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。
Spring Cloud 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Load Balancer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。
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。
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
2) 添加@LoadBalanced注解
@Configuration public class RestConfig { @Bean @LoadBalanced public RestTemplate restTemplate() { return new RestTemplate(); } }
3) 修改controller
@Autowired private RestTemplate restTemplate; @RequestMapping(value = "/findOrderByUserId/{id}") public R findOrderByUserId(@PathVariable("id") Integer id) { // RestTemplate调用 //String url = "http://localhost:8020/order/findOrderByUserId/"+id; //模拟ribbon实现 //String url = getUri("mall‐order")+"/order/findOrderByUserId/"+id; // 添加@LoadBalanced String url = "http://mall‐order/order/findOrderByUserId/"+id; R result = restTemplate.getForObject(url,R.class); return result; }
3 Ribbon负载均衡策略
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:
@Configuration public class RibbonConfig { /** * 全局配置 * 指定负载均衡策略 * @return */ @Bean public IRule iRule() { // 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) return new NacosRule(); } }
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
利用@RibbonClient指定微服务及其负载均衡策略。
@SpringBootApplication(exclude = {DataSourceAutoConfiguration.class,DruidDataSourceAutoConfigure.class}) //@RibbonClient(name = "mall‐order",configuration = RibbonConfig.class) //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 @RibbonClients(value = { // 在SpringBoot主程序扫描的包外定义配置类 @RibbonClient(name = "mall‐order",configuration = RibbonConfig.class), @RibbonClient(name = "mall‐account",configuration = RibbonConfig.class) }) public class MallUserRibbonDemoApplication { public static void main(String[] args) { SpringApplication.run(MallUserRibbonDemoApplication.class, args); } }
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
# 被调用的微服务名 mall‐order: ribbon: # 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) NFLoadBalancerRuleClassName: 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
@Slf4j public class NacosRandomWithWeightRule extends AbstractLoadBalancerRule { @Autowired private NacosDiscoveryProperties nacosDiscoveryProperties; @Override public Server choose(Object key) { DynamicServerListLoadBalancer loadBalancer = (DynamicServerListLoadBalancer) getLoadBalancer(); String serviceName = loadBalancer.getName(); NamingService namingService = nacosDiscoveryProperties.namingServiceInstance(); try { //nacos基于权重的算法 Instance instance = namingService.selectOneHealthyInstance(serviceName); return new NacosServer(instance); } catch (NacosException e) { log.error("获取服务实例异常:{}", e.getMessage()); e.printStackTrace(); } return null; } @Override public void initWithNiwsConfig(IClientConfig clientConfig) { } }
2) 配置自定义的策略
2.1)配置文件:
修改application.yml
# 被调用的微服务名 mall‐order: ribbon: # 自定义的负载均衡策略(基于随机&权重) NFLoadBalancerRuleClassName: 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。
开启饥饿加载,解决第一次调用慢的问题
ribbon: eager‐load: # 开启ribbon饥饿加载 enabled: true # 配置mall‐user使用ribbon饥饿加载,多个使用逗号分隔 clients: mall‐order
源码对应属性配置类:RibbonEagerLoadProperties
测试:
3. Ribbon内核原理
3.1 Ribbon原理