.NET Core微服务之基于Ocelot实现API网关服务（续）

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一、负载均衡与请求缓存

1.1 负载均衡

　　为了验证负载均衡，这里我们配置了两个Consul Client节点，其中ClientService分别部署于这两个节点内（192.168.80.70与192.168.80.71）。

　　为了更好的展示API Repsonse来自哪个节点，我们更改一下返回值：

    [Route("api/[controller]")]
    public class ValuesController : Controller
    {
        // GET api/values
        [HttpGet]
        public IEnumerable<string> Get()
        {
            return new string[] { $"ClinetService: {DateTime.Now.ToString()} {Environment.MachineName} " +
                $"OS: {Environment.OSVersion.VersionString}" };
        }

        ......
    }

　　Ocelot的配置文件中确保有负载均衡的设置：

{
  "ReRoutes": [
      ......
      "LoadBalancerOptions": {
        "Type": "RoundRobin"
      },
      ......
}

　　接下来发布并部署到这两个节点上去，之后启动我们的API网关，这里我用命令行启动：

　　

　　然后就可以测试负载均衡了，在浏览器中输入URL并连续刷新：可以通过主机名看到的确是根据轮询来进行的负载均衡。

　　

负载均衡LoadBalance可选值：

• RoundRobin - 轮询，挨着来，雨露均沾
• LeastConnection - 最小连接数，谁的任务最少谁来接客
• NoLoadBalance - 不要负载均衡，让我一个人累死吧　　

1.2 请求缓存

　　Ocelot目前支持对下游服务的URL进行缓存，并可以设置一个以秒为单位的TTL使缓存过期。我们也可以通过调用Ocelot的管理API来清除某个Region的缓存。

为了在路由中使用缓存，需要在ReRoute中加上如下设置：

"FileCacheOptions": { "TtlSeconds": , "Region": "somename" }

　　这里表示缓存10秒，10秒后过期。另外，貌似只支持get方式，只要请求的URL不变，就会缓存。

　　这里我们仍以上面的demo为例，在增加了FileCacheOptions配置之后，进行一个小测试：因为我们设置的10s过期，所以在10s内拿到的都是缓存，否则就会触发负载均衡去不同节点拿数据。

　　

二、限流与熔断器（QoS）

2.1 限流 （RateLimit）

　　对请求进行限流可以防止下游服务器因为访问过载而崩溃，我们只需要在路由下加一些简单的配置即可以完成。另外，看文档发现，这个功能是张善友大队长贡献的，真是666。同时也看到一个园友catcherwong，已经实践许久了，真棒。

　　对于限流，我们可以对每个服务进行如下配置：

    "RateLimitOptions": {
        "ClientWhitelist": [ "admin" ], // 白名单
        "EnableRateLimiting": true, // 是否启用限流
        "Period": "1m", // 统计时间段：1s, 5m, 1h, 1d
        "PeriodTimespan": , // 多少秒之后客户端可以重试
        "Limit":  // 在统计时间段内允许的最大请求数量
      }

　　同时，我们可以做一些全局配置：

    "RateLimitOptions": {
      "DisableRateLimitHeaders": false, // Http头  X-Rate-Limit 和 Retry-After 是否禁用
      "QuotaExceededMessage": "Too many requests, are you OK?", // 当请求过载被截断时返回的消息
      "HttpStatusCode": , // 当请求过载被截断时返回的http status
      "ClientIdHeader": "client_id" // 用来识别客户端的请求头，默认是 ClientId
    }

　　这里每个字段都有注释，不再解释。下面我们来测试一下：

　　Scenario 1：不带header地访问clientservice，1分钟之内超过5次，便会被截断，直接返回截断后的消息提示，HttpStatusCode:999

　　

　　可以通过查看Repsonse的详细信息，验证是否返回了999的状态码：

　　

　　Scenario 2：带header（client_id:admin）访问clientservice，1分钟之内可以不受限制地访问API

　　

2.2 熔断器（QoS）

　　熔断的意思是停止将请求转发到下游服务。当下游服务已经出现故障的时候再请求也是无功而返，并且还会增加下游服务器和API网关的负担。这个功能是用的Pollly来实现的，我们只需要为路由做一些简单配置即可。如果你对Polly不熟悉，可以阅读我之前的一篇文章《.NET Core微服务之基于Polly+AspectCore实现熔断与降级机制》

    "QoSOptions": {
        "ExceptionsAllowedBeforeBreaking": , // 允许多少个异常请求
        "DurationOfBreak": , // 熔断的时间，单位为毫秒
        "TimeoutValue":  // 如果下游请求的处理时间超过多少则视如该请求超时
      },

　　*.这里针对DurationOfBreak，官方文档中说明的单位是秒，但我在测试中发现应该是毫秒。不知道是我用的版本不对，还是怎么的。anyway，这不是实验的重点。OK，这里我们的设置就是：如果Service Server的执行时间超过3秒，则会抛出Timeout Exception。如果Service Server抛出了第二次Timeout Exception，那么停止服务访问5s钟。

　　现在我们来改造一下Service，使其手动超时以使得Ocelot触发熔断保护机制。Ocelot中设置的TimeOutValue为3秒，那我们这儿简单粗暴地让其延时5秒（只针对前3次请求）。

    [Route("api/[controller]")]
    public class ValuesController : Controller
    {
        ......

        private static int _count = ;
        // GET api/values
        [HttpGet]
        public IEnumerable<string> Get()
        {
            _count++;
            Console.WriteLine($"Get...{_count}");
            if (_count <= )
            {
                System.Threading.Thread.Sleep();
            }

            return new string[] { $"ClinetService: {DateTime.Now.ToString()} {Environment.MachineName} " +
                $"OS: {Environment.OSVersion.VersionString}" };
        }

        ......
    }

　　下面我们就来测试一下：可以看到异常之后，便进入了5秒中的服务不可访问期（直接返回了503 Service Unavaliable），而5s之后又可以正常访问该接口了（这时不会再进入hard-code的延时代码）

　　

　　通过日志，也可以确认Ocelot触发了熔断保护：

　　

三、动态路由（Dynamic Routing）

　　记得上一篇中一位园友评论说他有500个API服务，如果一一地配置到配置文件，将会是一个巨大的工程，虽然都是copy，但是会增加出错的机会，并且很难排查。这时，我们可以牺牲一些特殊性来求通用性，Ocelot给我们提供了Dynamic Routing功能。这个功能是在issue 340后增加的（见下图官方文档），目的是在使用服务发现之后，直接通过服务发现去定位从而减少配置文件中的ReRoutes配置项。

Example：http://api.edc.com/productservice/api/products => Ocelot会将productservice作为key调用Consul服务发现API去得到IP和Port，然后加上后续的请求URL部分（api/products）进行最终URL的访问：http://ip:port/api/products。

　　这里仍然采用下图所示的实验节点结构：一个API网关节点，三个Consul Server节点以及一个Consul Client节点。

　　由于不再需要配置ReRoutes，所以我们需要做一些“通用性”的改造，详见下面的GlobalConfiguration:

{
  "ReRoutes": [],
  "Aggregates": [],
  "GlobalConfiguration": {
    "RequestIdKey": null,
    "ServiceDiscoveryProvider": {
      "Host": "192.168.80.100", // Consul Service IP
      "Port":  // Consul Service Port
    },
    "RateLimitOptions": {
      "DisableRateLimitHeaders": false, // Http头  X-Rate-Limit 和 Retry-After 是否禁用
      "QuotaExceededMessage": "Too many requests, are you OK?", // 当请求过载被截断时返回的消息
      "HttpStatusCode": , // 当请求过载被截断时返回的http status
      "ClientIdHeader": "client_id" // 用来识别客户端的请求头，默认是 ClientId
    },
    "QoSOptions": {
      "ExceptionsAllowedBeforeBreaking": ,
      "DurationOfBreak": ,
      "TimeoutValue":
    },
    "BaseUrl": null,
    "LoadBalancerOptions": {
      "Type": "LeastConnection",
      "Key": null,
      "Expiry":
    },
    "DownstreamScheme": "http",
    "HttpHandlerOptions": {
      "AllowAutoRedirect": false,
      "UseCookieContainer": false,
      "UseTracing": false
    }
  }
}

　　详细信息请浏览：http://ocelot.readthedocs.io/en/latest/features/servicediscovery.html#dynamic-routing

　　下面我们来做一个小测试，分别访问clientservice和productservice，看看是否能成功地访问到。

　　（1）访问clientservice

　　

　　（2）访问productservice

　　

　　可以看出，只要我们正确地输入请求URL，基于服务发现之后是可以正常访问到的。只是这里我们需要输入正确的service name，这个service name是在consul中注册的名字，如下高亮部分所示：

{
    "services":[
        {
            "id": "EDC_DNC_MSAD_CLIENT_SERVICE_01",
            "name" : "CAS.ClientService",
            "tags": [
                "urlprefix-/ClientService01"
            ],
            "address": "192.168.80.71",
            "port": ,
            "checks": [
                {
                    "name": "clientservice_check",
                    "http": "http://192.168.80.71:8810/api/health",
                    "interval": "10s",
                    "timeout": "5s"
                }
            ]
        }
     ]
}

四、集成Swagger统一API文档入口

　　在前后端分离大行其道的今天，前端和后端的唯一联系，变成了API接口；API文档变成了前后端开发人员联系的纽带，变得越来越重要，swagger就是一款让你更好的书写API文档的框架。

4.1 为每个Service集成Swagger

　　Step1.NuGet安装Swagger

NuGet>Install-Package Swashbuckle.AspNetCore　　

　　Step2.改写StartUp类

    public class Startup
    {
        public Startup(IConfiguration configuration)
        {
            Configuration = configuration;
        }

        public IConfiguration Configuration { get; }

        // This method gets called by the runtime. Use this method to add services to the container.
        public IServiceProvider ConfigureServices(IServiceCollection services)
        {
            .......

            services.AddMvc();

            // Swagger
            services.AddSwaggerGen(s =>
            {
                s.SwaggerDoc(Configuration["Service:DocName"], new Info
                {
                    Title = Configuration["Service:Title"],
                    Version = Configuration["Service:Version"],
                    Description = Configuration["Service:Description"],
                    Contact = new Contact
                    {
                        Name = Configuration["Service:Contact:Name"],
                        Email = Configuration["Service:Contact:Email"]
                    }
                });

                var basePath = PlatformServices.Default.Application.ApplicationBasePath;
                var xmlPath = Path.Combine(basePath, Configuration["Service:XmlFile"]);
                s.IncludeXmlComments(xmlPath);
            });

            ......
        }

        // This method gets called by the runtime. Use this method to configure the HTTP request pipeline.
        public void Configure(IApplicationBuilder app, IHostingEnvironment env, IApplicationLifetime lifetime)
        {
            if (env.IsDevelopment())
            {
                app.UseDeveloperExceptionPage();
            }

            app.UseMvc();
            // swagger
            app.UseSwagger(c=>
            {
                c.RouteTemplate = "doc/{documentName}/swagger.json";
            });
            app.UseSwaggerUI(s =>
            {
                s.SwaggerEndpoint($"/doc/{Configuration["Service:DocName"]}/swagger.json",
                    $"{Configuration["Service:Name"]} {Configuration["Service:Version"]}");
            });
        }
    }

　　这里配置文件中关于这部分的内容如下：

{
  "Service": {
    "Name": "CAS.NB.ClientService",
    "Port": "",
    "DocName": "clientservice",
    "Version": "v1",
    "Title": "CAS Client Service API",
    "Description": "CAS Client Service API provide some API to help you get client information from CAS",
    "Contact": {
      "Name": "CAS 2.0 Team",
      "Email": "[e-mail]"
    },
    "XmlFile": "Manulife.DNC.MSAD.NB.ClientService.xml"
  }
}

　　需要注意的是，勾选输出XML文档文件，并将其copy到发布后的目录中（如果没有自动复制的话）：

　　

4.2 为API网关集成Swagger

　　Step1.NuGet安装Swagger => 参考4.1

　　Step2.改写StartUp类

    public class Startup
    {
        public Startup(IConfiguration configuration)
        {
            Configuration = configuration;
        }

        public IConfiguration Configuration { get; }

        // This method gets called by the runtime. Use this method to add services to the container.
        public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
        {
            // Ocelot
            services.AddOcelot(Configuration);
            // Swagger
            services.AddMvc();
            services.AddSwaggerGen(options =>
            {
                options.SwaggerDoc($"{Configuration["Swagger:DocName"]}", new Info
                {
                    Title = Configuration["Swagger:Title"],
                    Version = Configuration["Swagger:Version"]
                });
            });
        }

        // This method gets called by the runtime. Use this method to configure the HTTP request pipeline.
        public void Configure(IApplicationBuilder app, IHostingEnvironment env)
        {
            if (env.IsDevelopment())
            {
                app.UseDeveloperExceptionPage();
            }

            // get from service discovery later
            var apiList = new List<string>()
            {
                "clientservice",
                "productservice",
                "noticeservice"
            };
            app.UseMvc()
                .UseSwagger()
                .UseSwaggerUI(options =>
                {
                    apiList.ForEach(apiItem =>
                    {
                        options.SwaggerEndpoint($"/doc/{apiItem}/swagger.json", apiItem);
                     });
                });

            // Ocelot
            app.UseOcelot().Wait();
        }
    }

　　*.这里直接hard-code了一个apiNameList，实际中应该采用配置文件或者调用服务发现获取服务名称（假设你的docName和serviceName保持一致，否则无法准确定位你的文档）

　　Step3.更改configuration.json配置文件 => 与hard-code的名称保持一致，这里为了方便直接让上下游的URL格式保持一致，以方便地获取API文档

{
  "ReRoutes": [
    // API01:CAS.ClientService
    // --> swagger part
    {
      "DownstreamPathTemplate": "/doc/clientservice/swagger.json",
      "DownstreamScheme": "http",
      "ServiceName": "CAS.ClientService",
      "LoadBalancer": "RoundRobin",
      "UseServiceDiscovery": true,
      "UpstreamPathTemplate": "/doc/clientservice/swagger.json",
      "UpstreamHttpMethod": [ "GET", "POST", "DELETE", "PUT" ]
    },
    // --> service part
    {
      "UseServiceDiscovery": true, // use Consul service discovery
      "DownstreamPathTemplate": "/api/{url}",
      "DownstreamScheme": "http",
      "ServiceName": "CAS.ClientService",
      "LoadBalancerOptions": {
        "Type": "RoundRobin"
      },
      "UpstreamPathTemplate": "/api/clientservice/{url}",
      "UpstreamHttpMethod": [ "Get", "Post" ],
      "RateLimitOptions": {
        "ClientWhitelist": [ "admin" ], // 白名单
        "EnableRateLimiting": true, // 是否启用限流
        "Period": "1m", // 统计时间段：1s, 5m, 1h, 1d
        "PeriodTimespan": , // 多少秒之后客户端可以重试
        "Limit":  // 在统计时间段内允许的最大请求数量
      },
      "QoSOptions": {
        "ExceptionsAllowedBeforeBreaking": , // 允许多少个异常请求
        "DurationOfBreak": , // 熔断的时间，单位为秒
        "TimeoutValue":  // 如果下游请求的处理时间超过多少则视如该请求超时
      },
      "ReRoutesCaseSensitive": false // non case sensitive
    },
    // API02:CAS.ProductService
    // --> swagger part
    {
      "DownstreamPathTemplate": "/doc/productservice/swagger.json",
      "DownstreamScheme": "http",
      "ServiceName": "CAS.ProductService",
      "LoadBalancer": "RoundRobin",
      "UseServiceDiscovery": true,
      "UpstreamPathTemplate": "/doc/productservice/swagger.json",
      "UpstreamHttpMethod": [ "GET", "POST", "DELETE", "PUT" ]
    },
    // --> service part
    {
      "UseServiceDiscovery": true, // use Consul service discovery
      "DownstreamPathTemplate": "/api/{url}",
      "DownstreamScheme": "http",
      "ServiceName": "CAS.ProductService",
      "LoadBalancerOptions": {
        "Type": "RoundRobin"
      },
      "FileCacheOptions": { // cache response data - ttl: 10s
        "TtlSeconds": ,
        "Region": ""
      },
      "UpstreamPathTemplate": "/api/productservice/{url}",
      "UpstreamHttpMethod": [ "Get", "Post" ],
      "RateLimitOptions": {
        "ClientWhitelist": [ "admin" ],
        "EnableRateLimiting": true,
        "Period": "1m",
        "PeriodTimespan": ,
        "Limit":
      },
      "QoSOptions": {
        "ExceptionsAllowedBeforeBreaking": , // 允许多少个异常请求
        "DurationOfBreak": , // 熔断的时间，单位为秒
        "TimeoutValue":  // 如果下游请求的处理时间超过多少则视如该请求超时
      },
      "ReRoutesCaseSensitive": false // non case sensitive
    }
  ],
  "GlobalConfiguration": {
    //"BaseUrl": "https://api.mybusiness.com"
    "ServiceDiscoveryProvider": {
      "Host": "192.168.80.100", // Consul Service IP
      "Port":  // Consul Service Port
    },
    "RateLimitOptions": {
      "DisableRateLimitHeaders": false, // Http头  X-Rate-Limit 和 Retry-After 是否禁用
      "QuotaExceededMessage": "Too many requests, are you OK?", // 当请求过载被截断时返回的消息
      "HttpStatusCode": , // 当请求过载被截断时返回的http status
      "ClientIdHeader": "client_id" // 用来识别客户端的请求头，默认是 ClientId
    }
  }
}

　　*.这里需要注意其中新增加的swagger part配置，专门针对swagger.json做的映射.

4.3 测试

　　从此，我们只需要通过API网关就可以浏览所有服务的API文档了，爽歪歪！

五、小结

　　本篇基于Ocelot官方文档，学习了一下Ocelot的一些有用的功能：负载均衡（虽然只提供了两种基本的算法策略）、缓存、限流、QoS以及动态路由（Dynamic Routing），并通过一些简单的Demo进行了验证。最后通过继承Swagger做统一API文档入口，从此只需要通过一个URL即可查看所有基于swagger的API文档。通过查看Ocelot官方文档，可以知道Ocelot还支持许多其他有用的功能，而那些功能这里暂不做介绍（或许有些会在后续其他部分（如验证、授权、Trace等）中加入）。此外，一些朋友找我要demo的源码，我会在后续一齐上传到github。而这几篇中的内容，完全可以通过分享出来的code和配置自行构建，因此就不贴出来了=>已经贴出来，请点击下载。

示例代码

　　Click here => 点我下载

参考资料

jesse（腾飞），《.NET Core开源网关 - Ocelot 中文文档》

catcher wong，《Building API Gateway Using Ocelot In ASP.NET Core - QoS (Quality of Service)》

focus-lei，《.NET Core在Ocelot网关中统一配置Swagger》

Ocelot官方文档：http://ocelot.readthedocs.io/en/latest/index.html

作者：周旭龙

出处：http://edisonchou.cnblogs.com

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