状态： 确保目标服务的健康检查端点（例如 /actuator/health）返回的状态是 UP。
检查 Gateway 日志： 查看 Gateway 的日志，确认是否能够从服务发现中心获取目标服务的实例地址。
测试服务实例： 直接访问目标服务的实例，确认服务是否能够正常提供服务。
检查防火墙配置: 确保Gateway 和服务发现中心，以及后端服务之间的网络是通的。

2.4 其他常见问题

配置优先级问题： 如果定义了多个路由，并且这些路由的断言有重叠，需要注意路由的优先级。可以使用 order 属性指定路由的优先级，order 值越小，优先级越高。
```
spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
        - id: route1
          uri: lb://my-service
          predicates:
            - Path=/api/**
          order: 1
        - id: route2
          uri: lb://my-service
          predicates:
            - Path=/api/v1/users/**
          order: 0
```
在这个例子中，route2 的优先级高于 route1。当请求路径是 /api/v1/users/123 时，route2 会被优先匹配。
配置缓存问题： 有时候，Gateway 的配置可能没有及时更新。可以尝试重启 Gateway 服务，或者清除 Gateway 的配置缓存。
依赖冲突问题： 检查项目的依赖是否存在冲突，特别是在使用自定义过滤器时，可能会引入不兼容的依赖。
请求体过大导致路由失败: 如果没有开启 spring.cloud.gateway.globalfilter.cached-body.enabled: true 时，如果请求体过大，可能会导致路由失败.

三、实战案例：解决一个复杂的路由问题

假设我们遇到这样一个问题：需要将所有以 /api/v1/products/ 开头的 GET 请求路由到 product-service，并且需要在请求头中添加一个 X-Version 属性，值为 1.0。同时，需要对所有 POST 请求进行限流，限制每个 IP 地址每分钟只能发送 10 个请求。

错误配置：

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
        - id: product_route
          uri: lb://product-service
          predicates:
            - Path=/api/v1/products/**
          filters:
            - AddRequestHeader=X-Version, 1.0
        - id: rate_limit_route
          uri: lb://product-service
          predicates:
            - Method=POST
          filters:
            - RequestRateLimiter=redis-rate-limiter, 10, 60

这个配置存在以下问题：

product_route 没有限制请求方法，会导致所有请求（包括 POST 请求）都被路由到 product-service。
rate_limit_route 没有限制请求路径，会导致所有 POST 请求都被限流，而不是仅仅针对 /api/v1/products/ 开头的 POST 请求。
product_route 只添加了请求头，没有限制请求方法为GET。

正确配置：

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
        - id: product_route
          uri: lb://product-service
          predicates:
            - Path=/api/v1/products/**
            - Method=GET
          filters:
            - AddRequestHeader=X-Version, 1.0
        - id: rate_limit_route
          uri: lb://product-service
          predicates:
            - Path=/api/v1/products/**
            - Method=POST
          filters:
            - RequestRateLimiter=redis-rate-limiter, 10, 60

这个配置解决了上述问题：

product_route 增加了 Method=GET 断言，只匹配 GET 请求。
rate_limit_route 增加了 Path=/api/v1/products/** 断言，只匹配 /api/v1/products/ 开头的 POST 请求。

四、高级技巧：自定义断言和过滤器

除了使用 Spring Cloud Gateway 提供的内置断言和过滤器之外，还可以自定义断言和过滤器，以满足更复杂的需求。

4.1 自定义断言

自定义断言需要实现 org.springframework.cloud.gateway.handler.predicate.RoutePredicateFactory 接口。以下是一个简单的例子，用于匹配请求头中包含指定值的断言：

@Component
public class CustomHeaderRoutePredicateFactory extends AbstractRoutePredicateFactory<CustomHeaderRoutePredicateFactory.Config> {

    public CustomHeaderRoutePredicateFactory() {
        super(Config.class);
    }

    @Override
    public Predicate<ServerWebExchange> apply(Config config) {
        return exchange -> {
            String headerValue = exchange.getRequest().getHeaders().getFirst(config.getHeaderName());
            return headerValue != null && headerValue.contains(config.getHeaderValue());
        };
    }

    @Override
    public List<String> shortcutFieldOrder() {
        return Arrays.asList("headerName", "headerValue");
    }

    public static class Config {
        private String headerName;
        private String headerValue;

        public String getHeaderName() {
            return headerName;
        }

        public void setHeaderName(String headerName) {
            this.headerName = headerName;
        }

        public String getHeaderValue() {
            return headerValue;
        }

        public void setHeaderValue(String headerValue) {
            this.headerValue = headerValue;
        }
    }
}

在配置文件中使用自定义断言：

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
        - id: custom_header_route
          uri: lb://my-service
          predicates:
            - CustomHeader=X-Custom-Header, my-value

4.2 自定义过滤器

自定义过滤器需要实现 org.springframework.cloud.gateway.filter.GatewayFilter 接口或 org.springframework.cloud.gateway.filter.GlobalFilter 接口。以下是一个简单的例子，用于在请求头中添加时间戳的过滤器：

@Component
public class TimestampGatewayFilter implements GlobalFilter, Ordered {

    @Override
    public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
        exchange.getRequest().mutate()
                .header("X-Timestamp", String.valueOf(System.currentTimeMillis()))
                .build();
        return chain.filter(exchange);
    }

    @Override
    public int getOrder() {
        return 0; // 设置过滤器的优先级，值越小优先级越高
    }
}

五、调试技巧：利用 Spring Cloud Gateway 的 Actuator 端点

Spring Cloud Gateway 提供了丰富的 Actuator 端点，可以帮助我们调试路由问题。

/actuator/gateway/routes: 查看当前配置的路由信息。
/actuator/gateway/routefilters: 查看当前配置的过滤器信息。
/actuator/gateway/globalfilters: 查看当前配置的全局过滤器信息。
/actuator/gateway/metrics: 查看 Gateway 的指标信息，例如请求数量、响应时间等。
/actuator/health: 查看 Gateway 的健康状态。

通过这些 Actuator 端点，我们可以更全面地了解 Gateway 的运行状态，从而更好地诊断和解决路由问题。

总结

Spring Cloud Gateway 的路由失败问题可能由多种原因引起，包括断言配置错误、过滤器配置错误、服务发现与负载均衡问题等。通过仔细检查配置、开启 DEBUG 日志、使用 Actuator 端点以及逐步排查，可以有效地诊断和解决这些问题。掌握自定义断言和过滤器的技巧，可以更好地满足复杂的路由需求。

希望今天的分享能够帮助大家更好地理解和使用 Spring Cloud Gateway，避免踩坑，构建更健壮的微服务架构。

总结

路由配置是关键，理解断言和过滤器，灵活运用，就能解决大部分路由问题。
同时，利用Actuator端点和调试技巧，可以更高效地排查问题。
自定义断言和过滤器，满足更复杂的需求，让你的网关更强大。

Spring Cloud Gateway 路由失败？断言与过滤器配置深度剖析

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