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go语言实现一个简单的简单网关

网关=反向代理+负载均衡+各种策略，技术实现也有多种多样，有基于 nginx 使用 lua 的实现，比如 openresty、kong；也有基于 zuul 的通用网关；还有就是 golang 的网关，比如 tyk。

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这篇文章主要是讲如何基于 golang 实现一个简单的网关。

转自： troy.wang/docs/golang/posts/golang-gateway/

整理：go语言钟文文档:

启动两个后端 web 服务（代码）

这里使用命令行工具进行测试

具体代码

直接使用基础库 httputil 提供的NewSingleHostReverseProxy即可，返回的reverseProxy对象实现了serveHttp方法，因此可以直接作为 handler。

具体代码

director中定义回调函数，入参为*http.Request，决定如何构造向后端的请求，比如 host 是否向后传递，是否进行 url 重写，对于 header 的处理，后端 target 的选择等，都可以在这里完成。

director在这里具体做了：

modifyResponse中定义回调函数，入参为*http.Response，用于修改响应的信息，比如响应的 Body，响应的 Header 等信息。

最终依旧是返回一个ReverseProxy，然后将这个对象作为 handler 传入即可。

参考 2.2 中的NewSingleHostReverseProxy，只需要实现一个类似的、支持多 targets 的方法即可，具体实现见后面。

作为一个网关服务，在上面 2.3 的基础上，需要支持必要的负载均衡策略，比如：

随便 random 一个整数作为索引，然后取对应的地址即可，实现比较简单。

具体代码

使用curIndex进行累加计数，一旦超过 rss 数组的长度，则重置。

具体代码

轮询带权重，如果使用计数递减的方式，如果权重是5,1,1那么后端 rs 依次为a,a,a,a,a,b,c,a,a,a,a…，其中 a 后端会瞬间压力过大；参考 nginx 内部的加权轮询，或者应该称之为平滑加权轮询，思路是：

后端真实节点包含三个权重：

操作步骤：

具体代码

一致性 hash 算法，主要是用于分布式 cache 热点/命中问题；这里用于基于某 key 的 hash 值，路由到固定后端，但是只能是基本满足流量绑定，一旦后端目标节点故障，会自动平移到环上最近的那么个节点。

实现：

具体代码

每一种不同的负载均衡算法，只需要实现添加以及获取的接口即可。

然后使用工厂方法，根据传入的参数，决定使用哪种负载均衡策略。

具体代码

作为网关，中间件必不可少，这类包括请求响应的模式，一般称作洋葱模式，每一层都是中间件，一层层进去，然后一层层出来。

中间件的实现一般有两种，一种是使用数组，然后配合 index 计数；一种是链式调用。

具体代码

WebSocket+SLB（负载均衡）会话保持解决重连问题

写在最前面：由于现在游戏基本上采用全球大区的模式，全球玩家在同一个大区进行游戏，传统的单服模式已经不能够满足当前的服务需求，所以现在游戏服务器都在往微服务架构发展。当前我们游戏也是利用微服务架构来实现全球玩家同服游戏。

玩家每次断线（包括切换网络/超时断线）后应该会重新连接服务器，重连成功的话可以继续当前情景继续游戏，但是之前写的底层重连机制一直不能生效，导致每次玩家断线后重连都失败，要从账号登陆开始重新登陆，该文章写在已经定位了重连问题是由SLB引起后，提出的解决方案。

每次重连后，客户端向SLB发送建立连接，SLB都会重新分配一个网关节点，导致客户端连接到其他网关，重连失败。

会话保持的作用是什么？

开启SLB会话保持功能后，SLB会记录客户端的IP地址，在一定时间内，自动将同一个IP的连接转发到上次连接的网关。

在网络不稳定的情况下，游戏容易心跳或者发包超时，开启会话保持，能解决大部分情况下的重连问题。

但是在切换网络的时候，手机网络从Wifi切换成4G，自身IP会变，这时候连接必定和服务器断开，需要重新建立连接。由于IP已经变化，SLB不能识别到是同一个客户端发出的请求，会将连接转发到其他网关节点。所以使用TCP连接的情况下，SLB开启会话保持并不能解决所有的重连问题。

另外某些时刻，手机频繁开启和断开WI-FI，有时候可能不会断开网络，这并不是因为4G切换WI-FI时网络没断开，从4G切换到Wi-Fi网络，因为IP变了，服务器不能识别到新的IP，连接肯定是断开的。这时候网络没断开，主要是因为现在智能手机会对4G和Wi-Fi网络做个权重判断，当Wi-Fi网络频繁打开关闭时，手机会判断Wi-Fi网络不稳定，所有流量都走4G。所以网络没断开是因为一直使用4G连接，才没有断开。想要验证，只需要切换Wi-Fi时，把4G网络关闭，这样流量就必定走Wi-Fi。

上面说过，四层的TCP协议主要是基于IP来实现会话保持。但是切换网络的时候客户端的IP会变。所以要解决切换网络时的重连问题，只有两个方法：1. 当客户端成功连接网关节点后，记录下网关节点的IP，下次重连后不经过SLB，直接向网关节点发送连接请求。2.使用 SLB的七层（HTTP）转发服务。

当客户端经过SLB将连接转发到网关时，二次握手验证成功后向客户端发送自己节点的IP，这样客户端下次连接的时候就能直接连接网关节点。但是这样会暴露网关的IP地址，为安全留下隐患。

如果不希望暴露网关的IP地址，就需要增加一层代理层，SLB将客户端请求转发到代理层，代理层再根据客户端带有的key，转发到正确的网关节点上。增加一层代理层，不仅会增加请求的响应时间，还会增加整体框架的复杂度。

阿里云的七层SLB会话保持服务，主要是基于cookie的会话保持。客户端在往服务器发送HTTP请求后，服务器会返回客户端一个Response，SLB会在这时候，将经过的Response插入或者重写cookie。客户端获取到这个cookie，下次请求时会带上cookie，SLB判断Request的Headers里面有cookie，就将连接转发到之前的网关节点。

HTTP是短链接，我们游戏是长连接，所以用HTTP肯定不合适。但是可以考虑基于HTTP的WebSocket。

什么是WebSocket？

WSS（Web Socket Secure）是WebSocket的加密版本。

SLB对WebSocket的支持

查看阿里云SLB文档对WS的支持，说明SLB是支持WS协议的，并且SLB对于WS无需配置，只需要选用HTTP监听时，就能够转发WS协议。说明WS协议在SLB这边看来就是一个HTTP，这样WS走的也是七层的转发服务。只要SLB能够正常识别WS握手协议里Request的cookie和正常识别服务器返回的Response并且往里面插入cookie，就可以利用会话保持解决重连问题。

Go语言实现WS服务器有两种方法，一种是利用golang.org/x/net下的websocket包，另外一种方法就是自己解读Websocket协议来实现，由于WS协议一样是基于TCP协议之上，完全可以通过监听TCP端口来实现。

客户端发送Request消息

服务器返回Response消息

其中服务器返回的Sec-WebSocket-Accept字段，主要是用于客户端需要验证服务器是否支持WS。RFC6455文档中规定，在WebSocket通信协议中服务端为了证实已经接收了握手，它需要把两部分的数据合并成一个响应。一部分信息来自客户端握手的Sec-WebSocket-Keyt头字段：Sec-WebSocket-Key: dGhlIHNhbXBsZSBub25jZQ==。对于这个字段，服务端必须得到这个值（头字段中经过base64编码的值减去前后的空格）并与GUID"258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11"组合成一个字符串，这个字符串对于不懂WebSocket协议的网络终端来说是不能使用的。这个组合经过SHA-1掩码，base64编码后在服务端的握手中返回。如果这个Sec-WebSocket-Accept计算错误浏览器会提示：Sec-WebSocket-Accept dismatch

如果返回成功，Websocket就会回调onopen事件

游戏服务器的使用的TCP协议，是在协议的包头使用4Byte来声明本协议长度，然后将协议一次性发送。但是在WS协议是通过Frame形式发送的，会将一条消息分为几个frame，按照先后顺序传输出去。这样做会有几个好处：

websocket的协议格式：

参数说明如下：

阿里云的SLB开启HTTP监听后，会检查过往的Request和Response请求，收到服务器返回的Response后，会往Response插入一个Cookie

客户端收到服务器的Response后，可以在Header中查到有个“Set-Cookie”字段，里面是SLB插入的Cookie值

客户端断开连接后，下次发送请求需要往Headers插入Cookie字段

分别在阿里云的两台ECS实例上部署WS服务器，打开8000端口，开启一个SLB服务，SLB服务选择HTTP方式监听，并且打开会话保持功能，Cookie处理方式选择植入Cookie。Demo服务器没有做HTTP健康监听的处理，健康检查这块可以先关掉。

在两台ECS上启动WS服务器，然后本地运行客户端，分别测试两台服务器是否能正常连接，测试完毕后，测试SLB能否正常工作。服务器和SLB都正常的情况下，运行客户端，客户端会得到以下结果

收到的三次Cookie都相同，说明Cookie是有正常植入工作的，并且三次都被SLB正确抓取了。

收到的三次serverId也都是同样的值，说明三次都是同一个ECS上的服务器响应。

至此，验证成功。

Websocket+SLB会话保持能够解决超时重连和切换网络时重连的问题。

参考：

阿里云会话保持

解答Wi-Fi与4G网络切换的困惑

WebSocket的实现原理

阿里云SLB对WebSocket的支持

HTTP Headers和Cookie

Go微服务--常见的微服务框架

近几年诞生了很多微服务框架，比如JAVA的Spring Cloud、Dubbo;Golang的GoKit和GoMicro以及NodeJs的Seneca。几乎每种主流语言都有其对应的微服务框架。

Go在微服务框架中有其独特的优势，至于优势在哪，自行google。

1、GoKit框架

这是一个工具包的集合，可以帮助攻城狮构建强大、可靠和可维护的微服务。提供了用于实现系统监控和弹性模式组件的库，例如日志、跟踪、限流、熔断等。

基于这个框架的应用程序架构由三个主要的部分组成：

传输层：用于网络通信，服务通常使用HTTP或者gRPC等网络传输协议，或者使用NATS等发布订阅系统相互通信。

接口层：是服务器和客户端的基本构建块。每个对外提供的接口方法都会定义为一个Endpoint，一遍在服务器和客户端之间进行网络通信，每个端点使用传输层通过HTTP或gRPC等具体通信模式对外提供服务

服务成：具体的业务逻辑实现

2、GoMicro框架

这是一个基于Go语言实现的插件化RPC微服务框架。提供了服务发现、负载均衡、同步传输、异步通信以及事件驱动等机制，尝试简化分布式系统之间的通信，让开发者更专注于自身业务逻辑的开发。

GoMicro的设计哲学是可插拔的架构理念，提供了可快速构建系统的组件，并且可以根据自身的需求对GoMicro提供的默认实现进行定制。所有插件都可在仓库github.com/micro/go-plugins 中找到。

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