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面试题:微服务架构下Spring Cloud Gateway智能路由的复杂场景优化与安全防护

假设在一个复杂的微服务架构中,存在大量的微服务实例,并且有多种不同类型的请求(如高并发的读请求、低频率的写请求等)。请描述如何利用Spring Cloud Gateway的智能路由功能,对不同类型的请求进行分流处理,以优化系统性能。同时,如何在智能路由层面实现有效的安全防护,如防止恶意请求、限流等?请详细阐述设计思路和关键实现步骤。
26.4万 热度难度
后端开发微服务架构

知识考点

AI 面试

面试题答案

一键面试

利用Spring Cloud Gateway智能路由功能进行请求分流处理

  1. 设计思路
    • 请求分类识别:根据请求的特征,如请求路径、请求方法、请求头信息等,对不同类型的请求(高并发读请求、低频率写请求等)进行识别。
    • 服务实例映射:针对不同类型的请求,将其映射到合适的微服务实例。例如,将高并发读请求路由到专门处理读操作且配置了缓存的微服务实例,将低频率写请求路由到负责写操作的实例。
  2. 关键实现步骤
    • 添加依赖:在Spring Cloud Gateway项目的pom.xml文件中添加相关依赖,确保Spring Cloud Gateway功能可用。
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
        <artifactId>spring-cloud-starter-gateway</artifactId>
    </dependency>
    
    • 配置路由规则:在application.yml文件中配置路由规则。
    spring:
      cloud:
        gateway:
          routes:
            - id: read_request_route
              uri: lb://read - service - instance
              predicates:
                - Path=/api/read/**
                - Method=GET
            - id: write_request_route
              uri: lb://write - service - instance
              predicates:
                - Path=/api/write/**
                - Method=POST
    
    这里通过PathMethod等谓词来识别不同类型的请求,并将其路由到对应的微服务实例(使用负载均衡lb)。

在智能路由层面实现安全防护

  1. 防止恶意请求
    • 设计思路:通过对请求进行合法性校验,如检查请求头、请求参数是否符合预期格式,过滤掉明显不符合规范的请求。
    • 关键实现步骤
      • 自定义过滤器:创建一个自定义的GatewayFilter,在过滤器中对请求进行校验。
      @Component
      public class RequestValidationFilter implements GatewayFilter {
          @Override
          public Mono<Void> filter(ServerWebExchange exchange, GatewayFilterChain chain) {
              ServerHttpRequest request = exchange.getRequest();
              // 检查请求头
              if (!request.getHeaders().containsKey("Authorization")) {
                  return Mono.error(new RuntimeException("Missing Authorization header"));
              }
              // 检查请求参数
              MultiValueMap<String, String> params = request.getQueryParams();
              if (params.getFirst("param1") == null) {
                  return Mono.error(new RuntimeException("Missing param1"));
              }
              return chain.filter(exchange);
          }
      }
      
      • 配置过滤器:在application.yml中配置自定义过滤器。
      spring:
        cloud:
          gateway:
            routes:
              - id: read_request_route
                uri: lb://read - service - instance
                predicates:
                  - Path=/api/read/**
                  - Method=GET
                filters:
                  - RequestValidationFilter
      
  2. 限流
    • 设计思路:使用令牌桶算法或漏桶算法对请求进行限流,控制单位时间内允许通过的请求数量,防止高并发请求压垮系统。
    • 关键实现步骤
      • 添加限流依赖:例如添加spring - cloud - gateway - actuator依赖来使用Spring Cloud Gateway提供的限流功能。
      <dependency>
          <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
          <artifactId>spring - cloud - gateway - actuator</artifactId>
      </dependency>
      
      • 配置限流规则:在application.yml中配置限流规则。
      spring:
        cloud:
          gateway:
            routes:
              - id: read_request_route
                uri: lb://read - service - instance
                predicates:
                  - Path=/api/read/**
                  - Method=GET
                filters:
                  - name: RequestRateLimiter
                    args:
                      key - resolver: "#{@userKeyResolver}"
                      redis - rate - limiter.replenishRate: 10
                      redis - rate - limiter.burstCapacity: 20
      
      这里通过redis - rate - limiter配置了每秒补充10个令牌(replenishRate),令牌桶最大容量为20个(burstCapacity),key - resolver指定了限流的键解析器,用于确定限流的维度(如根据IP地址、用户ID等)。