关于网关:得物技术网关路由匹配性能优化

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为了进一步增强网络安全防备工作,近期对网关服务做了相干的平安降级,其中变动最大的一点是,网关不再提供 URI 含糊匹配的模式,形如 /api/v1/app/order/** 这样的配置曾经不在反对,置信很多小伙伴曾经感触到了日常开发上线的不便,然而须要了解的是,随着公司的体量的迅速倒退,各方面越来越规范化,平安方面增强管控显然还是十分必要的。

首先看下得物流量传递的根本门路:

APP 网关流量门路:四层高防 –> 阿里云 SLB –> Gateway –> 业务服务 / 业务网关 (提供协定转化 & 接口聚合)

通常来说与业务方打交道的最多的是 gateway 服务,很多萌新可能不是很了解网关具体在干啥,这里做个简要阐明,网关最大的作用是提供流量散发,同时具备流量管控,防爬,黑白名单,根本鉴权,接口超时,灰度等常见性能;小伙伴们日常开发中最长用到的就是流量转发,比方新起一个服务须要对外网裸露接口,此时就须要在网关的路由治理上进行配置。

所以 Spring gateway 的路由匹配就成了一个十分外围的要害性能,这里咱们翻阅一下 Spring gateway 的源码。

因为 Spring gateway 应用 webflux 技术,整体的代码格调较为诡异。

这里简略介绍下 webflux 的基本概念:

flux 示意 1~N 数据元素

mono,示意 0~1 个数据元素,

针对数据流的所有操作,在没有订阅之前都不会被触发,只有调用了 subscribe 办法后才会理论触发。


图一 *

这里咱们看下 DispatcherHandler 的 handle 办法,该办法会进行 webHandler 的适配,对于网关来说这里次要匹配的是 RoutePredicateHandlerMapping 这一对象,咱们能够从 hadlerMappings 对象中看到:

RoutePredicateHandlerMapping 中的 webHandle 为 FilteringWebHandler 该 handle 中蕴含了 gateway 自带的以及网关自定义的共 28 个 GolobalFilter

讲到这里很多小伙伴可能会好奇,这个路由匹配到底是在哪儿做的呢,别急,咱们缓缓开趴!

依照图一所示,选中 mapping 后会获取 Handler, 而获取 handler 后优会调用 invokeHandler 办法,那么我么无妨先到 getHandler 办法中看看,点开 RoutePredicateHandlerMapping 源码,咱们郁闷的发现并没有 getHandler 办法,而只有 getHandlerInternal 办法,认真看下 RoutePredicateHandlerMapping 的继承关系发现该类继承了 AbstractHandlerMapping,而 AbstractHandlerMapping 中 getHandler 办法早已存在,实现了 HandlerMapping 接口同时也做了局部实现;废话不多说,源码底下无内鬼!!

原来 getHandlerInternal 是在 getHandler 办法中被调用的。这就解释得通了,

仔细观察了 getHandler 中的逻辑,并没有路由匹配的逻辑,此时嫌疑最大的当属 RoutePredicateHandlerMapping 的 getHandlerInternal 了!

不出所料,lookupRoute 没跑了!!

lookupRoute 的代码很简略,外围逻辑为简略的匹配,同时增加错误处理,在匹配胜利的状况下会把路由信息增加到 ServerWebExchange 中的 attributes 中,代码如下:

察看 filterWhen,咱们会发现这是一个 for 循环匹配,也就是说,效率为 O n, 在路由信息比拟多的状况下十分蹩脚,当然这不能怪 Spring,毕竟 gateway 设计之初,是反对各种正则,含糊匹配的,这种要求下,做到 O 1 的效率并不事实,然而联合得物以后的应用场景,咱们能够做进一步的优化:

因为新的路由增加为准确模式,也就是每个接口对应一个路由,这种前提下,咱们很显然的想到了 HASH 算法,因为对于 pathVariable 模式的 path 也不再反对(小伙伴们能够思考下,这种接口有什么毛病),在收到申请的时候间接提取 path 局部,通过 hash 的形式获取到对应的路由信息,革新后的路由查找逻辑如下所示:

findRoute()办法中的逻辑非常简单的:

为了保障并发平安,这里的 pathRouteMap 为 ConcurrentHashMap,其实批改为 HashMap 也是能够的,因为路由匹配时,对 map 是只读操作,更新时候是整体 map 援用替换:这里附上刷新路由缓存信息的代码

因为更新路由信息的操作属于高危且外围的操作,对于一个批次的更新最好可能原子性实现,这里咱们引入了 Copy on write 的思路,批改的时候,先批改 bakMap,等到 bakMap 中的全副路由信息更新实现后,咱们将理论应用的 map 援用指向 bakMap, 同时将 bakMap 设置为空。此外更新路由的操作一般来说都是事件触发异步实现,因而对于性能要求并不高,这里加上锁进一步保障路由更新完整性,避免在多个线程调用时,map 与 bakMap 之间呈现不匹配的状况!

须要指出的是 gateway 的路由查找逻辑依赖于 CachingRouteLocator,该类监听路由更新事件,理论的路由刷新通过公布事件的形式实现。察看源码,咱们发现解决路由刷新事件时调用了 fetch 办法;

同时在初始化阶段以及缓存命中生效阶段时也调用了 fetch 办法(这里缓存是 gateway 自带的缓存机制,而非咱们增加的 Map 缓存)

因而咱们能够在 fetch 办法中退出 refreshPathRouteMap() 办法;

在 lookupRoute 办法中的 this.routeLocator.getRoutes() 理论调用的是 CachingRouteLocator#getRoutes()办法。此办法间接返回被缓存的的信息,这里的缓存指的是 gateway 自带的

routes = CacheFlux.lookup(cache, CACHE_KEY, Route.class).onCacheMissResume(this::fetch);

逻辑简略翻译一下,就是如果缓存命中失败会调用 fetch 办法从新加载路由信息。

至此,路由匹配的逻辑大抵剖析实现!其实对于之前的 /api/v1/app/order/* 这种模式的路由也能够通过 hash 形式进行减速,只须要将 * 去掉,作为 map 的 key,在解决申请的时候,尝试获取申请的前缀进行匹配即可!

最终咱们实战察看一下改良的实际效果:

能够发现,理论的 CPU 占用从原来的均匀 24% –> 12%,比原先降落了一半左右!

文 / 簌语

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正文完
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