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使用Ocelot、IdentityServer4、Spring Cloud Eureka搭建微服务网关：Step by Step（一）

由 落爺英雄遲暮 提交于 2020-08-05 04:02:30
网上这部分的文章和资料很多，有一篇非常不错的文章（《 Net Core 基于Ocelot＋IdentityServer4＋Eureka的搭建高性能网关介绍》），也介绍了这个内容，我也是参考了其中的某些步骤，一步一步演练下来，感觉.NET Core在微服务生态方面也是越来越成熟，功能也越来越强大。因此，我也撰写记录一下整个步骤，通过Step by Step的形式，加上一些注解，以及对于一些遇到的坑的描述，将整个实践过程记录下来，以便帮到有需要的读者，也为自己的学习做个记录。我不会再在概念性的问题上多费笔墨，比如什么是API网关、Ocelot、IdentityServer4、Eureka又是什么之类的问题，我不会做过多的说明，我会争取用最简单快捷的方式，将相关的实践内容描述清楚，虽然本文的标题后面加了一个“（一）”的字样，代表还会有后续的文章，因为我觉得一篇估计讲不完。

案例场景

在我之前写的《 .NET Core中Ocelot的使用》系列文章中，我设计了一个场景，同时涉及了两个微服务的RESTful API，当时使用两个微服务，不仅是为了介绍API网关的主要功能，而且还引入了服务发现的内容，因此，使用两个微服务来演示会比较合理。当然，今天我们已经学习过API网关和服务发现的基本知识了，我就进一步将案例场景简化，我们只做一个API：Countries API，在这个API中，会有两个API端点（API Endpoint）：
  • GET /api/countries：获取世界上所有国家的名称（Name）以及它们的代码（Code）
  • GET /api/countries/{code}：通过国家代码，获取国家的信息
当这两个API被调用时，会从countries.json文件中读入数据并返回结果。countries.json文件的内容大致如下： 
[
  {
    "name": "Afghanistan",
    "code": "AF"
  },
  {
    "name": "Albania",
    "code": "AL"
  }
  // ......
]
非常简单。下面我们就一步步地实现整个微服务网关的基础架构。

Step 1：实现Countries API

新建ASP.NET Core API应用程序，在Linux或者MacOS下，可以使用dotnet new命令行创建，在Windows下，也可以使用Visual Studio自带的项目模板（需要安装ASP.NET Core Workload）创建。然后新建Countries控制器，代码如下： 
[Route("api/[controller]")]
[ApiController]
public class CountriesController : ControllerBase
{
    private readonly ILogger logger;

    public CountriesController(ILogger<CountriesController> logger) => this.logger = logger;

    private static readonly Lazy<List<Country>> countries = new Lazy<List<Country>>(() 
        => JsonConvert.DeserializeObject<List<Country>>(System.IO.File.ReadAllText("countries.json")));

    [HttpGet]
    public IEnumerable<Country> Get() => countries.Value;

    [HttpGet("{code}")]
    public IEnumerable<Country> GetByCode(string code) => countries.Value.Where(c => string.Equals(c.Code, code, StringComparison.InvariantCultureIgnoreCase));
}
按需设置launchSettings.json文件，设置侦听端口和启动方式。这里我选择命令行方式，侦听5001端口，启动项目，使用curl对API进行测试： image

Step 2：使用Identity Server 4提供认证服务

新建一个新的ASP.NET Core MVC应用程序，将其作为API的认证机构（Authentication Authority）。你也可以根据需要使用ASP.NET Core API或者空的ASP.NET Core项目作为基础来开发这个认证机构服务，不过为了今后的进一步介绍，我这里选择MVC作为项目模板。在这个项目中，添加对IdentityServer4这一NuGet包的依赖，然后对Startup.cs进行以下修改。 首先，在Startup.cs中加入如下方法，对API资源、访问API的客户端以及认证资源进行配置： 
private static IEnumerable<ApiResource> GetApis()
    => new[]
    {
        new ApiResource("country_code_api", "Country Code API")
    };

private static IEnumerable<Client> GetClients()
    => new[]
    {
        new Client
        {
            ClientId = "country_api_client",
            AllowedGrantTypes = GrantTypes.ClientCredentials,
            ClientSecrets =
            {
                new Secret("abcdef".Sha256())
            },
            AllowedScopes = { "country_code_api" }
        }
    };

private static IEnumerable<IdentityResource> GetIdentityResources()
    => new IdentityResource[]
    {
        new IdentityResources.OpenId(),
        new IdentityResources.Profile()
    };
然后，在ConfigureServices方法中，加入对Identity Server 4的配置： 
public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{
    services.Configure<CookiePolicyOptions>(options =>
    {
        // This lambda determines whether user consent for non-essential cookies is needed for a given request.
        options.CheckConsentNeeded = context => true;
        options.MinimumSameSitePolicy = SameSiteMode.None;
    });

    services.AddIdentityServer()
        .AddDeveloperSigningCredential()
        .AddInMemoryIdentityResources(GetIdentityResources())
        .AddInMemoryApiResources(GetApis())
        .AddInMemoryClients(GetClients());


    services.AddMvc().SetCompatibilityVersion(CompatibilityVersion.Version_2_2);
}
最后，在Configure方法中，启用Identity Server 4： 
public void Configure(IApplicationBuilder app, IHostingEnvironment env)
{
    if (env.IsDevelopment())
    {
        app.UseDeveloperExceptionPage();
    }
    else
    {
        app.UseExceptionHandler("/Error");
    }

    app.UseStaticFiles();
    app.UseCookiePolicy();
    app.UseIdentityServer();
    app.UseMvc();
}
同样，根据需要修改launchSettings.json文件，然后启动该项目，可以通过 http://localhost:5000/.well-known/openid-configuration这一端点来获得OpenID配置的元数据： image

Step 3：使用Identity Server 4认证服务对API访问进行身份认证

接下来，修改Countries API，使其使用上面的Identity Server进行API访问认证。修改Countries API项目的Startup.cs文件中的ConfigureServices和Configure方法，加入以下代码： 
public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{
    services.AddMvc().SetCompatibilityVersion(CompatibilityVersion.Version_2_2);
    services.AddAuthentication("Bearer")
        .AddJwtBearer("Bearer", options =>
        {
            options.Authority = "http://localhost:5000";
            options.RequireHttpsMetadata = false;
            options.Audience = "country_code_api";
        });
}

public void Configure(IApplicationBuilder app, IHostingEnvironment env)
{
    if (env.IsDevelopment())
    {
        app.UseDeveloperExceptionPage();
    }
    app.UseAuthentication();
    app.UseMvc();
}
在上面的方法中，通过options.Authority属性设置认证机构为我们的Identity Server的地址，然后再在ContriesController上添加Authorize特性，表示Controller需要身份认证： 
[Route("api/[controller]")]
[ApiController]
[Authorize]
public class CountriesController : ControllerBase
{
    // ...
}
此时启动Identity Server，然后重启Contries API项目，再次使用curl测试，发现请求已经返回401 Unauthorized状态： image 因为我们没有提供任何Access Token，所以也就无法访问Countries API。目前我们使用的访问方式还是最简单的Client Credentials，后面我们会使用Password的方式来改造我们的认证形式，以实现用户注册、认证等应用场景。现在，我们新建一个控制台应用程序，在这个控制台应用程序上，添加IdentityModel的NuGet依赖项，然后使用下面的代码访问Countries API： 
static async Task Main(string[] args)
{
    using (var client = new HttpClient())
    {
        // IdentityModel为HttpClient提供了基于认证模型的API扩展
        // 获取Access Token
        var discoResponse = await client.GetDiscoveryDocumentAsync("http://localhost:5000");
        if (discoResponse.IsError)
        {
            Console.WriteLine(discoResponse.Error);
            return;
        }

        var tokenResponse = await client.RequestClientCredentialsTokenAsync(new ClientCredentialsTokenRequest
        {
            Address = discoResponse.TokenEndpoint,
            ClientId = "country_api_client",
            ClientSecret = "abcdef",
            Scope = "country_code_api"
        });

        if (tokenResponse.IsError)
        {
            Console.WriteLine(tokenResponse.Error);
            return;
        }

        // 输出获取Access Token的API返回结果
        Console.WriteLine(tokenResponse.Json);

        // 在HttpClient上设置Access Token
        client.SetBearerToken(tokenResponse.AccessToken);

        // 调用API并返回结果
        var response = await client.GetAsync("http://localhost:5001/api/countries/cn");
        Console.WriteLine(response.IsSuccessStatusCode ?
            $"{response.StatusCode} {await response.Content.ReadAsStringAsync()}" : response.StatusCode.ToString());
    }
}
运行后可以看到，程序可以输出正确结果： image

小结

本文以最快速的方式展示了如何让ASP.NET Core Web API基于Identity Server 4实现身份认证，我们暂时还没有引入Ocelot API网关，也没有引入API访问授权、用户注册与登录等等内容，这些都会在后续文章中一步步介绍。由于牵涉的内容真的非常多，文章没有办法把所有细节内容一一解释完整，因此如果在阅读上存在疑惑，请在文章下方留言，我会一一回复。下一讲会介绍如何在Ocelot API网关上整合Identity Server 4的认证服务。 以下是本文所描述的场景的UML时序图，供参考： [plantuml] @startuml IdsSample_Chapter1_Sequence actor ClientApp ClientApp -> IdentityServer: getAccessToken IdentityServer --> ClientApp: accessToken ClientApp -> CountriesAPI: getCountriesByCode(countryCode, accessToken) CountriesAPI -> IdentityServer: authenticate(accessToken) IdentityServer --> CountriesAPI: success CountriesAPI -> CountriesAPI: findCountriesByCode(countryCode) CountriesAPI --> ClientApp: countries @enduml [/plantuml]
标签
ASP.NET Core
openid
httpclient
curl
.NET Core
plantuml
eureka
Spring Cloud
nuget
ocelot
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