一、簡(jiǎn)介
1. 是什么
- Spring Cloud Ribbon是基于Netflix Ribbon實(shí)現(xiàn)的一套客戶端負(fù)載均衡的工具。
- 簡(jiǎn)單的說(shuō),Ribbon是Netflix發(fā)布的開源項(xiàng)目,主要功能是提供客戶端的軟件負(fù)載均衡算法和服務(wù)調(diào)用。
- 官方文檔
- 目前已進(jìn)入維護(hù)狀態(tài),以后可以通過(guò)Open Feign作為替代方案
- 負(fù)載均衡+RestTemplate,實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡調(diào)用
2. 負(fù)載均衡
- 負(fù)載均衡(Load Balance,LB),即將用戶的請(qǐng)求平攤到多個(gè)服務(wù)上,從而達(dá)到系統(tǒng)的高可用(HA)
- 負(fù)載均衡分為兩種方案:集中式LB、進(jìn)程內(nèi)LB
2.1 集中式LB
- 即服務(wù)方和消費(fèi)方之間使用獨(dú)立的LB設(shè)施,由該設(shè)備負(fù)責(zé)把訪問(wèn)請(qǐng)求通過(guò)某種策略轉(zhuǎn)發(fā)至服務(wù)提供方。
- 比如說(shuō)Nginx、Gateway、zuul等
2.2 進(jìn)程內(nèi)LB
- 負(fù)載均衡的算法集成到消費(fèi)方,消費(fèi)方在注冊(cè)中心中獲取可用地址,然后通過(guò)LB算法選擇出一個(gè)合適的服務(wù)器。
- Ribbon就屬于進(jìn)程內(nèi)LB,它只是一個(gè)類庫(kù),集成于消費(fèi)方進(jìn)程,消費(fèi)方通過(guò)它來(lái)獲取到服務(wù)方提供的地址。
二、實(shí)驗(yàn)
Ribbon集成在spring-cloud-starter-netflix-eureka-client中,可以參考eureka的使用。在此基礎(chǔ)上簡(jiǎn)單修改一下,就可以完成服務(wù)調(diào)用及負(fù)載均衡
1. RestTemplate
- 官網(wǎng)
- 通過(guò)RestTemplate,可以實(shí)現(xiàn)HttpClient的功能,只需要給它提供一個(gè)url及返回類型,即可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程方法調(diào)用。
1.1 加入到IOC容器
首先,將其加入到IOC容器中。@LoadBalanced表示開啟負(fù)載均衡。
@Configuration
public class ApplicationContextConfig {
@Bean
@LoadBalanced
public RestTemplate restTemplate() {
return new RestTemplate();
}
}
1.2 RestTemplate 遠(yuǎn)程調(diào)用
@Slf4j
@RestController
@RequestMapping("/order")
public class OrderController {
@Autowired
RestTemplate restTemplate; // 在ioc容器中獲取
@Value("${payment.url}")
String paymentUrl; // 遠(yuǎn)程調(diào)用的URL,保存在配置文件中,解耦
@GetMapping("/payment/get/{id}")
public CommonResult<Payment> getPaymentById(@PathVariable("id") Long id) {
CommonResult<Payment> result = restTemplate.getForObject(paymentUrl + "/payment/get/" + id, CommonResult.class); // get方法調(diào)用,并且返回封裝成 CommonResult 類型
log.info("Order 查詢 Payment,id:" + id);
return result;
}
}
也可以使用getForEntity()方法,獲取整個(gè)響應(yīng),自己在響應(yīng)中獲取想要的內(nèi)容。
@GetMapping("/payment/getEntity/{id}")
public CommonResult<Payment> getPaymentEntityById(@PathVariable("id") Long id) {
ResponseEntity<CommonResult> entity = restTemplate.getForEntity(paymentUrl + "/payment/get/" + id, CommonResult.class);
log.info("獲取到的信息是:" + entity.toString());
log.info("獲取到的StatusCode是:" + entity.getStatusCode());
log.info("獲取到的StatusCodeValue是:" + entity.getStatusCodeValue());
log.info("獲取到的Headers是:" + entity.getHeaders());
if (entity.getStatusCode().is2xxSuccessful()) {
log.info("查詢成功:" + id);
return entity.getBody();
} else {
log.info("查詢失?。? + id);
return new CommonResult<>(CommonResult.FAIlURE, "查詢失敗");
}
}
如果使用post方法,就將get改成post就好了。
1.3 配置文件
url,可以寫具體的地址,表示直接調(diào)用該地址;也可以寫在eureka的服務(wù)名,首先在eureka中獲取該服務(wù)的所有地址,再通過(guò)LB選擇一個(gè)。
payment: url: "http://CLOUD-PAYMENT-SERVICE"
2. LoadBalancer
上面通過(guò)@LoadBalanced開啟了負(fù)載均衡。默認(rèn)使用輪詢算法,也可以修改成其他算法。
Class | 算法 |
---|---|
com.netflix.loadbalancer.RoundRobinRule | 輪詢,默認(rèn)算法 |
com.netflix.loadbalancer.RandomRule | 隨機(jī)算法,通過(guò)產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)選擇服務(wù)器 |
com.netflix.loadbalancer.RetryRule | 先按照RoundRobinRule的策略獲取服務(wù),如果獲取服務(wù)失敗則在指定時(shí)間內(nèi)會(huì)進(jìn)行重試,獲取可用的服務(wù) |
WeightedResponseTimeRule | 對(duì)RoundRobinRule的擴(kuò)展,響應(yīng)速度越快的實(shí)例選擇權(quán)重越大,越容易被選擇 |
BestAvailableRule | 會(huì)先過(guò)濾掉由于多次訪問(wèn)故障而處于斷路器跳閘狀態(tài)的服務(wù),然后選擇一個(gè)并發(fā)量最小的服務(wù) |
AvailabilityFilteringRule | 先過(guò)濾掉故障實(shí)例,再選擇并發(fā)較小的實(shí)例 |
ZoneAvoidanceRule | 默認(rèn)規(guī)則,復(fù)合判斷server所在區(qū)域的性能和server的可用性選擇服務(wù)器 |
2.1 修改負(fù)載均衡算法
如果想讓該算法只針對(duì)某個(gè)服務(wù),則不能將其放在ComponentScan夠得到的地方,否則會(huì)修改所有服務(wù)的負(fù)載均衡算法。因此,最好在外面再新建一個(gè)package,用來(lái)放這個(gè)LB
@Configuration
public class MyRule {
@Bean
public IRule rule() {
return new RandomRule();
}
}
在主啟動(dòng)類上,標(biāo)識(shí)一下服務(wù)與算法直接的映射關(guān)系
@SpringBootApplication
@EnableEurekaClient
@RibbonClient(name = "CLOUD-PAYMENT-SERVICE", configuration = MyRule.class)
public class OrderApplication80 {
public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(OrderApplication80.class, args);
}
}
如果嫌這種方法麻煩,也可以使用配置文件的方法
CLOUD-PAYMENT-SERVICE: # 服務(wù)名稱
ribbon:
NFLoadBalancerRuleClassName: com.netflix.loadbalancer.RandomRule # 算法選擇
3. 負(fù)載均衡算法源碼
以默認(rèn)的RoundRobinRule作為閱讀的源碼,其他的源碼基本上很類似,只是修改的選擇服務(wù)器的代碼。
- RoundRobinRule父類為AbstractLoadBalancerRule,AbstractLoadBalancerRule實(shí)現(xiàn)了接口IRule
3.1 IRule
public interface IRule {
Server choose(Object var1); // 選擇服務(wù)器,最重要的方法
void setLoadBalancer(ILoadBalancer var1);
ILoadBalancer getLoadBalancer();
}
3.2 AbstractLoadBalancerRule
基本沒什么作用,只是將公共的部分提取了出來(lái)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。
public abstract class AbstractLoadBalancerRule implements IRule, IClientConfigAware {
private ILoadBalancer lb; // ILoadBalancer接口,主要的功能就是獲取當(dāng)前服務(wù)器的狀態(tài)、數(shù)量等,為負(fù)載均衡算法提供計(jì)算的參數(shù)
public AbstractLoadBalancerRule() {
}
public void setLoadBalancer(ILoadBalancer lb) {
this.lb = lb;
}
public ILoadBalancer getLoadBalancer() {
return this.lb;
}
}
3.3 RoundRobinRule
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),就是通過(guò)一個(gè)計(jì)數(shù)器,實(shí)現(xiàn)了輪詢
public class RoundRobinRule extends AbstractLoadBalancerRule {
private AtomicInteger nextServerCyclicCounter; // 原子類,用來(lái)保存一個(gè)計(jì)數(shù),記錄現(xiàn)在輪詢到哪了
private static final boolean AVAILABLE_ONLY_SERVERS = true;
private static final boolean ALL_SERVERS = false;
private static Logger log = LoggerFactory.getLogger(RoundRobinRule.class);
public RoundRobinRule() {
this.nextServerCyclicCounter = new AtomicInteger(0); // 初始化
}
public RoundRobinRule(ILoadBalancer lb) { // 設(shè)置LoadBalancer
this();
this.setLoadBalancer(lb);
}
public Server choose(ILoadBalancer lb, Object key) { // 最重要的方法,選擇服務(wù)器并返回
// 下面貼出來(lái)
}
private int incrementAndGetModulo(int modulo) { // 對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行修改,并返回一個(gè)選擇值,是輪詢算法的實(shí)現(xiàn)
// 下面貼出來(lái)
}
public Server choose(Object key) { // 接口的方法,在該類中調(diào)用了另一個(gè)方法實(shí)現(xiàn)
return this.choose(this.getLoadBalancer(), key);
}
public void initWithNiwsConfig(IClientConfig clientConfig) {}
}
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),該方法就是根據(jù)目前的狀態(tài),選擇一個(gè)服務(wù)器返回。
public Server choose(ILoadBalancer lb, Object key) {
if (lb == null) { // 如果沒有LoadBalancer,那就不白費(fèi)功夫了
log.warn("no load balancer");
return null;
} else {
Server server = null;
int count = 0;
while(true) {
if (server == null && count++ < 10) { // 嘗試十次,如果還找不到server就放棄了
List<Server> reachableServers = lb.getReachableServers(); // 通過(guò)LB獲取目前所有可獲取的服務(wù)器
List<Server> allServers = lb.getAllServers(); // 獲取實(shí)際上的所有服務(wù)器
int upCount = reachableServers.size(); // 獲取目前可獲得的服務(wù)器數(shù)量
int serverCount = allServers.size(); // 所有服務(wù)器的數(shù)量,這是取余的除數(shù)
if (upCount != 0 && serverCount != 0) { // 如果目前有服務(wù)器且服務(wù)器可用
int nextServerIndex = this.incrementAndGetModulo(serverCount); // 最關(guān)鍵的選擇算法,將目前的的服務(wù)器數(shù)量放進(jìn)去,返回一個(gè)選擇的號(hào)碼
server = (Server)allServers.get(nextServerIndex); // 根據(jù)下標(biāo)將服務(wù)器取出來(lái)
if (server == null) { // 如果取出來(lái)為空,表示目前不可用,則進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)
Thread.yield();
} else {
if (server.isAlive() && server.isReadyToServe()) { // 如果該服務(wù)器活著且可以被使用,則直接將其返回
return server;
}
server = null;
}
continue;
}
log.warn("No up servers available from load balancer: " + lb);
return null;
}
if (count >= 10) {
log.warn("No available alive servers after 10 tries from load balancer: " + lb);
}
return server;
}
}
}
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),就是將目前的計(jì)數(shù)器+1取余,獲取一個(gè)下標(biāo),并返回。為了避免高并發(fā)的危險(xiǎn),采用CAS的方法進(jìn)行設(shè)置。
private int incrementAndGetModulo(int modulo) {
int current;
int next;
do {
current = this.nextServerCyclicCounter.get(); // 獲取當(dāng)前值
next = (current + 1) % modulo; // +1取余
} while(!this.nextServerCyclicCounter.compareAndSet(current, next)); // CAS,如果成功就返回,失敗就再來(lái)
return next;
}
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