Dubbo源码学习--集群负载均衡算法的实现
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前言
Dubbo 的定位是分布式服务框架，为了避免单点压力过大，服务的提供者通常部署多台，如何从服务提供者集群中选取一个进行调用，就依赖于Dubbo的负载均衡策略。
Dubbo 负载均衡策略
Dubbo 负载均衡策略提供下列四种方式：
-
Random LoadBalance 随机，按权重设置随机概率。 Dubbo的默认负载均衡策略
在一个截面上碰撞的概率高，但调用量越大分布越均匀，而且按概率使用权重后也比较均匀，有利于动态调整提供者权重。 -
RoundRobin LoadBalance 轮循，按公约后的权重设置轮循比率。
存在慢的提供者累积请求问题，比如：第二台机器很慢，但没挂，当请求调到第二台时就卡在那，久而久之，所有请求都卡在调到第二台上。 -
LeastActive LoadBalance 最少活跃调用数，相同活跃数的随机，活跃数指调用前后计数差。
使慢的提供者收到更少请求，因为越慢的提供者的调用前后计数差会越大。 -
ConsistentHash LoadBalance 一致性Hash，相同参数的请求总是发到同一提供者。
当某一台提供者挂时，原本发往该提供者的请求，基于虚拟节点，平摊到其它提供者，不会引起剧烈变动。
源码
LoadBalance
首先查看 LoadBalance 接口
Invoker select(List<Invoker > invokers, URL url, Invocation invocation) throws RpcException;
LoadBalance 定义了一个方法就是从 invokers 列表中选取一个
AbstractLoadBalance
AbstractLoadBalance 抽象类是所有负载均衡策略实现类的父类，实现了LoadBalance接口 的方法，同时提供抽象方法交由子类实现，
public <T> Invoker<T> select(List<Invoker<T>> invokers, URL url, Invocation invocation) {
if (invokers == null || invokers.size() == 0)
return null;
if (invokers.size() == 1)
return invokers.get(0);
return doSelect(invokers, url, invocation);
}
protected abstract <T> Invoker<T> doSelect(List<Invoker<T>> invokers, URL url, Invocation invocation);
RandomLoadBalance
protected <T> Invoker<T> doSelect(List<Invoker<T>> invokers, URL url, Invocation invocation) {
int length = invokers.size();
int totalWeight = 0;
boolean sameWeight = true;
for (int i = 0; i < length; i++) {
int weight = getWeight(invokers.get(i), invocation);
totalWeight += weight;
if (sameWeight && i > 0
&& weight != getWeight(invokers.get(i - 1), invocation)) {
sameWeight = false;
}
}
if (totalWeight > 0 && ! sameWeight) {
int offset = random.nextInt(totalWeight);
for (int i = 0; i < length; i++) {
offset -= getWeight(invokers.get(i), invocation);
if (offset < 0) {
return invokers.get(i);
}
}
}
return invokers.get(random.nextInt(length));
}
RandomLoadBalance 实现很简单，如果每个提供者的权重都相同，那么根据列表长度直接随机选取一个，
如果权重不同，累加权重值。根据0~累加的权重值 选取一个随机数，然后判断该随机数落在那个提供者上。
RoundRobinLoadBalance
private final ConcurrentMap<String, AtomicPositiveInteger> sequences = new ConcurrentHashMap<String, AtomicPositiveInteger>();
private final ConcurrentMap<String, AtomicPositiveInteger> weightSequences = new ConcurrentHashMap<String, AtomicPositiveInteger>();
protected <T> Invoker<T> doSelect(List<Invoker<T>> invokers, URL url, Invocation invocation) {
String key = invokers.get(0).getUrl().getServiceKey() + "." + invocation.getMethodName();
int length = invokers.size();
int maxWeight = 0;
int minWeight = Integer.MAX_VALUE;
for (int i = 0; i < length; i++) {
int weight = getWeight(invokers.get(i), invocation);
maxWeight = Math.max(maxWeight, weight);
minWeight = Math.min(minWeight, weight);
}
if (maxWeight > 0 && minWeight < maxWeight) {
AtomicPositiveInteger weightSequence = weightSequences.get(key);
if (weightSequence == null) {
weightSequences.putIfAbsent(key, new AtomicPositiveInteger());
weightSequence = weightSequences.get(key);
}
int currentWeight = weightSequence.getAndIncrement() % maxWeight;
List<Invoker<T>> weightInvokers = new ArrayList<Invoker<T>>();
for (Invoker<T> invoker : invokers) {
if (getWeight(invoker, invocation) > currentWeight) {
weightInvokers.add(invoker);
}
}
int weightLength = weightInvokers.size();
if (weightLength == 1) {
return weightInvokers.get(0);
} else if (weightLength > 1) {
invokers = weightInvokers;
length = invokers.size();
}
}
AtomicPositiveInteger sequence = sequences.get(key);
if (sequence == null) {
sequences.putIfAbsent(key, new AtomicPositiveInteger());
sequence = sequences.get(key);
}
return invokers.get(sequence.getAndIncrement() % length);
}
首先也是判断权重是否一致，如果一致，通过维护一个 AtomicInteger 的增长 进行取模乱来轮训。
如果权重不一致，通过维护一个 AtomicInteger 的增长 与最大权重取模作为当前权重，然后获取大于当前权重的列表作为调用者列表，然后进行取模轮训
LeastActiveLoadBalance
LeastActiveLoadBalance 源码比较简单就不列出了，思路主要是，获取最小的活跃数，把活跃数等于最小活跃数的调用者维护成一个数组
如果权重一致随机取出，如果不同则跟 RandomLoadBalance 一致，累加权重，然后随机取出。
ConsistentHashLoadBalance
protected <T> Invoker<T> doSelect(List<Invoker<T>> invokers, URL url, Invocation invocation) {
String key = invokers.get(0).getUrl().getServiceKey() + "." + invocation.getMethodName();
int identityHashCode = System.identityHashCode(invokers);
ConsistentHashSelector<T> selector = (ConsistentHashSelector<T>) selectors.get(key);
if (selector == null || selector.getIdentityHashCode() != identityHashCode) {
selectors.put(key, new ConsistentHashSelector<T>(invokers, invocation.getMethodName(), identityHashCode));
selector = (ConsistentHashSelector<T>) selectors.get(key);
}
return selector.select(invocation);
}
public ConsistentHashSelector(List<Invoker<T>> invokers, String methodName, int identityHashCode) {
this.virtualInvokers = new TreeMap<Long, Invoker<T>>();
this.identityHashCode = System.identityHashCode(invokers);
URL url = invokers.get(0).getUrl();
this.replicaNumber = url.getMethodParameter(methodName, "hash.nodes", 160);
String[] index = Constants.COMMA_SPLIT_PATTERN.split(url.getMethodParameter(methodName, "hash.arguments", "0"));
argumentIndex = new int[index.length];
for (int i = 0; i < index.length; i ++) {
argumentIndex[i] = Integer.parseInt(index[i]);
}
for (Invoker<T> invoker : invokers) {
for (int i = 0; i < replicaNumber / 4; i++) {
byte[] digest = md5(invoker.getUrl().toFullString() + i);
for (int h = 0; h < 4; h++) {
long m = hash(digest, h);
virtualInvokers.put(m, invoker);
}
}
}
}
通过doselect方法可以看出 ConsistentHashLoadBalance 主要是通过内部类 ConsistentHashSelector 来实现的，首先看ConsistentHashSelector构造函数的源码可以看出
首先根据invokers的url获取分片个数，创建相同大小的虚拟节点。
public Invoker<T> select(Invocation invocation) {
String key = toKey(invocation.getArguments());
byte[] digest = md5(key);
Invoker<T> invoker = sekectForKey(hash(digest, 0));
return invoker;
}
private String toKey(Object[] args) {
StringBuilder buf = new StringBuilder();
for (int i : argumentIndex) {
if (i >= 0 && i < args.length) {
buf.append(args[i]);
}
}
return buf.toString();
}
private Invoker<T> sekectForKey(long hash) {
Invoker<T> invoker;
Long key = hash;
if (!virtualInvokers.containsKey(key)) {
SortedMap<Long, Invoker<T>> tailMap = virtualInvokers.tailMap(key);
if (tailMap.isEmpty()) {
key = virtualInvokers.firstKey();
} else {
key = tailMap.firstKey();
}
}
invoker = virtualInvokers.get(key);
return invoker;
}
然后根据参数的MD5值 获取对应的提供者
