一、前言

对于网关，从专业角度，一般运维和网络管理员会比较了解一下。但作为一个软件开发人员，我觉得也是有必要了解一下。尤其是在某次面试过程当中，被面试官问起后，感觉回答的不是很好，导致面试扣分。所以今天，带着学习和分享的想法，一起扒一扒网关的秘密。

二、网关

2.1 什么是网关？

网关英文名称为Gateway，又称网间连接器、协议转换器。网关在网络层以上实现网络互连，是最复杂的网络互连设备，仅用于两个高层协议不同的网络互连。

网关既可以用于广域网互连，也可以用于局域网互连。网关是一种充当转换重任的计算机系统或设备。使用在不同的通信协议、数据格式或语言，甚至体系结构完全不同的两种系统之间，网关是一个翻译器，与网桥只是简单地传达信息不同，网关对收到的信息要重新打包，以适应目的系统的需求。

通俗点形容，从一个房间走到另一个房间，必然要经过一扇门。同样，从一个网络向另一个网络发送信息，也必须经过一道“关口”，这道关口就是网关。顾名思义，网关（Gateway）就是一个网络连接到另一个网络的“关口”。也就是网络关卡。

2.2 网关的作用是什么？

简单来说，网关是设备与路由器之间的桥梁，由它将不同的网络间进行访问的控制，转换，交接等等。

比如有网络A和网络B，网络A的IP地址范为“192.168.1.1~192. 168.1.254”，子网掩码为255.255.255.0；网络B的IP地址范围为“192.168.2.1~192.168.2.254”，子网掩码为255.255.255.0。在没有路由器的情况下，两个网络之间是不能进行TCP/IP通信的，即使是两个网络连接在同一台交换机(或集线器)上，TCP/IP协议也会根据子网掩码(255.255.255.0)判定两个网络中的主机处在不同的网络里。而要实现这两个网络之间的通信，则必须通过网关。如果网络A中的主机发现数据包的目的主机不在本地网络中，就把数据包转发给它自己的网关，再由网关转发给网络B的网关，网络B的网关再转发给网络B的某个主机(如附图所示)。网络B向网络A转发数据包的过程。

2.3 网关的工作流程

通俗解释：

假设你的名字叫小不点，你住在一个大院子里，你的邻居有很多小伙伴，在门口传达室还有个看大门的李大爷，李大爷就是你的网关。当你想跟院子里的某个小伙伴玩，只要你在院子里大喊一声他的名字，他听到了就会回应你，并且跑出来跟你玩。

但是你不被允许走出大门，你想与外界发生的一切联系，都必须由门口的李大爷（网关）用电话帮助你联系。假如你想找你的同学小明聊天，小明家住在很远的另外一个院子里，他家的院子里也有一个看门的王大爷（小明的网关）。但是你不知道小明家的电话号码，不过你的班主任老师有一份你们班全体同学的名单和电话号码对照表，你的老师就是你的DNS服务器。于是你在家里拨通了门口李大爷的电话，有了下面的对话：

小不点：李大爷，我想找班主任查一下小明的电话号码行吗？

李大爷：好，你等着。（接着李大爷给你的班主任挂了一个电话，问清楚了小明的电话）问到了，他家的号码是211.99.99.99

小不点：太好了！李大爷，我想找小明，你再帮我联系一下小明吧。

李大爷：没问题。（接着李大爷向电话局发出了请求接通小明家电话的请求，最后一关当然是被转接到了小明家那个院子的王大爷那里，然后王大爷把电话给转到小明家）

就这样你和小明取得了联系

2.4 软件系统网关

系统与系统之间，服务的请求与返回也有网关，我们可以理解为“系统网关”。与广义上的网关，所指含义可能不同，但所要发挥的作用，却如出一辙。

三、什么是服务网关

服务网关 = 路由转发 + 过滤器

1、路由转发：接收一切外界请求，转发到后端的微服务上去；

2、过滤器：在服务网关中可以完成一系列的横切功能，例如权限校验、限流以及监控等，

这些都可以通过过滤器完成（其实路由转发也是通过过滤器实现的）。

四、为什么需要服务网关

上述所说的横切功能（以权限校验为例）可以写在三个位置：

每个服务自己实现一遍
写到一个公共的服务中，然后其他所有服务都依赖这个服务
写到服务网关的前置过滤器中，所有请求过来进行权限校验

第一种，缺点太明显，基本不用；

第二种，相较于第一点好很多，代码开发不会冗余，但是有两个缺点：

由于每个服务引入了这个公共服务，那么相当于在每个服务中都引入了相同的权限校验的代码，使得每个服务的jar包大小无故增加了一些，尤其是对于使用docker镜像进行部署的场景，jar越小越好；

由于每个服务都引入了这个公共服务，那么我们后续升级这个服务可能就比较困难，而且公共服务的功能越多，升级就越难，而且假设我们改变了公共服务中的权限校验的方式，想让所有的服务都去使用新的权限校验方式，我们就需要将之前所有的服务都重新引包，编译部署。

而服务网关恰好可以解决这样的问题：

将权限校验的逻辑写在网关的过滤器中，后端服务不需要关注权限校验的代码，所以服务的jar包中也不会引入权限校验的逻辑，不会增加jar包大小；

如果想修改权限校验的逻辑，只需要修改网关中的权限校验过滤器即可，而不需要升级所有已存在的微服务。

所以，需要服务网关！！！

五、服务网关应用

引入服务网关后的微服务架构如上，总体包含三部分：服务网关、open-service和service。

总体流程：

服务网关、open-service和service启动时注册到注册中心上去；
用户请求时直接请求网关，网关做智能路由转发（包括服务发现，负载均衡）到open-service，这其中包含权限校验、监控、限流等操作
open-service聚合内部service响应，返回给网关，网关再返回给用户

引入网关的注意点

增加了网关，多了一层转发（原本用户请求直接访问open-service即可），性能会下降一些（但是下降不大，通常，网关机器性能会很好，而且网关与open-service的访问通常是内网访问，速度很快）；
网关的单点问题：在整个网络调用过程中，一定会有一个单点，可能是网关、nginx、dns服务器等。防止网关单点，可以在网关层前边再挂一台nginx，nginx的性能极高，基本不会挂，这样之后，网关服务就可以不断的添加机器。但是这样一个请求就转发了两次，所以最好的方式是网关单点服务部署在一台牛逼的机器上（通过压测来估算机器的配置），而且nginx与zuul的性能比较，根据国外的一个哥们儿做的实验来看，其实相差不大，zuul是netflix开源的一个用来做网关的开源框架；
网关要尽量轻。