springcloud系列之-ribbon使用及原理讲解
摘要
本章节将要学习springcloud的组件ribbon的使用，ribbon是一个实现了客户端负载均衡的工具，透明的实现了负载均衡策略，我们只需要在resttemplate加上loadbalenced注解就可以开启负载均衡
什么是负载均衡?
负载均衡是将用户的请求按照某种算法，动态的去选择某一个主机去处理，对于用户来说是透明的，在没有负载均衡之前我们可能是这么去请求一个数据的
有了负载均衡之后，用户请求过程可能是这样的
负载均衡分为客户端负载均衡和集中式负载均衡
客户端负载均衡：消费者在调用请求接口之前首先获取哪些资源是可用的，然后按照均衡算法选择一个资源进行请求，这个是客户端自己进行选择的，所以称为客户端负载均衡，常见的客户端负载均衡有ribbon
集中式负载均衡：在消费者和服务方中间使用独立的代理方式进行负载，有硬件的(F5),软件的(nginx)
为什么使用负载均衡？
这个问题其实很好回答，一个新的东西出来必定是为了解决某一个问题，不然他出现的就毫无意义，负载均衡也是一样，负载均衡是为了达到最优化资源使用、最大化吞吐率、最小化响应时间、同时避免过载的目的，打个比方说，就相当于我们在火车站买票，如果只开了一个窗口，那么这个窗口排队的人肯定会很长，买票的效率会很低，如果我同时开通十个窗口，那么买票速度铁定会提升的，而且单个窗口的压力也会减少，响应素度也会更快的，这也就是为什么采用负载均衡的原因。
什么是ribbon?
ribbon其实是netflix开源的一款用于客户端负载均衡的一个框架。
在springcloud提供了ribbon用来做客户端负载均衡，通过springcloud对ribbon的封装，我们可以很轻松的通过负载均衡去调用我们开发的rest服务，不需要手动去处理因负载均衡而出现的各种棘手情况，ribbon并不需要向eureka和网关那样单独部署，他是和每一个微服务耦合在一起的，这一节我们介绍的是resttemplate与ribbon整合去实现负载均衡的调用，这里负载均衡的启用方式是需要我们手动在resttemplate实例配置上面添加loadbalence注解的，关于resttemplate我上一节已经介绍过了，在这个后一节我会介绍feign工具的使用，使用它的时候，它自动帮我们开启了负载均衡。
ribbon与resttemplate整合
关于resttemplate的整合，上一节中，我已经介绍过了，这一节主要介绍resttemplate的api使用
GET请求
(1) publicT getForObject(String url, ClassresponseType, Object... uriVariables)
url:请求的接口地址，例“http://192.168.31.168:8081/getOrder?name={1}”
responseType:响应数据类型，例“String.class”，返回string类型数据，如果希望返回某一个实体对象也可以这样，User.class
uriVariables:填充地址栏里面的占位符
(2) publicT getForObject(String url, ClassresponseType, MapuriVariables)
url:url:请求的接口地址，例“http://192.168.31.168:8081/getOrder”
responseType:响应数据类型，例“String.class”，返回string类型数据，如果希望返回某一个实体对象也可以这样，User.class
uriVariables:参数的键值对
(3) publicResponseEntitygetForEntity(String url, ClassresponseType, Object... uriVariables)
url:请求的接口地址，例“http://192.168.31.168:8081/getOrder?name={1}”
responseType:响应数据类型，例“String.class”，返回string类型数据,与上面不同的是，这个返回结果封装了http的响应头等信息，，如果希望返回某一个实体对象也可以这样，User.class
uriVariables:填充地址栏里面的占位符
(4) publicResponseEntitygetForEntity(String url, ClassresponseType, MapuriVariables)
url:url:请求的接口地址，例“http://192.168.31.168:8081/getOrder”
responseType:响应数据类型，例“String.class”，返回string类型数据,与上面不同的是，这个返回结果封装了http的响应代码等数据，如果希望返回某一个实体对象也可以这样，User.class，
uriVariables:参数的键值对
POST请求
(1) publicT postForObject(String url, ClassresponseType, Object... uriVariables)
url:请求的接口地址，例“http://192.168.31.168:8081/getOrder?name={1}”
responseType:响应数据类型，例“String.class”，返回string类型数据，如果希望返回某一个实体对象也可以这样，User.class
uriVariables:填充地址栏里面的占位符
(2) publicT postForObject(String url, ClassresponseType, MapuriVariables)
url:url:请求的接口地址，例“http://192.168.31.168:8081/getOrder”
responseType:响应数据类型，例“String.class”，返回string类型数据，如果希望返回某一个实体对象也可以这样，User.class
uriVariables:参数的键值对
(3) publicResponseEntitypostForEntity(String url, ClassresponseType, Object... uriVariables)
url:请求的接口地址，例“http://192.168.31.168:8081/getOrder?name={1}”
responseType:响应数据类型，例“String.class”，返回string类型数据,与上面不同的是，这个返回结果封装了http的响应头等信息，，如果希望返回某一个实体对象也可以这样，User.class
uriVariables:填充地址栏里面的占位符
(4) publicResponseEntitypostForEntity(String url, ClassresponseType, MapuriVariables)
url:url:请求的接口地址，例“http://192.168.31.168:8081/getOrder”
responseType:响应数据类型，例“String.class”，返回string类型数据,与上面不同的是，这个返回结果封装了http的响应代码等数据，如果希望返回某一个实体对象也可以这样，User.class，
uriVariables:参数的键值对
ribbon负载均衡源码跟踪
设想：ribbon是如何实现负载均衡的呢？根据我们前面说ribbon实现的的客户端负载均衡，所以他自己肯定有一个可用的服务列表，服务列表里面存储的是可用服务的地址，这是第一个条件；第二个是我们在resttemplate上面添加了注解后，他就自动实现了负载均衡，这个我们肯定会想到他拦截了我们的请求，所以这里肯定会有一个拦截器在帮助我们实现此功能，第三个是为什么我们加上了注解后，也可以使用服务名直接去调用了呢，肯定也有组件帮我们实现了替换的，让我们带着者三个疑问一起去追踪源码吧。
再看源码之前，我们都会从一个入口出发，然后进行调试。研究springmvc源码时，我们都知道肯定都是从dispatcherservlet出发，然后往下走，这里也是一样，通过我们上面的分析，发现实现了负载均衡时和这个注解有关的，所以我们先看看这个注解是如何定义的
/** * Annotation to mark a RestTemplate bean to be configured to use a LoadBalancerClient *@authorSpencer Gibb */@Target({ ElementType.FIELD, ElementType.PARAMETER, ElementType.METHOD })@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)@Documented@Inherited@Qualifierpublic@interfaceLoadBalanced {}
进入了LoadBalanced 注解后，我们看到他是这么定义的，并且注意到了上面的一行注释，通过注解标记resttemplate使用LoadBalancerClient去代理使用，这个我们先不关注，我们都知道，在springboot中，有一个申明式的注解，必定在其同名的包下面会有一个这样的（xxxAutoConfiguration）配置类，去配置这个注解，我们定位到该包下面，看到
同名的包下面确实有这样一个配置类LoadBalancerAutoConfiguration
我们看下这个类的注解信息
@Configuration@ConditionalOnClass(RestTemplate.class)@ConditionalOnBean(LoadBalancerClient.class)@EnableConfigurationProperties(LoadBalancerRetryProperties.class)
这里会涉及到spring的以注解使用，我挑几个常用的简单说下
@Configuration：注解可以用java代码的形式实现spring中xml配置文件配置的效果。
@ConditionalOnClass：其用途是判断当前classpath下是否存在指定类，若是则将当前的配置装载入spring容器
@ConditionalOnBean：当给定的在bean存在时,则实例化当前Bean
@EnableConfigurationProperties：如果该类只使用了@ConfigurationProperties注解，然后该类没有在扫描路径下或者没有使用@Component等注解，导致无法被扫描为bean，那么就必须在配置类上使用@EnableConfigurationProperties注解去指定这个类，这个时候就会让该类上的@ConfigurationProperties生效，然后作为bean添加进spring容器中
@ConditionalOnMissingBean:容器中不存在指定bean
介绍完几个基本注解之后，我们继续分析，看到
@LoadBalanced@Autowired(required =false)privateList restTemplates = Collections.emptyList();
这里面会注入只有被loadbalence注解的所有的resttemplate实例，我们再点击resttemplate进去，看到此类继承了Intecepting，看来真的有拦截器在起作用，我们可以看到InterceptingHttpAccessor类中有一个setInterceptors方法，这里标记下
，
然后我们看看他是在哪里调用这份方法的，我们再回到LoadBalancerAutoConfiguration配置类中
@Bean@ConditionalOnMissingBeanpublicRestTemplateCustomizerrestTemplateCustomizer(finalLoadBalancerInterceptor loadBalancerInterceptor){returnrestTemplate -> { List list =newArrayList<>( restTemplate.getInterceptors()); list.add(loadBalancerInterceptor); restTemplate.setInterceptors(list); };}
看到这里再往resttemplate中添加拦截器LoadBalancerInterceptor，我们点击这个拦截器进去，主要看这段代码，我们在这打个断点，
@OverridepublicClientHttpResponseintercept(finalHttpRequest request,finalbyte[] body,finalClientHttpRequestExecution execution)throwsIOException{finalURI originalUri = request.getURI();String serviceName = originalUri.getHost();Assert.state(serviceName !=null,"Request URI does not contain a valid hostname: "+ originalUri);returnthis.loadBalancer.execute(serviceName, requestFactory.createRequest(request, body, execution));}
这里就是做拦截作用了，实现真正的逻辑实在execute方法中，我们点进去看看
publicTexecute(String serviceId, LoadBalancerRequest<T> request)throwsIOException{ ILoadBalancer loadBalancer =this.getLoadBalancer(serviceId); Server server =this.getServer(loadBalancer);if(server ==null) {thrownewIllegalStateException("No instances available for "+ serviceId); }else{ RibbonLoadBalancerClient.RibbonServer ribbonServer =newRibbonLoadBalancerClient.RibbonServer(serviceId, server,this.isSecure(server, serviceId),this.serverIntrospector(serviceId).getMetadata(server));returnthis.execute(serviceId, ribbonServer, request); } }
第一行通过serviceID找到对应的服务实例均衡器，serviceId其实就是每个微服务的应用名称("")
loadBalancer 这里面保存了所有的服务实例，可用的，宕机的都在里面
然后通过调用getServer方法，使用均衡算法拿到可用的服务实例(从几个中选择一个，达到均衡的作用)，返回server，然后拿到这个server就可以继续执行目标请求，我们在这里也打一个断点，到目前位置，我们的第一步已经完成，我们现在要做的就是模拟一个请求，跟踪请求来调试源码，
源码调试
我们还是使用上一节的项目来调试。如果需要获取项目，请关注我的公众号“乐哉码农”，回复“eureka”获取资料
启动项目，在启动过程中，我们来验证下，ribbon是否拿到所有被loadbalence注解的resttemplate
我们可以看到resttemplates里面有两个resttemplate,我们在restteplate的定义中是否有两个被loadbalence注解
确实有两个，最上面一个没有被loadbalenced注解，这里写两个是为了让我们理解的更加清晰点，没有实际作用，
我们放掉断点，看到他到了这里
在这里，他为我们的template添加了拦截器，我们跳过，让项目启动完成
访问接口http://localhost:8082/getOrderForLoadBalence，进入断点
往下走，看到进入了拦截器(LoadBalancerInterceptor)里面的断点
在这里面获取到了我们的servicename,然后通过servicename去均衡器里面获取服务地址，继续往下走，
我们根据serviceid获取到了一个均衡器，我们看看这里面存的什么
可以看到upserverlist里面保存了两个地址，这个地址我们应该很熟悉，就是我们启动的两个服务实例，所以说明
getLoadBalancer方法根据serviceid拿到了可用的服务实例，将我们的服务名转换成了具体的实例地址，因为我们最终肯定只调用一个服务地址，所以我们继续往下面看，
往下走一步发现得到了一个server，这个server绑定的地址是8085端口，所以可以看出这里使用了均衡算法，返回一个服务实例给我们，后面肯定是拿着这个地址去替换我们现有的请求地址去发送请求，后的的不是我们这边关注的，所以整个源码分析也就到这里结束了。
ribbon的常见配置
1.禁用eureka
当我们在resttemplate上面添加loadbalence注解后，就可以使用服务名去调用，如果我们向关闭这个功能，可以使用ribbon.eureka.enable=false
2.配置接口地址列表
如果我们关闭了eureka之后，我们还想用服务名去调用，就需要手动配置服务配置列表
服务名.ribbon.listOfServers=IP:PORT1,IP:PORT2
3.配置负载均衡策略
服务名.ribbon.NFLoadBalencerRuleClassName=策略class全类名
4.超时时间
ribbon中有两种和超时时间相关的配置
ribbon.ConnectTimeout=2000 请求连接的超时时间
ribbon.ReadTimeout=5000 请求处理的超时时间
可以在前面加上具体的服务名，为指定的服务配置
5.并发参数
ribbon.MaxTotalConnections=500 最大连接数
ribbon,MaxConnectionsPerHost=500 每个host最大连接数
5.重试机制1
在集群环境中，用多个节点来提供相同的服务，当一个节点出现故障时，nginx会继续请求另外一个节点，而在eureka中，牺牲了数据一致性，保证了AP原则，有可能在某一个节点出现故障时，他短时间内还不会将这个节点去移除，他会在一段时间内等待这个节点重启，所以在这个时间段内，eurekaui一直将这个注册表保存在可用的服务列表中，导致我们去请求时，请求失败，这是我们客户端发现请求失败后就必须进行重试操作，在ribbon可以通过服务名.ribbon.NFLoadBalencerRuleClassName=xxx来指定重试机制
6.重试机制2
除了使用ribbon自带的重试机制，还可以集成spring-retry，
ribbon.maxAutoRetries=1 当前实例重试次数
ribbon.maxAutoRetriesNextServer=3 切换节点的重试次数
ribbon.okToRetryOnAllOperations=true,对所有请求进行重试
ribbon.retryableStatusCodes=500,402 对指定错误代码进行重试
ribbon面试必问
1.ribbon是什么？
答： 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，将Netflix的中间层服务连接在一起。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。
2.ribbon是什么类型的负载均衡？
答：ribbon实现的是客户端负载均衡
3.常见的实现了负载均衡有哪些？
nginx(集中式),ribbon(客户端),F5(集中式)
4.负载均衡的算法都有哪些？
IPhash,轮询，权重
总结
通过本章的学习，对ribbon和负载均衡有了一个整体的学习，通过源码跟踪，了解了其负载均衡实现的原理，最后通过讲解一些ribbon的配置，对ribbon的常见自定义配置有了大概的理解，后面一章将会介绍feign的使用，使用feign更加快速高效的调用远程服务。
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乐哉码农
