CN113726566A - 一种服务网关装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种服务网关装置，包括：网关可视化管理平台和核心网关单元；所述网关可视化管理平台包括集群管理模块、网关规则模块、插件管理模块和网关监控模块；集群管理模块用于对网关集群和网关实例的管理，查看集群和实例的运行情况、资源情况，实现对网关的启停；网关规则模块用于对规则的管理、配置以及启停操作；插件管理模块用于对网关插件的管理；所述网关监控模块，在全局方面上，用于对网关集群健康状态进行监控。本发明通过可视化网关管理功能，通过可视化界面对网关进行启停操作，通过网关监控功能，从物理资源到网关性能，并将监控结果以监控面板的方式展示，使用短信、钉钉等方式进行告警。

Description

一种服务网关装置
技术领域
本发明涉及服务网关技术领域，具体涉及一种服务网关装置。
背景技术
随着业务系统复杂度越来越高，功能模块越来越多，微服务架构在平常的业务场景中，也被越来越多的应用。网关作为微服务架构中的入口组件，是整个后端服务的保护伞，提供了身份校验、路由转发、限流熔断、日志记录等服务需要的通用功能，保障了后端服务的安全、稳定。对于服务使用者，网关是唯一的入口，所有服务的请求流量都经由网关转发给后端服务。一旦网关发生性能瓶颈、宕机等异常情况时，就会影响后端服务的正常调用，最终影响线上业务的正常开展。因此，网关自身的性能、稳定性以及实时监控等功能是非常重要的。微服务网关需要具备高可用、高性能、高安全性、高稳定性以及高扩展性等特性，以保障整个微服务集群能够稳定的对外提供服务。
但是开源微服务网关产品也存在很多不足和问题。现阶段，不论是SpringCloud体系还是Dubbo体系，主流的开源微服务网关产品主要有SpringCloud Gateway、Zuul、Zuul2以及Kong等。上述开源网关产品，均提供了网关应该具备的通用功能，只需开发少量的业务逻辑代码，即可拿到线上使用。但是开源微服务网关产品也存在很多不足和问题。目前的方式存在的问题包括：1、未提供可视化管理平台，无法通过可视化的方式对网关集群进管理。2、未提供网关的监控、告警功能，无法对网关集群进行完整的监控预警。
发明内容
本发明针对上述问题，提出了一种服务网关装置，解决了现有开源微服务网关产品未提供可视化管理平台，无法通过可视化的方式对网关集群进管理未提供网关的监控、告警功能，无法对网关集群进行完整的监控预警的缺陷。
本发明采取的技术方案如下：
一种服务网关装置，包括：网关可视化管理平台和核心网关单元；所述网关可视化管理平台包括集群管理模块、网关规则模块、插件管理模块和网关监控模块；
其中，集群管理模块用于对网关集群和网关实例的管理，查看集群和实例的运行情况、资源情况，以及实现对网关的启停；
网关规则模块用于对规则的管理、配置以及启停操作；
插件管理模块用于对网关插件的管理，包括插件上传、插件安装、插件查看；
所述网关监控模块，在全局方面上，用于对网关集群健康状态进行监控。本发明通过可视化网关管理功能，通过可视化界面对网关进行启停操作。本发明通过网关监控功能，从物理资源到网关性能，并将监控结果以监控面板的方式展示，使用短信、钉钉等方式进行告警。
可选的，所述网关监控模块，在局部方面上，用于对网关实例的实时运行情况的监控。
可选的，所述网关监控模块对网关实例的实时运行情况的监控，其监控维度包括端口状态、CPU、内存、磁盘以及网络。
可选的，所述网关规则模块包含了路由规则、限流规则、熔断规则、防火墙规则规则类型。
可选的，所述网关实例用于提供了插件执行引擎、路由转发、缓存、服务治理等能力模块，通过心跳机制与消息队列，完成了与网关可视化管理平台的对接，实现了对网关集群的监控以及网关配置的实时更新；核心网关单元还接收用户信息，并将经由路由转发信息至第三方服务或微服务。
可选的，每个网关实例都会注册到微服务可视化管理平台，并通过长连接心跳的方式与微服务可视化管理平台保持通讯，同时网关会将当前运行状态通过心跳机制发送给微服务可视化管理平台，实现微服务可视化管理平台对网关实例的监控和管理。。
可选的，服务网关装置还包括中间件，所述中间件包括Redis、MQ、负载均衡器、数据库或日志存储其中一个或多个。
可选的，服务网关装置还包括网关插件；所述网关插件均基于Classloader的动态加载机制加载在网关中，所述网关插件包括前置插件和后置插件，所述前置插件包括身份证验证插件、鉴权插件、限流插件和熔断插件；所述后置插件包括日志插件和统计插件。
可选的，其中基于自定义Classload方式加载的插件实现热拔插的方法，包括如下步骤：
S1：用户将插件上传到网关可视化平台；
S2：网关可视化平台将插件解析；
S3：解析后插件进行插件类型判断；如果是应用插件，直接安装至网关可视化平台，如果是网关插件，则通过消息机制通知网关实例进行插件安装；
S4：然后通过Gatewaycore安装网关插件。
目前，现阶段，不论是SpringCloud体系和Dubbo体系，还存在在更新网关的功能时，需要对网关进行停机、重启，其会中断线上业务。本发明采用插件热插拔技术，其底层基于线程上下文Classloader动态加载机制，实现了底层字节码的热加载和卸载，同时也由于使用了线程上下文Classloader，解决了插件在加载时可能出现的代码冲突的问题。在此基础上，实现了插件的热插拔技术，通过热插拔技术，使插件的装载和卸载也是动态的，在进行网关功能升级时，避免重启，从而降低了对线上业务的影响。
（三）有益效果
1、本发明通过可视化网关管理功能，通过可视化界面对网关进行启停操作。本发明通过网关监控功能，从物理资源到网关性能，并将监控结果以监控面板的方式展示，使用短信、钉钉等方式进行告警；本发明解决了现有技术中存在“未提供可视化管理平台，无法通过可视化的方式对网关集群进管理，且未提供网关的监控、告警功能，无法对网关集群进行完整的监控预警”的技术问题。
2、本发明采用插件热插拔技术，其底层基于线程上下文Classloader动态加载机制，实现了底层字节码的热加载和卸载，同时也由于使用了线程上下文Classloader，解决了插件在加载时可能出现的代码冲突的问题。在此基础上，实现了插件的热插拔技术，通过热插拔技术，使插件的装载和卸载也是动态的，在进行网关功能升级时，避免重启，从而降低了对线上业务的影响。
附图说明：
图1是本发明的实施例2服务网关装置的逻辑结构图；
图2是本发明的实施例2服务网关装置的网关可视化管理平台的逻辑结构图；
图3是本发明的实施例2服务网关装置的熔断规则逻辑结构图；
图4是本发明的实施例2服务网关装置的网关可视化管理平台与网关实例工作流程图；
图5是本发明的实施例3服务网关装置的基于自定义Classload方式加载的插件实现热拔插的方法流程图。
具体实施方式：
下面结合各附图，对本发明做详细描述。
实施例1
如图1所示，本发明采取的技术方案如下：
一种服务网关装置，包括：网关可视化管理平台和核心网关单元；所述网关可视化管理平台包括集群管理模块、网关规则模块、插件管理模块和网关监控模块；
其中，集群管理模块用于对网关集群和网关实例的管理，查看集群和实例的运行情况、资源情况，以及实现对网关的启停；
网关规则模块用于对规则的管理、配置以及启停操作；
插件管理模块用于对网关插件的管理，包括插件上传、插件安装、插件查看；
所述网关监控模块，在全局方面上，用于对网关集群健康状态进行监控。
实施例2
一种服务网关装置，包括：网关可视化管理平台和核心网关单元；所述网关可视化管理平台包括集群管理模块、网关规则模块、插件管理模块和网关监控模块；
所述核心网关单元用于提供了插件执行引擎、路由转发、缓存、服务治理能力模块，通过心跳机制与消息队列，完成了与网关可视化管理平台的对接，实现了对网关集群的监控以及网关配置的实时更新；核心网关单元还接收用户信息，并将经由路由转发信息至第三方服务或微服务。
本发明网关可视化管理平台基于J2EE、Springboot以及Vue技术栈开发，是一个传统的Web应用，负责对网关实例进行管理。主要包括集群管理、网关规则、插件管理以及网关监控等模块。
其中，集群管理模块用于对网关集群和网关实例的管理，查看集群和实例的运行情况、资源情况，以及实现对网关的启停；
其中，网关规则模块用于对规则的管理、配置以及启停操作；所述网关规则模块包含了路由规则、限流规则、熔断规则、防火墙规则规则类型。
如图3所示，其中熔断规则为：
发送请求A或请求B至熔断插件，当服务A熔断状态关闭，服务A熔断状态开启，则成功调用服务A，服务B则调用失败。熔断状态的判断逻辑为：当达到阈值，打开熔断器，而达到重置时间，则半开熔断器；当小于阈值，则关闭熔断器。
其中，插件管理模块用于对网关插件的管理，包括插件上传、插件安装、插件查看；
其中，所述网关监控模块，在全局方面上，用于对网关集群健康状态进行监控；所述网关监控模块，在局部方面上，用于对网关实例的实时运行情况的监控。所述网关监控模块对网关实例的实时运行情况的监控，其监控维度包括端口状态、CPU、内存、磁盘以及网络。
每个网关实例都会注册到微服务可视化管理平台，并通过长连接心跳的方式与微服务可视化管理平台保持通讯，同时网关会将当前运行状态通过心跳机制发送给微服务可视化管理平台，实现微服务可视化管理平台对网关实例的监控和管理。
网关插件是网关的核心组件，也是网关对外提供的可扩展点，基于模板设计模式，网关内部将定式的、通用的逻辑进行了默认实现，并将需要根据业务自行扩展的执行逻辑，作为插件对外提供扩展；使用者只需按照网关提供的插件编写规范编写插件，然后将插件装载到网关中就能够完成网关功能的扩展。除了装载，插件还支持卸载操作，对于不再需要使用插件，可以直接卸载。
不论是插件的装载还是卸载，都是动态的，即不需要对网关进行停止或者重启。基于Classloader的动态加载机制，在装载插件时，将插件包中的字节码文件动态的加载到JVM中，同时，为了解决在加载插件时发生字节码冲突，在网关内部使用了线程上下文类加载器，通过线程上下文类加载器加载插件字节码，实现字节码加载器的隔离，从而解决字节码冲突的问题。
如图2所示，每个运行的网关实例会自动注册到网关可视化管理平台，最终通过长连接心跳机制与网关实例保持通讯，实时获取网关实例运行相关的数据，并使用时序数据库Prometheus来保存这些数据。
S1:多个网关实例构成一个网关集群，该网关集群中的网关实例通过指标推送至PushGateway；
S2:由Prometheus server将指标从PushGateway拉取下来，其中，Prometheus提供一个函数式的表达式语言PromQL (Prometheus Query Language)，可以使用户实时地查找和聚合时间序列数据。
S3:通过Prometheus提供的指标分析功能，对运行状态进行实时分析、监控，并为相关的监控指标设定阈值，发送至告警组件，高晶组件通过短信、钉钉实现异常告警。
S4:通过Prometheus提供的指标查询至网关可视化管理平台的监控模块；
基于Redis发布订阅模式，实现了对网关实例集群的统一管理，当需要对网关发起启动、停止、插件更新、规则管理等指令时，将相关的指令发布至Redis消息管道中，订阅了该指令管道的网关实例在收到指令后，会根据指令的类型，执行对应的操作流程。
如图4所示，本发明中的网关实例是一个能够独立运行的进程，能够独立的对外提供服务，也能够配合负载均衡器统一对外提供服务。每个网关实例都会注册到微服务可视化管理平台，并通过长连接心跳的方式与微服务可视化管理平台保持通讯，同时网关会将当前运行状态通过心跳机制发送给微服务可视化管理平台，实现微服务可视化管理平台对网关实例的监控和管理。
可以根据特定的分组规则，如按照响应时间长短、请求量大小、以及所在业务条线等，对网关实例进行分组，以组为单位形成网关集群并统一对外提供服务，不仅解决了单实例网关性能瓶颈的问题，也通过水平扩展的方式提高了网关的可用性，保障了对外服务的稳定性。
本发明中的网关插件是网关的核心组件，也是网关对外提供的可扩展点，基于模板设计模式，网关内部将定式的、通用的逻辑进行了默认实现，并将需要根据业务自行扩展的执行逻辑，作为插件对外提供扩展。使用者只需按照网关提供的插件编写规范编写插件，然后将插件装载到网关中就能够完成网关功能的扩展。除了装载，插件还支持卸载操作，对于不再需要使用插件，可以直接卸载。
不论是插件的装载还是卸载，都是动态的，即不需要对网关进行停止或者重启。基于Classloader的动态加载机制，在装载插件时，将插件包中的字节码文件动态的加载到JVM中，同时，为了解决在加载插件时发生字节码冲突，在网关内部使用了线程上下文类加载器，通过线程上下文类加载器加载插件字节码，实现字节码加载器的隔离，从而解决字节码冲突的问题。
基于网关插件的热插拔特性，实现了网关功能的不停机更新，解决了线上更新服务需要先停掉服务的难题，使得网关可以在不影响在线业务的前提下实现更新。
当服务调用方的请求达到网关后，网关内部的插件执行引擎会一次调用身份验证插件、鉴权插件、限流插件和熔断插件等前置处理插件，当服务提供方处理完请求后，网关内部插件执行引擎会依次调用日志插件和统计插件等后置处理插件，并将最终结果返回给服务调用方，将日志数据传输至日志服务模块。
网关集群监控实时收集网关实例运行数据，并使用时序数据库进行保存，并根据相关的监控指标，对时序数据库中的数据进行实时地统计和分析，不仅实现了对服务器物理资源的实时统计，同时也完成了对网关性能的统计，最终以可视化图表的形式进行展示。
实施例3
如图5所示，本实施例3与实施例2的区别在于，基于自定义Classload方式加载的插件实现热拔插的方法，包括如下步骤：
S1：用户将插件上传到网关可视化平台；
S2：网关可视化平台将插件解析；
S3：解析后插件进行插件类型判断；如果是应用插件，直接安装至网关可视化平台，如果是网关插件，则通过消息机制通知网关实例进行插件安装；
S4：然后通过Gatewaycore安装网关插件。
其网关插件包括但不限于熔断插件、限流插件、路由插件和鉴权插件。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此即限制本发明的专利保护范围，凡是运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种服务网关装置，其特征在于，包括：网关可视化管理平台和核心网关单元；所述网关可视化管理平台包括集群管理模块、网关规则模块、插件管理模块和网关监控模块；
其中，集群管理模块用于对网关集群和网关实例的管理，查看集群和实例的运行情况、资源情况，以及实现对网关的启停；
网关规则模块用于对规则的管理、配置以及启停操作；
插件管理模块用于对网关插件的管理，包括插件上传、插件安装、插件查看；
所述网关监控模块，在全局方面上，用于对网关集群健康状态进行监控。
2.如权利要求1所述的服务网关装置，其特征在于，所述网关监控模块，在局部方面上，用于对网关实例的实时运行情况的监控。
3.如权利要求2所述的服务网关装置，其特征在于，所述网关监控模块对网关实例的实时运行情况的监控，其监控维度包括端口状态、CPU、内存、磁盘以及网络。
4.如权利要求1所述的服务网关装置，其特征在于，所述网关规则模块包含了路由规则、限流规则、熔断规则、防火墙规则规则类型。
5.如权利要求1或2或3或4所述的服务网关装置，其特征在于，所述核心网关单元用于提供了插件执行引擎、路由转发、缓存、服务治理能力模块，通过心跳机制与消息队列，完成了与网关可视化管理平台的对接，实现了对网关集群的监控以及网关配置的实时更新；核心网关单元还接收用户信息，并将经由路由转发信息至第三方服务或微服务。
6.如权利要求5所述的服务网关装置，其特征在于，每个网关实例都会注册到微服务可视化管理平台，并通过长连接心跳的方式与微服务可视化管理平台保持通讯，同时网关会将当前运行状态通过心跳机制发送给微服务可视化管理平台，实现微服务可视化管理平台对网关实例的监控和管理。
7.如权利要求1或2或3或4所述的服务网关装置，其特征在于，还包括中间件，所述中间件包括Redis、MQ、负载均衡器、数据库或日志存储其中一个或多个。
8.如权利要求1或2或3或4所述的服务网关装置，其特征在于，所述核心网关单元还包括网关插件；所述网关插件均基于Classloader的动态加载机制加载在网关中，所述网关插件包括前置插件和后置插件，所述前置插件包括身份证验证插件、鉴权插件、限流插件和熔断插件；所述后置插件包括日志插件和统计插件。
9.如权利要求8所述的服务网关装置，其特征在于，其中基于自定义Classload方式加载的插件实现热拔插的方法，包括如下步骤：
S1：用户将插件上传到网关可视化平台；
S2：网关可视化平台将插件解析；
S3：解析后插件进行插件类型判断；如果是应用插件，直接安装至网关可视化平台，如果是网关插件，则通过消息机制通知网关实例进行插件安装；
S4：然后通过Gatewaycore安装网关插件。
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