CN116633724A - 多维度限流和动态路由的系统和部署方法 - Google Patents

多维度限流和动态路由的系统和部署方法 Download PDF

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CN116633724A CN202210133835.9A CN202210133835A CN116633724A CN 116633724 A CN116633724 A CN 116633724A CN 202210133835 A CN202210133835 A CN 202210133835A CN 116633724 A CN116633724 A CN 116633724A
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Abstract

本发明提供了一种多维度限流和动态路由的系统和部署方法，包括：路由管理应用模块：提供静态页面给运维人员修改网关配置，并向Rabbitmq集群模块发送刷新网关消息；Rabbitmq集群模块：根据所述刷新网关消息，对网关进行刷新；数据库模块：通过数据库将网关配置的配置数据进行存储，在Redis集群模块无法正常工作时，供网关路由定时从数据库更新配置；网关应用集群模块：监听Rabbitmq集群模块刷新网关消息，从数据库模块读取网关配置；Redis集群模块：管理多个Redis服务器，运用Redis作为网关应用集群模块的二级缓存。本发明适用于互联网企业进行网络服务接口管理，实时查询服务接口状态，维护服务安全性和稳定性。

Description

多维度限流和动态路由的系统和部署方法
技术领域
本发明涉及计算机技术领域，具体地，涉及多维度限流和动态路由的系统和部署方法。尤其是一种基于Spring Cloud Gateway技术的多维度限流和动态路由的技术方案，适用于互联网企业进行网络服务接口管理，实时查询服务接口状态，维护服务安全性和稳定性。
背景技术
目前，现有技术中只提出了基于Spring Cloud Gateway技术进行限流和路由，具备高吞吐能力和高容错性。碰到紧急情况马上预警，让人工进行维护和干预。
Spring Cloud Gateway是Spring Cloud的一个全新项目，该项目是基于Spring5.0，Spring Boot 2.0和Project Reactor等技术开发的网关，它旨在为微服务架构提供一种简单有效的统一的API路由管理方式。Spring Cloud Gateway提供统一的路由方式，并且基于Filter链的方式提供了网关基本的功能，例如：安全，监控/指标。
专利文献CN113315710A公开了一种基于异步动态路由的中台API网关管理配置及扩展方法，管理配置方法包括：客户端向路由控制器发出路由更新请求，路由控制器将更新路由信息持久化入关系数据库并同步更新至内存数据库，并发送路由更新完毕的消息至消息服务器，消息服务器向网关服务器发送相应消息，网关服务器向内存数据库发出更新路由信息异步请求，内存数据库将更新数据发送至网关服务器，网关服务器响应事件回调，更新本地路由信息。扩展方法包括：负载分发器根据网关列表选定网关服务器并转发用户请求至中台服务，中台服务提供对应服务并将结果数据原路返回。
专利文献CN101656631A公开了一种统一管理平台中实现支持多网关的方法,具体包括以下步骤:统一管理平台和多个业务接入网关分别建立若干互为服务端和客户端的链路,通过所述若干链路,来自多个业务接入网关的业务消息接入至统一管理平台；统一管理平台建立对应于每个业务接入网关所连接的服务提供端的路由策略,根据所述路由策略,将用户管理平台的响应或通知消息转送至不同的业务接入网关。
但是，专利文献CN113315710A是利用异步动态路由进行网关管理配置，只能进行网关配置，未涉及redis内存数据库的处理，以及多维度的限流问题。而专利文献CN101656631A维护的路由策略也同样未涉及redis内存数据库的处理，以及多维度的限流问题。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种多维度限流和动态路由的系统和部署方法。
根据本发明提供的一种多维度限流和动态路由的系统，包括：
路由管理应用模块：提供静态页面给运维人员修改网关配置，并向Rabbitmq集群模块发送刷新网关消息；
Rabbitmq集群模块：根据所述刷新网关消息，对网关进行刷新；
数据库模块：通过数据库将网关配置的配置数据进行存储，在Redis集群模块无法正常工作时，供网关路由定时从数据库更新配置；
网关应用集群模块：监听Rabbitmq集群模块刷新网关消息，从数据库模块读取网关配置；
Redis集群模块：管理多个Redis服务器，运用Redis作为网关应用集群模块的二级缓存。
优选地，所述Redis集群模块执行如下任一个或任多个任务：
监控任务：检查所述多个Redis服务器中的主服务器和从服务器是否运作正常；
提醒任务：当被监控的Redis服务器出现问题时，通过API向管理员或者应用程序发送通知；
自动故障迁移任务：当一个主服务器不能正常工作时，开始一次自动故障迁移操作，进行选举，将其中一个从服务器升级为新的主服务器，并让失效主服务器的其他从服务器改为从属新的主服务器；当客户端试图连接失效的主服务器时，Redis集群模块向客户端返回新主服务器的地址，使得Redis集群模块使用新主服务器代替失效服务器；
优选地，在所述Redis集群模块中，对于实时变更路由限流配置，将更改Redis内对应数据。
优选地，在所述网关应用集群模块中，采用动态路由匹配路由请求，对路由指定断言和过滤器，请求多维度限流功能，支持路径重写；其中维度包括接口维度，还包括接口与客户维度。
优选地，在所述Rabbitmq集群模块中：采用高级消息队列协议，通过消息中间件进行组件之间的解耦，消息的发送者与消息使用者之间无需知道相互的存在.
优选地，采取推拉路由更新模式,在出现mq广播失败或者消费失败时,网关应用集群模块定时从数据库模块获取最新路由，并采用多维度限流，控制客户端访问量。
优选地，所述Redis集群模块采用多Redis实例集群，容忍N-1个实例故障，多个Redis分别部署在不同的物理实体机上，其中，N大于等于3。
优选地，网关路由实时更新，更新不需要重启应用。
根据本发明提供的一种所述的多维度限流和动态路由的系统的部署方法，包括：
步骤S1：部署应用和配置环境；
步骤S2：配置服务与接口；
步骤S3：接口访问与测试。
优选地，在所述步骤S1中，部署网关应用和路由管理应用，并部署redis集群，mysql数据库，Rabbitmq集群；
在所述步骤S2中，在管理界面进行接口信息和路由的配置，保存到数据库和redis中，实时更新推送到Rabbitmq消息集群中；然后网关消费Rabbitmq中的消息，进行更新路由配置；
在所述步骤S3中，网关应用部署完成后通过预先设置好的测试流程进行测试，对服务器数据进行波动性分析，找出服务器数据超过阈值的数据，并将找出的结果保存到Redis和MySQL数据库中。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明可以高效并发的传输各种http请求。具有高吞吐能力，高扩展性和高容错性。
2、本发明解决了网关路由更新必须要重启应用的问题。
3、本发明提供路由配置可视化管理，解决了网关路由配置繁琐的问题。
4、本发明采用LRU缓存算法，减少缓存浪费，提高缓存的利用率。
5、本发明采取推拉路由更新模式，在出现mq广播失败或者消费失败时，定时从数据库获取最新路由。
6、本发明采用多维度限流，灵活控制客户端访问量；
7、本发明采用的Redis具有高性能，整个系统可以保证极高的吞吐量。
8、本发明采用多Redis实例集群，可容忍N-1个实例故障，有极高的可靠性。
9、本发明采用多个Redis分别部署在不同的物理实体机上，避免了硬件损坏导致该解决方法不可用。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明提供的基于Spring Cloud Gateway实现多维度限流和动态路由的系统的结构原理图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1所示，本发明提供的一种多维度限流和动态路由的系统，包括：路由管理应用模块、Redis集群模块、数据库模块、网关应用集群模块、Rabbitmq集群模块。
路由管理应用模块：包括Tomcat、静态页面。提供静态页面给运维人员操作网关对应配置，如接口信息、客户端信息、路由信息、限流信息。
Redis集群模块：运用Redis作为二级缓存技术，在Redis集群中的Sentinel系统用于管理多个Redis服务器(instance)，Sentinel系统执行以下三个任务：
监控任务(Monitoring)：Sentinel系统会不断地检查主服务器和从服务器是否运作正常；
提醒任务(Notification)：当被监控的某个Redis服务器出现问题时，Sentinel系统可以通过API向管理员或者其他应用程序发送通知；
自动故障迁移任务(Automatic failover)：当一个主服务器不能正常工作时，Sentinel系统会开始一次自动故障迁移操作，进行选举，将其中一个从服务器升级为新的主服务器，并让失效主服务器的其他从服务器改为复制新的主服务器；当客户端试图连接失效的主服务器时，Redis集群也会向客户端返回新主服务器的地址，使得Redis集群使用新主服务器代替失效服务器。对于实时变更路由限流配置，将更改Redis内对应数据。
数据库模块：Mysql数据库主要用于将配置数据存储；在Redis无法正常工作时，网关路由将定时从数据库更新配置。具有良好的吞吐能力和负载均衡技术，可以很好的解决这个问题。
网关应用集群模块：基于Spring Framework 5,Project Reactor和SpringBoot2.0进行构建；动态路由：能够匹配任何请求属性；集成Spring Cloud服务发现功能；可以对路由指定Predicate(断言)和Filter(过滤器)；易于编写的Predicate(断言)和Filter(过滤器)；集成Hystrix的断路器功能；请求多维度限流功能(接口，接口+客户)；支持路径重写。
Rabbitmq集群模块：AMQP，即Advanced Message Queuing Protocol，高级消息队列协议，是应用层协议的一个开放标准，为面向消息的中间件设计。消息中间件主要用于组件之间的解耦，消息的发送者无需知道消息使用者的存在，反之亦然。AMQP的主要特征是面向消息、队列、路由(包括点对点和发布/订阅)、可靠性、安全。Rabbitmq是一个开源的AMQP实现，服务器端用Erlang语言编写，支持多种客户端，如：Python、Ruby、.NET、Java、JMS、C、PHP、ActionScript、XMPP、STOMP等，支持AJAX。用于在分布式系统中存储转发消息，在易用性、扩展性、高可用性等方面表现不俗。用于推送网关更新消息。
下面通过优选例对本发明提供的部署方法进行具体的说明。
步骤S1、部署应用和配置环境
部署网关应用和路由管理应用，并部署redis集群，mysql数据库，Rabbitmq集群。
步骤S2、配置服务与接口
在管理界面进行接口信息和路由的配置，保存到数据库和redis中，实时更新推送到Rabbitmq消息集群中。然后网关消费Rabbitmq中的消息，进行更新路由配置。
步骤S3、接口访问与测试
网关应用部署完成或，通过预先设置好的测试流程进行测试，对服务器数据进行波动性分析，找出其接近阈值或超过阈值的数据，便于管理员及时对其进行处理。包括处理主机内存、CPU、网络延时、外部接口延时、内部模块应用服务器响应时间延时等指标，将结果保存到Redis和MySQL数据库中。
步骤S4、运维人员专业判断
运维人员根据检查结果，对有异常的节点进行再次检验确认，如果存在问题可以立即定位处理，提升工作效率。
因此，本发明为各个互联网平台提供了一种能够快速进行api路由管理的方法及系统，其具体优点表现在：本发明实时更新路由和限流，能够方便的对服务相关灵活调配，解决了网关路由更新必须要重启应用的问题。本发明提供路由配置可视化管理,解决了网关路由配置繁琐的问题。本发明采用LRU缓存算法,减少缓存浪费,提高了缓存的利用率。本发明采取推拉路由更新模式,在出现mq广播失败或者消费失败时,定时从数据库获取最新路由，并采用多维度限流，灵活控制客户端访问量。本发明采用的Redis具有高性能，整个系统可以保证极高的吞吐量。采用多Redis实例集群，可容忍N-1个实例故障，有极高的可靠性。多个Redis分别部署在不同的物理实体机上，避免了硬件损坏导致该解决方法不可用。进而提高运营效率，保障服务的稳定和安全。
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种多维度限流和动态路由的系统，其特征在于，包括：
路由管理应用模块：提供静态页面给运维人员修改网关配置，并向Rabbitmq集群模块发送刷新网关消息；
Rabbitmq集群模块：根据所述刷新网关消息，对网关进行刷新；
数据库模块：通过数据库将网关配置的配置数据进行存储，在Redis集群模块无法正常工作时，供网关路由定时从数据库更新配置；
网关应用集群模块：监听Rabbitmq集群模块刷新网关消息，从数据库模块读取网关配置；
Redis集群模块：管理多个Redis服务器，运用Redis作为网关应用集群模块的二级缓存。
2.根据权利要求1所述的多维度限流和动态路由的系统，其特征在于，所述Redis集群模块执行如下任一个或任多个任务：
监控任务：检查所述多个Redis服务器中的主服务器和从服务器是否运作正常；
提醒任务：当被监控的Redis服务器出现问题时，通过API向管理员或者应用程序发送通知；
自动故障迁移任务：当一个主服务器不能正常工作时，开始一次自动故障迁移操作，进行选举，将其中一个从服务器升级为新的主服务器，并让失效主服务器的其他从服务器改为从属新的主服务器；当客户端试图连接失效的主服务器时，Redis集群模块向客户端返回新主服务器的地址，使得Redis集群模块使用新主服务器代替失效服务器。
3.根据权利要求2所述的多维度限流和动态路由的系统，其特征在于，在所述Redis集群模块中，对于实时变更路由限流配置，将更改Redis内对应数据。
4.根据权利要求1所述的多维度限流和动态路由的系统，其特征在于，在所述网关应用集群模块中，采用动态路由匹配路由请求，对路由指定断言和过滤器，请求多维度限流功能，支持路径重写；其中维度包括接口维度，还包括接口与客户维度。
5.根据权利要求1所述的多维度限流和动态路由的系统，其特征在于，在所述Rabbitmq集群模块中：采用高级消息队列协议，通过消息中间件进行组件之间的解耦，消息的发送者与消息使用者之间无需知道相互的存在.
6.根据权利要求1所述的多维度限流和动态路由的系统，其特征在于，采取推拉路由更新模式,在出现mq广播失败或者消费失败时,网关应用集群模块定时从数据库模块获取最新路由，并采用多维度限流，控制客户端访问量。
7.根据权利要求1所述的多维度限流和动态路由的系统，其特征在于，所述Redis集群模块采用多Redis实例集群，容忍N-1个实例故障，多个Redis分别部署在不同的物理实体机上，其中，N大于等于3。
8.根据权利要求1所述的多维度限流和动态路由的系统，其特征在于，网关路由实时更新，更新不需要重启应用。
9.一种权利要求1至8中任一项所述的多维度限流和动态路由的系统的部署方法，其特征在于，包括：
步骤S1：部署应用和配置环境；
步骤S2：配置服务与接口；
步骤S3：接口访问与测试。
10.根据权利要求9所述的多维度限流和动态路由的系统的部署方法，其特征在于：
在所述步骤S1中，部署网关应用和路由管理应用，并部署redis集群，mysql数据库，Rabbitmq集群；
在所述步骤S2中，在管理界面进行接口信息和路由的配置，保存到数据库和redis中，实时更新推送到Rabbitmq消息集群中；然后网关消费Rabbitmq中的消息，进行更新路由配置；
在所述步骤S3中，网关应用部署完成后通过预先设置好的测试流程进行测试，对服务器数据进行波动性分析，找出服务器数据超过阈值的数据，并将找出的结果保存到Redis和MySQL数据库中。
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