SpringCloud Alibaba study-4-Ribbon和LoadBalancer (微服务负载均衡器)

1. 什么是Ribbon

目前主流的负载方案分为以下两种：

• 集中式负载均衡，在消费者和服务提供方中间使用独立的代理方式进行负载，有硬件的（比如 F5），也有软件的（比如 Nginx）。
• 客户端根据自己的请求情况做负载均衡，Ribbon 就属于客户端自己做负载均衡。

Spring Cloud Ribbon是基于Netflix Ribbon 实现的一套客户端的负载均衡工具，Ribbon客户端组件提供一系列的完善的配置，如超时，重试等。通过Load Balancer获取到服务提供的所有机器实例，Ribbon会自动基于某种规则(轮询，随机)去调用这些服务。Ribbon也可以实现我们自己的负载均衡算法。

1.1 客户端的负载均衡

例如spring cloud中的ribbon，客户端会有一个服务器地址列表，在发送请求前通过负载均衡算法选择一个服务器，然后进行访问，这是客户端负载均衡；即在客户端就进行负载均衡算法分配。

1.2 服务端的负载均衡

例如Nginx，通过Nginx进行负载均衡，先发送请求，然后通过负载均衡算法，在多个服务器之间选择一个进行访问；即在服务器端再进行负载均衡算法分配。

1.3 常见负载均衡算法

• 随机，通过随机选择服务进行执行，一般这种方式使用较少;
• 轮训，负载均衡默认实现方式，请求来之后排队处理;
• 加权轮训，通过对服务器性能的分型，给高配置，低负载的服务器分配更高的权重，均衡各个服务器的压力;
• 地址Hash，通过客户端请求的地址的HASH值取模映射进行服务器调度。 ip —>hash
• 最小链接数，即使请求均衡了，压力不一定会均衡，最小连接数法就是根据服务器的情况，比如请求积压数等参数，将请求分配到当前压力最小的服务器上。 最小活跃数

2. Nacos使用Ribbon

1. 依赖的引入
   注意：nacos的服务注册发现默认集成Ribbon，所以不需要单独引入Ribbon
   
2. 添加@LoadBalanced注解

 @Bean
    @LoadBalanced
    public RestTemplate restTemplate(RestTemplateBuilder builder) {
        RestTemplate restTemplate = builder.build();
        return  restTemplate;
    }

3. 然后就可以通过服务名调用服务了
   

3. 负载均衡策略

IRule：**这是所有负载均衡策略的父接口，里边的核心方法就是choose方法，用来选择一个服务实例。

AbstractLoadBalancerRule:AbstractLoadBalancerRule是一个抽象类，里边主要定义了一个ILoadBalancer，这里定义它的目的主要是辅助负责均衡策略选取合适的服务端实例。

RandomRule:看名字就知道，这种负载均衡策略就是随机选择一个服务实例，看源码我们知道，在RandomRule的无参构造方法中初始化了一个Random对象，然后在它重写的choose方法又调用了choose(ILoadBalancer lb, Object key)这个重载的choose方法，在这个重载的choose方法中，每次利用random对象生成一个不大于服务实例总数的随机数，并将该数作为下标所以获取一个服务实例。

RoundRobinRule:RoundRobinRule这种负载均衡策略叫做线性轮询负载均衡策略。这个类的choose(ILoadBalancer lb, Object key)函数整体逻辑是这样的：开启一个计数器count，在while循环中遍历服务清单，获取清单之前先通过incrementAndGetModulo方法获取一个下标，这个下标是一个不断自增长的数先加1然后和服务清单总数取模之后获取到的（所以这个下标从来不会越界），拿着下标再去服务清单列表中取服务，每次循环计数器都会加1，如果连续10次都没有取到服务，则会报一个警告No available alive servers after 10 tries from load balancer: XXXX。

RetryRule（在轮询的基础上进行重试）:看名字就知道这种负载均衡策略带有重试功能。首先RetryRule中又定义了一个subRule，它的实现类是RoundRobinRule，然后在RetryRule的
choose(ILoadBalancer lb, Object key)方法中，每次还是采用RoundRobinRule中的choose规则来选择一个服务实例，如果选到的实例正常就返回，如果选择的服务实例为null或者已经失效，则在失效时间deadline之前不断的进行重试（重试时获取服务的策略还是RoundRobinRule中定义的策略），如果超过了deadline还是没取到则会返回一个null。

WeightedResponseTimeRule（权重 —nacos的NacosRule ，Nacos还扩展了一个自己的基于配置的权重扩展）:WeightedResponseTimeRule是RoundRobinRule的一个子类，在WeightedResponseTimeRule中对RoundRobinRule的功能进行了扩展，
WeightedResponseTimeRule中会根据每一个实例的运行情况来给计算出该实例的一个权重，后在挑选实例的时候则根据权重进行挑选，这样能够实现更优的实例调用。WeightedResponseTimeRule中有一个名叫DynamicServerWeightTask的定时任务，默认情况下每隔30秒会计算一次各个服务实例的权重，权重的计算规则也很简单，如果一个服务的平均响应时间越短则权重越大，那么该服务实例被选中执行任务的概率也就越大。

ClientConfigEnabledRoundRobinRule:ClientConfigEnabledRoundRobinRule选择策略的实现很简单，内部定义了RoundRobinRule，choose方法还是采用了RoundRobinRule的choose方法，所以它的选择策略和RoundRobinRule的选择策略一致，不赘述。

BestAvailableRule:BestAvailableRule继承自ClientConfigEnabledRoundRobinRule，它在ClientConfigEnabledRoundRobinRule的基础上主要增加了根据loadBalancerStats中保存的服务实例的状态信息来过滤掉失效的服务实例的功能，然后顺便找出并发请求最小的服务实例来使用。然而loadBalancerStats有可能为null，如果loadBalancerStats为null，则BestAvailableRule将采用它的父类即

ClientConfigEnabledRoundRobinRule的服务选取策略（线性轮询）。

ZoneAvoidanceRule （默认规则，复合判断server所在区域的性能和server的可用性选择服务器。）:
ZoneAvoidanceRule是PredicateBasedRule的一个实现类，只不过这里多一个过滤条件，ZoneAvoidanceRule中的过滤条件是以ZoneAvoidancePredicate为主过滤条件和以
AvailabilityPredicate为次过滤条件组成的一个叫做CompositePredicate的组合过滤条件，过滤成功之后，继续采用线性轮询(RoundRobinRule)的方式从过滤结果中选择一个出来。

AvailabilityFilteringRule（先过滤掉故障实例，再选择并发较小的实例）: 过滤掉一直连接失败的被标记为circuit tripped的后端Server，并过滤掉那些高并发的后端Server或者使用一个AvailabilityPredicate来包含过滤server的逻辑，其实就是检查status里记录的各个Server的运行状态。

4. 修改默认负载均衡策略

新建模块和测试方法

注意： 新建order-ribbon模块，最终的结构如下图：

测试方法：启动一个order-ribbon和三个stock-nacos,访问order-ribbon提供的接口即可；

4.1 配置类方式

1. 编写负载均衡策略配置文件

@Configuration
public class RibbonRandomRuleConfig {

    /**
     * 方法名一定要叫 iRule()
     */
    @Bean
    public IRule iRule() {
        return new RandomRule();
    }
}

注意：此处有坑。如果RibbonRuleConfig被放在了@SpringbootApplication注解的@CompentScan扫描得到的地方。自定义的RibbonRuleConfig会被所有的RibbonClient共享。

2. 利用@RibbonClient指定微服务及其负载均衡策略:

@SpringBootApplication
@RibbonClients(value = {
        @RibbonClient(name = "stock-service",configuration = RibbonRandomRuleConfig.class)
})
public class OrderRibbonServiceApplication {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(OrderRibbonServiceApplication.class);
    }
}

3. 访问localhost:8030/order/add 观察结果

4.2 配置文件方式

删除其他的和ribbon相关的配置，防止冲突：

@SpringBootApplication
//@RibbonClients(value = {
//        @RibbonClient(name = "stock-service",configuration = RibbonRandomRuleConfig.class)
//})
public class OrderRibbonServiceApplication {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(OrderRibbonServiceApplication.class);
    }
}

添加配置文件：

#被调用的服务名
stock-service:
  ribbon:
    #指定使用Nacos提供的负载均衡策略
    NFLoadBalancerRuleClassName: com.alibaba.cloud.nacos.ribbon.NacosRule
    #NFLoadBalancerRuleClassName: com.netflix.loadbalancer.RoundRobinRule

4.3 自定义负载均衡策略

1. 编写CustomRule类

public class CustomRule extends AbstractLoadBalancerRule {

    @Override
    public Server choose(Object key) {
        ILoadBalancer loadBalancer = this.getLoadBalancer();
        //获得当前请求的服务的实例
        List<Server> reachableServers = loadBalancer.getReachableServers();
        //获得一个 [0,reachableServers.size()) 的随机整数
        int random = ThreadLocalRandom.current().nextInt(reachableServers.size());
        Server server = reachableServers.get(random);
        return server;
    }

    @Override
    public void initWithNiwsConfig(IClientConfig iClientConfig) {

    }
}

2. 如上使用配置类或配置文件使用自己的类即可

#被调用的服务名
stock-service:
  ribbon:
    #指定使用Nacos提供的负载均衡策略
    NFLoadBalancerRuleClassName: com.zhx.ribbon.customRule.CustomRule

4.4 饥饿加载

在进行服务调用的时候，如果网络情况不好，第一次调用会超时。
Ribbon默认懒加载，意味着只有在发起调用的时候才会创建客户端。

可以开启饥饿加载，解决第一次调用慢的问题，添加如下配置文件：

ribbon:
  eager-load:
    #开启饥饿加载
    enabled: true
    #配置stock-service使用ribbon饥饿加载，多个使用逗号分隔
    clients: stock-service

5. SpringCloud LoadBalancer

5.1 什么是Spring Cloud LoadBalancer

Spring Cloud LoadBalancer是Spring Cloud官方自己提供的客户端负载均衡器, 用来替代
Ribbon。

Spring官方提供了两种负载均衡的客户端：

• RestTemplate：RestTemplate是Spring提供的用于访问Rest服务的客户端，RestTemplate提供了多种便捷访问远程Http服务的方法，能够大大提高客户端的编写效率。默认情况下，RestTemplate默认依赖jdk的HTTP连接工具。
• WebClient：WebClient是从Spring WebFlux 5.0版本开始提供的一个非阻塞的基于响应式编程的进行Http请求的客户端工具。它的响应式编程的基于Reactor的。WebClient中提供了标准Http请求方式对应的get、post、put、delete等方法，可以用来发起相应的请求。

5.2 新建模块order-loadbalancer

5.3 RestTemplate 整合 LoadBalancer

有两种方法：

1. 修改依赖：

<dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.bootgroupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-webartifactId>
        dependency>

        
        <dependency>
            <groupId>com.alibaba.cloudgroupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discoveryartifactId>
            <exclusions>
                <exclusion>
                	
                    <groupId>org.springframework.cloudgroupId>
                    <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-ribbonartifactId>
                exclusion>
            exclusions>
        dependency>

        
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloudgroupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-loadbalancerartifactId>
        dependency>
    dependencies>

2. 修改配置文件

spring:
  application:
    name: order-service
  cloud:
    nacos:
      server-addr: localhost:8847
      discovery:
        username: nacos
        password: nacos
        namespace: public
    #禁用ribbon
    loadbalancer:
      ribbon:
        enabled: false

原理：

默认情况下，如果同时拥有RibbonLoadBalancerClient和BlockingLoadBalancerClient，为了保持向后兼容性，将使用RibbonLoadBalancerClient。要覆盖它，可以设置spring.cloud.loadbalancer.ribbon.enabled属性为false。

启动对应的模块测试：