Ribbon 负载均衡服务调用

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Spring Cloud Ribbon是基于Netflix Ribbon实现的一套客户端负载均衡的工具。

Ribbon是Netflix发布的开源项目，主要功能是提供客户端的软件负载均衡算法和服务调用。

Ribbon客户端组件提供一系列完善的配置项如连接超时，重试等。

在配置文件中列出Load Balancer(简称LB)后面所有的机器，Ribbon会自动的帮助你基于某种规则(如简单轮询，随机连接等）去连接这些机器。

我们很容易使用Ribbon实现自定义的负载均衡算法。

1 SpringCloud Load Balance

LB负载均衡(Load Balance)是什么？

将用户的请求平摊的分配到多个服务上，从而达到系统的HA（高可用)。常见的负载均衡有软件Nginx，LVS，硬件F5等。

集中式LB Load Balance

即在服务的消费方和提供方之间使用独立的LB设施(可以是硬件，如F5,也可以是软件,1如nginx),由该设施负责把访问请求通过某种策略转发至服务的提供方;

Ribbon本地负载均衡客户端 VS Nginx服务端负载均衡区别

Nginx是服务器负载均衡，客户端所有请求都会交给Nginx，然后由Nginx实现转发请求。即负载均衡是由服务端实现的。

Ribbon本地负载均衡，在调用微服务接口时候，会在注册中心上获取注册信息服务列表之后缓存到JVM本地，从而在本地实现RPC远程服务调用技术。

2 总结:

Ribbon其实就是一个软负载均衡的客户端组件，

他可以和其他所需请求的客户端结合使用，和eureka结合只是其中的一个实例。

3 Ribbon工作流程：

Ribbon在工作时分成两步：

• 第—步先选择EurekaServer ,它优先选择在同一个区域内负载较少的server.
• 第二步再根据用户指定的策略，在从server取到的服务注册列表中选择一个地址。
• 其中Ribbon提供了多种策略:比如轮询、随机和根据响应时间加权。

4 自定义Ribbon 负载均衡算法：

4.1 iRule接口：

4.2 Ribbon自带的负载均衡算法：

com.netflix.loadbalancer.RoundRobinRule：

轮询

com.netflix.loadbalancer.RandomRule：

随机
com.netflix.loadbalancer.RetryRule：

先按照RoundRobinRule的策骼获取服务，如果获取服务失败则在指定时间内会进行重试，获取可用的服务

weightedResponseTimeRule：

对RoundRobinRule的扩展，响应速度越快的实例选择权重越大，越容易被选择

BestAvailableRuleo：

会先过滤掉由于多次访问故障而处于断路器跳闸状态的服务，然后选择一个并发是最小的服务

vailabilityFilteringRule：

先过滤掉故障实例,再选择并发较小的实例：

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

官方文档明确给出了警告:

这个自定义配置类不能放在@ComponentScan所扫描的当前包下以及子包下，
否则我们自定义的这个配置类就会被所有的Ribbon客户端所共享，达不到特殊化定制的目的了。

4.3 负载均衡算法替代：

4.3.1、在非启动类包及子包下创建配置类

4.3.2、定义

/**
 * Myrule : Ribbon 自定义负载均衡算法配置类
 *
 * @author zyw
 * @create 2023/6/18
 */
@Configuration
public class Myrule {

    @Bean
    public IRule getIRule(){
        //定义为随机
        return new RandomRule();
    }
}

4.3.3、启动类增加RibbonClient注解

自定义需要指定的服务

/**
 * OderMain80 :
 *
 * @author zyw
 * @create 2023/6/16
 */
@SpringBootApplication
@EnableEurekaClient
@RibbonClient(name = "CLOULD-PAYMENT-SERVICE",configuration = Myrule.class)
@MapperScan("com.zyw.springcloud.dao")
public class OderMain80 {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(OderMain80.class,args);
    }
}

5 Ribbon负载均衡算法

5.1 轮询算法原理：

5.2 轮询算法源码：

public class RoundRobinRule extends AbstractLoadBalancerRule {
    
private AtomicInteger nextServerCyclicCounter;
    
public RoundRobinRule() {
   nextServerCyclicCounter = new AtomicInteger(0);
}


public Server choose(ILoadBalancer lb, Object key) {
        if (lb == null) {
            log.warn("no load balancer");
            return null;
        }

        Server server = null;
        int count = 0;
        while (server == null && count++ < 10) {
            //获取有正常运行的（可达的）服务集合
            List<Server> reachableServers = lb.getReachableServers();
            //获取可负载服务集合
            List<Server> allServers = lb.getAllServers();
            //获取有正常运行的（可达的）服务的数量
            int upCount = reachableServers.size();
             //获取可负载服务的数量 == 服务器集群总数量
            int serverCount = allServers.size();

            if ((upCount == 0) || (serverCount == 0)) {
                log.warn("No up servers available from load balancer: " + lb);
                return null;
            }

            int nextServerIndex = incrementAndGetModulo(serverCount);
            server = allServers.get(nextServerIndex);

            if (server == null) {
                /* Transient. */
                Thread.yield();
                continue;
            }

            if (server.isAlive() && (server.isReadyToServe())) {
                return (server);
            }

            // Next.
            server = null;
        }

        if (count >= 10) {
            log.warn("No available alive servers after 10 tries from load balancer: "
                    + lb);
        }
        return server;
    }

    //自旋锁
    //rest接口第几次请求数 % 服务器集群总数量 = 实际调用服务器位置下标，每次服务器重启后rest接口计数从1开始。
        private int incrementAndGetModulo(int modulo) {
        for (;;) {
            //获取当前值
            int current = nextServerCyclicCounter.get();
            //计算下次值
            int next = (current + 1) % modulo;
            //比较并交换
            if (nextServerCyclicCounter.compareAndSet(current, next))
                //得到当前下标值
                return next;
        }
    }
    
}

5.3 手写负载均衡算法

/**
 * LoadBalancer : 自定义负载均衡算法
 *
 * @author zyw
 * @create 2023/6/20
 */
public interface LoadBalancer {

    //收集Eurek上所有活着的服务总数
    ServiceInstance instances(List<ServiceInstance> serviceInstances);

}

/**
 * MyLB : 自定义负载均衡算法实现类
 *
 * @author zyw
 * @create 2023/6/20
 */
@Component
public class MyLB implements LoadBalancer {

    private AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(0);

    public final int getAndIncrement() {
        int currrnt;
        int next;
        do {
            currrnt = this.atomicInteger.get();
            //Integer.MAX_VALUE = 2147483647
            next = currrnt >= 2147483647 ? 0 : currrnt + 1;
            //自选锁，直到得到期望值
        } while (!this.atomicInteger.compareAndSet(currrnt, next));
        System.out.println("第" + next + "次访问");
        return next;
    }

    /**
     * rest接口第几次请求数 % 服务器集群总数量 = 实际调用服务器位置下标，每次服务器重启后rest接口计数从1开始。
     * @param serviceInstances
     * @return
     */
    @Override
    public ServiceInstance instances(List<ServiceInstance> serviceInstances) {
        int index = getAndIncrement() % serviceInstances.size();
        return serviceInstances.get(index);
    }
}

/**
 * OrderController : 订单系统控制层
 *
 * @author zyw
 * @create 2023/6/16
 */
@Slf4j
@RestController
@RequestMapping("consumer/orderController")
@Api(tags={"订单系统控制层"})
public class OrderController {

    @Resource
    private RestTemplate restTemplate;

    @Resource
    private DiscoveryClient discoveryClient;

    @Resource
    private LoadBalancer loadBalancer;

    @GetMapping("/lb")
    @ApiOperation(value = "获取负载服务的端口号", response = String.class)
    public String getPaymentBl(){
        List<ServiceInstance> serviceInstances = discoveryClient.getInstances("CLOULD-PAYMENT-SERVICE");
        if (serviceInstances == null || serviceInstances.size() <= 0){
            return null;
        }

        ServiceInstance serviceInstance = loadBalancer.instances(serviceInstances);

        URI uri = serviceInstance.getUri();
        return restTemplate.getForObject(uri+"paymentController/lb",String.class);
    }


}