微服务负载均衡器Ribbon详解

2022-05-28 本文已影响0人管彤Java架构师

微服务负载均衡器Ribbon

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。

SpringCloud 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LoadBalancer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。

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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。

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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

nacos-discovery依赖了ribbon，可以不用再引入ribbon依赖

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2)添加@LoadBalanced注解

1@Configuration
2public class RestConfig {
3@Bean
4@LoadBalanced
5public RestTemplate restTemplate() {
6return new RestTemplate();
7 }
8 }

3)修改controller

1@Autowired
2private RestTemplate restTemplate;
3
4@RequestMapping(value = "/findOrderByUserId/{id}")
5public R findOrderByUserId(@PathVariable("id") Integer id) {
6// RestTemplate调用
7//String url = "http://localhost:8020/order/findOrderByUserId/"+id;
8//模拟ribbon实现
9//String url = getUri("mall‐order")+"/order/findOrderByUserId/"+id;
10// 添加@LoadBalanced
11String url = "http://mall‐order/order/findOrderByUserId/"+id;
12R result = restTemplate.getForObject(url,R.class);
13
14 return result;
15 }

3 Ribbon负载均衡策略

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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，然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。

3.2.1修改默认负载均衡策略

1.配置类:
1@Configuration
2public class RibbonConfig {
3
4 /**
5* 全局配置
6* 指定负载均衡策略
7* @return
8 */
9@Bean
10public IRule iRule() {
11// 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）12return new NacosRule();
13 }
14 }

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。在此我向大家推荐一个架构学习交流圈。交流学习指导伪鑫：1253431195（里面有大量的面试题及答案）里面会分享一些资深架构师录制的视频录像：有Spring，MyBatis，Netty源码分析，高并发、高性能、分布式、微服务架构的原理，JVM性能优化、分布式架构等这些成为架构师必备的知识体系。还能领取免费的学习资源，目前受益良多

image.png

利用@RibbonClient指定微服务及其负载均衡策略。

1@SpringBootApplication(exclude = {DataSourceAutoConfiguration.class,
2DruidDataSourceAutoConfigure.class})
3//@RibbonClient(name = "mall‐order",configuration = RibbonConfig.class)
4//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
5@RibbonClients(value = {
6// 在SpringBoot主程序扫描的包外定义配置类
7@RibbonClient(name = "mall‐order",configuration = RibbonConfig.class),
8@RibbonClient(name = "mall‐account",configuration = RibbonConfig.class)
9 })
10 public class MallUserRibbonDemoApplication {
11
12public static void main(String[] args) {
13SpringApplication.run(MallUserRibbonDemoApplication.class, args);
14 }
15 }

配置文件：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

1# 被调用的微服务名
2mall‐order:
3ribbon:
4# 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）5NFLoadBalancerRuleClassName: com.alibaba.cloud.nacos.ribbon.NacosRule

3.2.2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

1@Slf4j
2public class NacosRandomWithWeightRule extends AbstractLoadBalancerRule {
3
4@Autowired
5private NacosDiscoveryProperties nacosDiscoveryProperties;
6
7@Override
8public Server choose(Object key) {
9DynamicServerListLoadBalancer loadBalancer = (DynamicServerListLoadBalancer) getLoadBalancer();
10String serviceName = loadBalancer.getName();
11NamingService namingService = nacosDiscoveryProperties.namingServiceInstance();
12try {
13//nacos基于权重的算法
14Instance instance = namingService.selectOneHealthyInstance(serviceName);15return new NacosServer(instance);
16} catch (NacosException e) {
17log.error("获取服务实例异常：{}", e.getMessage());
18e.printStackTrace();
19 }20 return null;
21 }
22@Override
23public void initWithNiwsConfig(IClientConfig clientConfig) {
24
25 }
26 }

配置自定义的策略

2.1）配置文件：

修改application.yml

1# 被调用的微服务名
2mall‐order:
3ribbon:
4# 自定义的负载均衡策略（基于随机&权重）
5NFLoadBalancerRuleClassName: com.tuling.mall.ribbondemo.rule.NacosRandomWithWeightRule

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。

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开启饥饿加载，解决第一次调用慢的问题

1ribbon:
2eager‐load:
3# 开启ribbon饥饿加载
4enabled: true
5# 配置mall‐user使用ribbon饥饿加载，多个使用逗号分隔
6clients: mall‐order

源码对应属性配置类：RibbonEagerLoadProperties

测试：

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3. Ribbon内核原理

3.1 Ribbon原理

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分享就到这里啦

微服务负载均衡器Ribbon详解

微服务负载均衡器Ribbon

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

2.Nacos使用Ribbon

3 Ribbon负载均衡策略

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