五：微服务负载均衡器Ribbon
目录
1.什么是Ribbon
1.1 客户端的负载均衡
1.2 服务端的负载均衡
1.3 常见负载均衡算法
1.4 Ribbon模块
1.5 Ribbon使用
2. Spring Cloud快速整合Ribbon
2.1引入依赖
2.2 添加@LoadBalanced注解
2.3 修改controller
3. Ribbon内核原理
3.1 Ribbon原理
3.1.1 模拟ribbon实现
3.1.2 @LoadBalanced 注解原理
3.1.3 Ribbon相关接口
3.2 Ribbon负载均衡策略
3.2.1 修改默认负载均衡策略
3.2.2 自定义负载均衡策略
3.3 饥饿加载
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
1.4 Ribbon模块
| 名 称 |
说 明 |
| ribbon-loadbalancer |
负载均衡模块，可独立使用，也可以和别的模块一起使用。 |
| Ribbon |
内置的负载均衡算法都实现在其中。 |
| ribbon-eureka |
基于 Eureka 封装的模块，能够快速、方便地集成 Eureka。 |
| ribbon-transport |
基于 Netty 实现多协议的支持，比如 HTTP、Tcp、Udp 等。 |
| ribbon-httpclient |
基于 Apache HttpClient 封装的 REST 客户端，集成了负载均衡模块，可以直接在项目中使用来调用接口。 |
| ribbon-example |
Ribbon 使用代码示例，通过这些示例能够让你的学习事半功倍。 |
| ribbon-core |
一些比较核心且具有通用性的代码，客户端 API 的一些配置和其他 API 的定义。 |
1.5 Ribbon使用
编写一个客户端来调用接口
public class RibbonDemo {
public static void main(String[] args) {
// 服务列表
List serverList = Lists.newArrayList(
new Server("localhost", 8020),
new Server("localhost", 8021));
// 构建负载实例
ILoadBalancer loadBalancer = LoadBalancerBuilder.newBuilder()
.buildFixedServerListLoadBalancer(serverList);
// 调用 5 次来测试效果
for (int i = 0; i < 5; i++) {
String result = LoadBalancerCommand.builder()
.withLoadBalancer(loadBalancer).build()
.submit(new ServerOperation() {
@Override
public Observable call(Server server) {
String addr = "http://" + server.getHost() + ":" +
server.getPort() + "/order/findOrderByUserId/1";
System.out.println(" 调用地址：" + addr);
URL url = null;
try {
url = new URL(addr);
HttpURLConnection conn = (HttpURLConnection) url.openConnection();
conn.setRequestMethod("GET");
conn.connect();
InputStream in = conn.getInputStream();
byte[] data = new byte[in.available()];
in.read(data);
return Observable.just(new String(data));
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
return null;
}
}).toBlocking().first();
System.out.println(" 调用结果：" + result);
}
}
} 上述这个例子主要演示了 Ribbon 如何去做负载操作，调用接口用的最底层的 HttpURLConnection。
2. Spring Cloud快速整合Ribbon
2.1引入依赖
org.springframework.cloud
spring-cloud-starter-netflix-ribbon nacos-discovery依赖了ribbon，可以不用再引入ribbon依赖
2.2 添加@LoadBalanced注解
@Configuration
public class RestConfig {
@Bean
@LoadBalanced
public RestTemplate restTemplate() {
return new RestTemplate();
} 2.3 修改controller
@Autowired
private RestTemplate restTemplate;
@RequestMapping(value = "/findOrderByUserId/{id}")
public R findOrderByUserId(@PathVariable("id") Integer id) {
// RestTemplate调用
//String url = "http://localhost:8020/order/findOrderByUserId/"+id;
//模拟ribbon实现
//String url = getUri("mall-order")+"/order/findOrderByUserId/"+id;
// 添加@LoadBalanced
String url = "http://mall-order/order/findOrderByUserId/"+id;
R result = restTemplate.getForObject(url,R.class);
return result;
}3. Ribbon内核原理
3.1 Ribbon原理
3.1.1 模拟ribbon实现
@Autowired
private RestTemplate restTemplate;
@RequestMapping(value = "/findOrderByUserId/{id}")
public R findOrderByUserId(@PathVariable("id") Integer id) {
// RestTemplate调用
//String url = "http://localhost:8020/order/findOrderByUserId/"+id;
//模拟ribbon实现
String url = getUri("mall-order")+"/order/findOrderByUserId/"+id;
// 添加@LoadBalanced
//String url = "http://mall-order/order/findOrderByUserId/"+id;
R result = restTemplate.getForObject(url,R.class);
return result;
}
@Autowired
private DiscoveryClient discoveryClient;
public String getUri(String serviceName) {
List serviceInstances = discoveryClient.getInstances(serviceName);
if (serviceInstances == null || serviceInstances.isEmpty()) {
return null;
}
int serviceSize = serviceInstances.size();
//轮询
int indexServer = incrementAndGetModulo(serviceSize);
return serviceInstances.get(indexServer).getUri().toString();
}
private AtomicInteger nextIndex = new AtomicInteger(0);
private int incrementAndGetModulo(int modulo) {
for (;;) {
int current = nextIndex.get();
int next = (current + 1) % modulo;
if (nextIndex.compareAndSet(current, next) && current < modulo){
return current;
}
}
} 3.1.2 @LoadBalanced 注解原理
参考源码： LoadBalancerAutoConfiguration
@LoadBalanced利用@Qualifier作为restTemplates注入的筛选条件，筛选出具有负载均衡标识的RestTemplate。
被@LoadBalanced注解的restTemplate会被定制，添加LoadBalancerInterceptor拦截器。
3.1.3 Ribbon相关接口
参考： org.springframework.cloud.netflix.ribbon.RibbonClientConfiguration
IClientConfig：Ribbon的客户端配置，默认采用DefaultClientConfigImpl实现。
IRule：Ribbon的负载均衡策略，默认采用ZoneAvoidanceRule实现，该策略能够在多区域环境下选出最佳区域的实例进行访问。
IPing：Ribbon的实例检查策略，默认采用DummyPing实现，该检查策略是一个特殊的实现，实际上它并不会检查实例是否可用，而是始终返回true，默认认为所有服务实例都是可用的。
ServerList：服务实例清单的维护机制，默认采用ConfigurationBasedServerList实现。
ServerListFilter：服务实例清单过滤机制，默认采ZonePreferenceServerListFilter，该策略能够优先过滤出与请求方处于同区域的服务实例。
ILoadBalancer：负载均衡器，默认采用ZoneAwareLoadBalancer实现，它具备了区域感知的能力。
3.2 Ribbon负载均衡策略
- RandomRule： 随机选择一个Server。
- RetryRule： 对选定的负载均衡策略机上重试机制，在一个配置时间段内当选择Server不成功，则一直尝试使用subRule的方式选择一个可用的server。
- RoundRobinRule： 轮询选择， 轮询index，选择index对应位置的Server。
- AvailabilityFilteringRule： 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。
- BestAvailableRule： 选择一个最小的并发请求的Server，逐个考察Server，如果Server被tripped了，则跳过。
- WeightedResponseTimeRule： 根据响应时间加权，响应时间越长，权重越小，被选中的可能性越低。
- ZoneAvoidanceRule： 默认的负载均衡策略，即复合判断Server所在区域的性能和Server的可用性选择Server，在没有区域的环境下，类似于轮询(RandomRule)
- NacosRule: 同集群优先调用
3.2.1 修改默认负载均衡策略
全局配置：调用其他微服务，一律使用指定的负载均衡算法
@Configuration
public class RibbonConfig {
/**
* 全局配置
* 指定负载均衡策略
* @return
*/
@Bean
public IRule() {
// 指定使用Nacos提供的负载均衡策略（优先调用同一集群的实例，基于随机权重）
return new NacosRule();
}局部配置：调用指定微服务提供的服务时，使用对应的负载均衡算法
修改application.yml
# 被调用的微服务名
mall-order:
ribbon:
# 指定使用Nacos提供的负载均衡策略（优先调用同一集群的实例，基于随机&权重）
NFLoadBalancerRuleClassName: com.alibaba.cloud.nacos.ribbon.NacosRule3.2.2 自定义负载均衡策略
通过实现 IRule 接口可以自定义负载策略，主要的选择服务逻辑在 choose 方法中。
1 实现基于Nacos权重的负载均衡策略
@Slf4j
public class NacosRandomWithWeightRule extends AbstractLoadBalancerRule {
@Autowired
private NacosDiscoveryProperties nacosDiscoveryProperties;
@Override
public Server choose(Object key) {
DynamicServerListLoadBalancer loadBalancer = (DynamicServerListLoadBalancer) getLoadBalancer();
String serviceName = loadBalancer.getName();
NamingService namingService = nacosDiscoveryProperties.namingServiceInstance();
try {
//nacos基于权重的算法
Instance instance = namingService.selectOneHealthyInstance(serviceName);
return new NacosServer(instance);
} catch (NacosException e) {
log.error("获取服务实例异常：{}", e.getMessage());
e.printStackTrace();
}
return null;
}
@Override
public void initWithNiwsConfig(IClientConfig clientConfig) {
}2 配置自定义的策略
2.1 局部配置：
修改application.yml
# 被调用的微服务名
mall-order:
ribbon:
# 自定义的负载均衡策略（基于随机&权重）
NFLoadBalancerRuleClassName: com.tuling.mall.ribbondemo.rule.NacosRandomWithWeightRule2.2 全局配置
@Bean
public IRule ribbonRule() {
return new NacosRandomWithWeightRule();
}2.3 局部配置第二种方式
可以利用@RibbonClient指定微服务及其负载均衡策略。
@SpringBootApplication(exclude = {DataSourceAutoConfiguration.class,
DruidDataSourceAutoConfigure.class})
//@RibbonClient(name = "mall-order",configuration = RibbonConfig.class)
//配置多个 RibbonConfig不能被@SpringbootApplication的@CompentScan扫描到，否则就是全局配置的效果
@RibbonClients(value = {
// 在SpringBoot主程序扫描的包外定义配置类
@RibbonClient(name = "mall-order",configuration = RibbonConfig.class),
@RibbonClient(name = "mall-account",configuration = RibbonConfig.class)
})
public class MallUserRibbonDemoApplication {
public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(MallUserRibbonDemoApplication.class, args);
}
}注意：此处有坑。不能写在@SpringbootApplication注解的@CompentScan扫描得到的地方，否则自定义的配置类就会被所有的 RibbonClients共享。 不建议这么使用，推荐yml方式
3.3 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。
开启饥饿加载，解决第一次调用慢的问题
ribbon:
eager-load:
# 开启ribbon饥饿加载
enabled: true
# 配置mall-user使用ribbon饥饿加载，多个使用逗号分隔
clients: mall-order源码对应属性配置类：RibbonEagerLoadProperties
测试：
