Spring & JVM

Spring Cloud Gateway Filters 执行顺序分析

2022-05-11 /

本文基于Spring Cloud Gateway 2.1.1.RELEASE。
在讲SCG的Filter的排序问题之前得先比较一下Spring Cloud Gateway在对待Filter的方面与Zuul2有着哪些不同。

Filter的Scope

  • SCG采用的是 GlobalFilter 和 GatewayFilter(Route) 相结合的方式

  • Zuul2则都是Global Filter

  • SCG所谓Route Filter就是像下面这样的：

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
        - id: tomcat_route
          uri: http://tomcat:8080
          predicates:
            - Path=/tomcat/docs
          filters:
            - StripPrefix=1
            - RemoveRequestHeader=X-Request-Foo

上面的StripPrefix和RemoveRequestHeader就是Route Filter，而SCG的Global Filter则是隐式的，无需显式配置，它们会在请求过来的时候被SCG调用。

也就是说你可以配置不同的Route，然后为每个Route配置不同的Route Filter，这一切都是在配置阶段就决定下来的。

而Zuul2则都是Global Filter，因此你得运行时在每个Filter内部自己决定是否要干活，除此之外，发送到Origin（被代理的服务）的url也得你自己设置，下面是一个例子（来自Zuul2 Sample）：

public class Routes extends HttpInboundSyncFilter {
  @Override
  public boolean shouldFilter(HttpRequestMessage httpRequestMessage) {
    // ...
    return true;
  }
  @Override
  public HttpRequestMessage apply(HttpRequestMessage request) {
    // ...
    // Route healthchecks to the healthcheck endpoint.;
    context.setEndpoint(ZuulEndPointRunner.PROXY_ENDPOINT_FILTER_NAME);
    context.setRouteVIP("tomcat");

    return request;
  }
}

Filter的角色

  • 在SCG概念中只有一种Filter（撇开Global和Route的区别），它用代码来区分Pre Filter、Post Filter。在文档中还提到了Routing Filter，其实也是Pre Filter。

  • Zuul2在代码中显示得提供了InboundFilter（负责进来的请求）、OutboundFilter（负责出去的响应）、ProxyEndpoint（负责请求到Origin，串起Inbound和Outbound）。
    下面是SCG的Pre Filter（裁剪自官方例子12.2 Writing Custom GatewayFilter Factories）：

public class PreGatewayFilterFactory extends AbstractGatewayFilterFactory {
    @Override
    public GatewayFilter apply(Config config) {
        return (exchange, chain) -> {
            // business logic
            return chain.filter();
        };
    }
}

Post Filter的例子：

public class PostGatewayFilterFactory extends AbstractGatewayFilterFactory {
    @Override
    public GatewayFilter apply(Config config) {
        return (exchange, chain) -> {
            return chain.filter(exchange).then(/* business logic */);
        };
    }
}

在Zuul2里，你则得分别实现HttpInboundSyncFilter和HttpOutboundSyncFilter，ProxyEndpoint不需要你自己实现。

SCG Filter的问题

SCG的优点很明显，它做了Zuul2不做的事情：

  1. 替你决定进来的请求转发到哪个Origin。在Zuul2里这个交给你自己来实现。
  2. 在配置上就决定了这个Route会应用哪些Filter。在Zuul2里这个交给你自己来判断。
    但是随着对SCG的深入了解，发现了关于Filter的执行顺序存在一些坑，如果不了解清楚会容易出错。

Filter的排序

前面讲了，SCG在执行过程中Global Filter和Route Filter是一起执行的，那么它们的order是怎样的？

先来看看Global Filter，你可以访问 /actuator/gateway/globalfilters（见文档）得到Global Filter的排序：

  • 那么如果你写了一个自定义 Global Filter，那么它的order是什么呢？这个要看情况：

    • 如果你的自定义Global Filter实现了Ordered接口或者写了@Order注解，那么它的order就是它自己设定的值
    • 否则，它就没有order

    关于这点可以看 FilteringWebHandler.java 的源代码。

  • 再来看看Route Filter，这也分两种情况：

    • 如果RouteFilter实现了Ordered接口或者写了@Order注解，那么它的order就是它自己设定的值。
    • 否则，它的order则是从1开始，按照Route中定义的顺序依次排序。

关于这点可以看 RouteDefinitionRouteLocator.java 的源代码。

最后SCG把它们两个结合起来，做一个排序，对于没有order的Filter，它的order则默认为Ordered.LOWEST_PRECEDENCE。关于这点可以看 FilteringWebHandler.java 的源代码。

用一张图做总结：

Filter的执行顺序

先看SCG文档3. How It Works中的这张图：

这张图大概告诉你了SCG的调用过程，可以看到经过了一堆Filters，但是并没有告诉你Filter的执行顺序。然后在SCG的 6.1 Combined Global Filter and GatewayFilter Ordering 提到了：

As Spring Cloud Gateway distinguishes between "pre" and "post" phases for filter logic execution (see: How It Works), the filter with the highest precedence will be the first in the "pre"-phase and the last in the "post"-phase.

也就是说意思如果这个Filter是Pre Filter，那么执行顺序和排序顺序相同，如果这个Filter是Post Filter则执行顺序和排序顺序相反。我整理了一下SCG自带GlobalFilter的执行顺序：

可以看到GatewayMetricsFilter既是Pre Filter也是Post Filter。

总结

  • 执行某个 Route 的时候，SCG会将 GlobalFilter 和 GatewayFilter 结合起来并排序：

    • 没有给order的Global Filter则保持order为null去排序
    • 没有给order的Route Filter的order则从1开始，根据Route中定义的顺序给值
    • 排序逻辑见 AnnotationAwareOrderComparator

  • 对于Pre Filter，执行顺序同排序顺序

    • 对于Post Filter，执行顺序与排序顺序相反
    • 如果你要自定义Global Filter，那么一般来说：

  • 自定义的Global Pre Filter要在Routing Filter之前执行

  • 自定义的Global Post Filter要在Routing Filter之后执行或者NettyWriteResponseFilter之后执行

  • 如果你要自定义Route Filter，那么一般来说：

    • 自定义Route Pre Filter要在ForwardPathFilter和RouteToRequestUrlFilter之间，而且不需要实现Ordered接口或添加@Order 注解
    • 自定义的Route Post Filter比较少见，放在Routing Filter或者NettyWriteResponseFilter之后执行

  • 关于几种过滤器

    • WebFilter：对所有请求过滤
    • GlobalFilter：对所有被路由的请求过滤
    • GatewayFilter：对某一个被路由请求过滤

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