SpringCloud实践系列：Ribbon负载均衡

2023-03-08 本文已影响0人分布式与微服务

一、概述

1.1、什么是Ribbon

Ribbon是负载均衡器，用于解决服务集群的负载均衡

1.2、常见负载均衡

集中式LB 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，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；
进程内LB 将LB逻辑到消费方，消费方从服务注册中心获知有哪些地址可用，然后自己再从这些地址中选择出一个合适的服务器。
Ribbon就属于进程内LB，它只是一个类库，集成于消费方进程，消费方通过它来获取到服务提供方的地址。

1.3、Ribbon工作流程

二、快速使用

导入依赖

springcloud alibaba对Ribbon做了兼容，无需单独引用

```
<dependency>
    <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-alibaba-dependencies</artifactId>
    <version>2.2.0.RELEASE</version>
    <type>pom</type>
    <scope>import</scope>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-dependencies</artifactId>
    <version>Hoxton.RELEASE</version>
    <type>pom</type>
    <scope>import</scope>
</dependency>

```

启动类加注解

// 启动类上开启服务注册与发现功能
@EnableDiscoveryClient

配置文件

可以不写，直接使用默认的

ribbon: 
    eager-load: 
        enabled: true # 是否立即加载(项目启动是，是否拉取实例列表)，默认是false（项目启动不拉取，第一次请求时拉取）.
        clients: # 指定哪些服务需要立即加载，数组形式
            - cloud-goods
            - cloud-goods2

使用

在RestTemplate配置文件中，加@LoadBalanced注解

import org.springframework.cloud.client.loadbalancer.LoadBalanced;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.http.client.ClientHttpRequestFactory;
import org.springframework.http.client.SimpleClientHttpRequestFactory;
import org.springframework.web.client.RestTemplate;

@Configuration
public class ApiConfig {
    @Bean
    @LoadBalanced
    public RestTemplate restTemplate(ClientHttpRequestFactory factory) {
        return new RestTemplate(factory);
    }

    @Bean
    public ClientHttpRequestFactory simpleClientHttpRequestFactory() {
        SimpleClientHttpRequestFactory factory = new SimpleClientHttpRequestFactory();
        factory.setReadTimeout(5000);
        factory.setConnectTimeout(5000);
        return factory;
    }
}

三、源码简单追踪

3.1、源码简单追踪

在LoadBalancerAutoConfiguration类中有个ribbonInterceptor方法，该方法调了LoadBalancerInterceptor类

public class LoadBalancerAutoConfiguration {
    ......
    static class LoadBalancerInterceptorConfig {
        ......
        @Bean
        public LoadBalancerInterceptor ribbonInterceptor(LoadBalancerClient loadBalancerClient, LoadBalancerRequestFactory requestFactory) {
            return new LoadBalancerInterceptor(loadBalancerClient, requestFactory);
        }
        ......
    }    
}

LoadBalancerInterceptor类中有个关键的方法intercept，调用RibbonLoadBalancerClient的execute方法，获取实例列表

public class LoadBalancerInterceptor implements ClientHttpRequestInterceptor {
    ......

    public ClientHttpResponse intercept(final HttpRequest request, final byte[] body, final ClientHttpRequestExecution execution) throws IOException {
        // 获得url
        URI originalUri = request.getURI();
        // 拿到serviceName
        String serviceName = originalUri.getHost();
        Assert.state(serviceName != null, "Request URI does not contain a valid hostname: " + originalUri);
        // 获取实例列表，实现负载均衡
        return (ClientHttpResponse)this.loadBalancer.execute(serviceName, this.requestFactory.createRequest(request, body, execution));
    }
}

RibbonLoadBalancerClient类的execute方法中，获取实例列表，实现负载均衡

public class RibbonLoadBalancerClient implements LoadBalancerClient {
    public <T> T execute(String serviceId, LoadBalancerRequest<T> request, Object hint) throws IOException {
        // 获取实例列表（先从本地缓存取，没有则从注册中心取）
        ILoadBalancer loadBalancer = this.getLoadBalancer(serviceId);
        // 实现负载均衡（选取负载均衡策略）
        Server server = this.getServer(loadBalancer, hint);
        if (server == null) {
            throw new IllegalStateException("No instances available for " + serviceId);
        } else {
            RibbonLoadBalancerClient.RibbonServer ribbonServer = new RibbonLoadBalancerClient.RibbonServer(serviceId, server, this.isSecure(server, serviceId), this.serverIntrospector(serviceId).getMetadata(server));
            return this.execute(serviceId, (ServiceInstance)ribbonServer, (LoadBalancerRequest)request);
        }
    }
}

3.2、Ribbon核心组件

接口	作用	默认值
IClientConfig	读取配置	DefaultClientConfigImpl
IRule	负载均衡规则，选择实例	ZoneAvoidanceRule
IPing	筛选掉ping不通的实例	DummyPing
ServerList	交给Ribbon的实例列表	Ribbon：ConfigurationBasedServerList Spring Cloud Alibaba：NacosServerList
ServerListFilter	过滤掉不符合条件的实例	ZonePreferenceServerListFilter
ILoadBalance	Ribbon的入口	ZoneAwareLoadBalance
ServerListUpdater	更新交给Ribbon的List的策略	PollingServerListUpdater

四、负载均衡策略

4.1、内置的负载均衡策略

Ribbon核心组件IRule: 根据特定算法从服务列表中选取一个需要访问的服务

IRule是一个接口，有7个自带的实现类，可以实现不同的负载均衡算法规则

规则名称	特点
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
RandomRule	随机选择一个Server
ResponseTimeWeightedRule	已废弃，作用同WeightedResponseTimeRule
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
RetryRule	对选定的负载均衡策略加上重试机制，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
ZoneAvoidanceRule（默认）	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)【优中选优，再轮询】

4.2、切换ribbon负载均衡策略

编写配置

在客户端配置

注意：不能在启动类的同级/子集下配置

import com.netflix.loadbalancer.IRule;
import com.netflix.loadbalancer.RoundRobinRule;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;

@Configuration
public class MyRibbonRule {
    @Bean
    public IRule getRule() {
        return new RoundRobinRule();
    }
}

配置启动类

// 启动类上加该注解即可
@RibbonClient(name = "cloud-goods", configuration = {MyRibbonRule.class})

4.3、自定义策略（使用Nacos权重）

直接在页面上修改权重，是无效的。因为负载均衡中引入了ribbon，没有改ribbon配置，还是使用的ribbon的默认负载均衡策略。

使用nacos的权重，需要自定义负载均衡策略

配置权重
- 在页面上配置

*   在代码中配置

    ```
    spring:
      application:
        name: cloud-goods # 服务名
      cloud:
        nacos:
          discovery:
            server-addr: localhost:8848 # 指定nacos-server的地址
            username: nacos
            password: nacos
            weight: 10
    server:
      port: 9001
    
    ```

自定义负载均衡策略

拿到nacos的配置，进行自定义的负载均衡策略

注意：不能在启动类的同级/子集下配置

import com.alibaba.cloud.nacos.NacosDiscoveryProperties;
import com.alibaba.cloud.nacos.ribbon.NacosServer;
import com.alibaba.nacos.api.exception.NacosException;
import com.alibaba.nacos.api.naming.NamingService;
import com.alibaba.nacos.api.naming.pojo.Instance;
import com.netflix.client.config.IClientConfig;
import com.netflix.loadbalancer.AbstractLoadBalancerRule;
import com.netflix.loadbalancer.BaseLoadBalancer;
import com.netflix.loadbalancer.Server;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;

public class NacosWeightedRule extends AbstractLoadBalancerRule {
    /**
     * NacosDiscoveryProperties内置了基于权重的负载均衡算法
     */
    @Autowired
    private NacosDiscoveryProperties nacosDiscoveryProperties;

    /**
     * 读取配置文件并初始化NacosWeightedRule
     * @param iClientConfig
     */
    @Override
    public void initWithNiwsConfig(IClientConfig iClientConfig) {

    }

    /**
     * 实现基于权重的负载均衡算法
     * @param o
     */
    @Override
    public Server choose(Object o) {
        try {
            BaseLoadBalancer loadBalancer = (BaseLoadBalancer)this.getLoadBalancer();
            //想要请求的微服务名称
            String name = loadBalancer.getName();
            //拿到服务发现新的相关的api
            NamingService namingService = nacosDiscoveryProperties.namingServiceInstance();
            //Nacos client自动通过基于权重的负载均衡算法，给我们选择一个实例
            Instance instance = namingService.selectOneHealthyInstance(name);
            return new NacosServer(instance);
        } catch (NacosException e) {
            return null;
        }
    }
}

引用自定义的负载均衡策略

引用配置类

import com.netflix.loadbalancer.IRule;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;

@Configuration
public class MyRibbonRule {
    @Bean
    public IRule getRule() {
        return new NacosWeightedRule();
    }
}

启动类

// 启动类上加该注解即可
@RibbonClient(name = "cloud-goods", configuration = {MyRibbonRule.class

SpringCloud实践系列：Ribbon负载均衡

一、概述

1.1、什么是Ribbon

1.2、常见负载均衡

1.3、Ribbon工作流程

二、快速使用

三、源码简单追踪

3.1、源码简单追踪

3.2、Ribbon核心组件

四、负载均衡策略

4.1、内置的负载均衡策略

4.2、切换ribbon负载均衡策略

4.3、自定义策略（使用Nacos权重）

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