前言
上篇文章介绍了如何实现gRPC负载均衡，但目前官方只提供了pick_first和round_robin两种负载均衡策略，轮询法round_robin不能满足因服务器配置不同而承担不同负载量，这篇文章将介绍如何实现自定义负载均衡策略--加权随机法。
加权随机法可以根据服务器的处理能力而分配不同的权重，从而实现处理能力高的服务器可承担更多的请求，处理能力低的服务器少承担请求。
自定义负载均衡策略
gRPC提供了V2PickerBuilder和V2Picker接口让我们实现自己的负载均衡策略。
type V2PickerBuilder interface {
Build(info PickerBuildInfo) balancer.V2Picker
}
V2PickerBuilder接口：创建V2版本的子连接选择器。
Build方法：返回一个V2选择器，将用于gRPC选择子连接。
type V2Picker interface {
Pick(info PickInfo) (PickResult, error)
}
V2Picker 接口：用于gRPC选择子连接去发送请求。
Pick方法：子连接选择
问题来了，我们需要把服务器地址的权重添加进去，但是地址resolver.Address并没有提供权重的属性。官方给的答复是：把权重存储到地址的元数据metadata中。
// attributeKey is the type used as the key to store AddrInfo in the Attributes
// field of resolver.Address.
type attributeKey struct{}
// AddrInfo will be stored inside Address metadata in order to use weighted balancer.
type AddrInfo struct {
Weight int
}
// SetAddrInfo returns a copy of addr in which the Attributes field is updated
// with addrInfo.
func SetAddrInfo(addr resolver.Address, addrInfo AddrInfo) resolver.Address {
addr.Attributes = attributes.New()
addr.Attributes = addr.Attributes.WithValues(attributeKey{}, addrInfo)
return addr
}
// GetAddrInfo returns the AddrInfo stored in the Attributes fields of addr.
func GetAddrInfo(addr resolver.Address) AddrInfo {
v := addr.Attributes.Value(attributeKey{})
ai, _ := v.(AddrInfo)
return ai
}
定义AddrInfo结构体并添加权重Weight属性，Set方法把Weight存储到resolver.Address中，Get方法从resolver.Address获取Weight。
解决权重存储问题后，接下来我们实现加权随机法负载均衡策略。
首先实现V2PickerBuilder接口，返回子连接选择器。
func (*rrPickerBuilder) Build(info base.PickerBuildInfo) balancer.V2Picker {
grpclog.Infof("weightPicker: newPicker called with info: %v", info)
if len(info.ReadySCs) == 0 {
return base.NewErrPickerV2(balancer.ErrNoSubConnAvailable)
}
var scs []balancer.SubConn
for subConn, addr := range info.ReadySCs {
node := GetAddrInfo(addr.Address)
if node.Weight <= 0 {
node.Weight = minWeight
} else if node.Weight > 5 {
node.Weight = maxWeight
}
for i := 0; i < node.Weight; i++ {
scs = append(scs, subConn)
}
}
return &rrPicker{
subConns: scs,
}
}
加权随机法中，我使用空间换时间的方式，把权重转成地址个数（例如addr1的权重是3，那么添加3个子连接到切片中；addr2权重为1，则添加1个子连接；选择子连接时候，按子连接切片长度生成随机数，以随机数作为下标就是选中的子连接），避免重复计算权重。考虑到内存占用，权重定义从1到5权重。
接下来实现子连接的选择，获取随机数，选择子连接
type rrPicker struct {
subConns []balancer.SubConn
mu sync.Mutex
}
func (p *rrPicker) Pick(balancer.PickInfo) (balancer.PickResult, error) {
p.mu.Lock()
index := rand.Intn(len(p.subConns))
sc := p.subConns[index]
p.mu.Unlock()
return balancer.PickResult{SubConn: sc}, nil
}
关键代码完成后，我们把加权随机法负载均衡策略命名为weight，并注册到gRPC的负载均衡策略中。
// Name is the name of weight balancer.
const Name = "weight"
// NewBuilder creates a new weight balancer builder.
func newBuilder() balancer.Builder {
return base.NewBalancerBuilderV2(Name, &rrPickerBuilder{}, base.Config{HealthCheck: false})
}
func init() {
balancer.Register(newBuilder())
}
完整代码weight.go
最后，我们只需要在服务端注册服务时候附带权重，然后客户端在服务发现时把权重Set到resolver.Address中，最后客户端把负载论衡策略改成weight就完成了。
//SetServiceList 设置服务地址
func (s *ServiceDiscovery) SetServiceList(key, val string) {
s.lock.Lock()
defer s.lock.Unlock()
//获取服务地址
addr := resolver.Address{Addr: strings.TrimPrefix(key, s.prefix)}
//获取服务地址权重
nodeWeight, err := strconv.Atoi(val)
if err != nil {
//非数字字符默认权重为1
nodeWeight = 1
}
//把服务地址权重存储到resolver.Address的元数据中
addr = weight.SetAddrInfo(addr, weight.AddrInfo{Weight: nodeWeight})
s.serverList[key] = addr
s.cc.UpdateState(resolver.State{Addresses: s.getServices()})
log.Println("put key :", key, "wieght:", val)
}
客户端使用weight负载均衡策略
func main() {
r := etcdv3.NewServiceDiscovery(EtcdEndpoints)
resolver.Register(r)
// 连接服务器
conn, err := grpc.Dial(
fmt.Sprintf("%s:///%s", r.Scheme(), SerName),
grpc.WithBalancerName("weight"),
grpc.WithInsecure(),
)
if err != nil {
log.Fatalf("net.Connect err: %v", err)
}
defer conn.Close()
运行效果：
运行服务1，权重为1
运行服务2，权重为4
运行客户端
查看前50次请求在服务1和服务器2的负载情况。服务1分配了9次请求，服务2分配了41次请求，接近权重比值。
断开服务2，所有请求流向服务1
以权重为4，重启服务2，请求以加权随机法流向两个服务器
总结
本篇文章以加权随机法为例，介绍了如何实现gRPC自定义负载均衡策略，以满足我们的需求。
源码地址：https://github.com/Bingjian-Zhu/etcd-example