6.0 Ribbon&LoadBalancer
Ribbon&LoadBalancer实战
一、负载均衡介绍
负载均衡(Load Balance),其含义就是指将负载(工作任务)进行平衡、分摊到多个操作单元上进行运行,例如FTP服务器、Web服务器、企业核心应用服务器和其它主要任务服务器等,从而协同完成工作任务。
思考: 如果有多个provider实例,consumer应该如何调用呢?
目前主流的负载均衡方案分为以下两种:
- 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。
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。
- 最小连接数,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。
二、Ribbon
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。
2.1 Spring Cloud Alibaba整合Ribbon
1) 引入ribbon依赖
<!--添加ribbon的依赖--> <dependency> <groupId>org.springframework.cloud</groupId> <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-ribbon</artifactId> </dependency>
nacos-discovery依赖了ribbon,可以不用再引入ribbon依赖
2) RestTemplate 添加@LoadBalanced注解,让RestTemplate在请求时拥有客户端负载均衡的能力
@Configuration public class RestConfig { @Bean @LoadBalanced //开启负载均衡 public RestTemplate restTemplate() { return new RestTemplate(); } }
3) 测试,使用微服务名发起调用
@Autowired private RestTemplate restTemplate; @RequestMapping(value = "/findOrderByUserId/{id}") public R findOrderByUserId(@PathVariable("id") Integer id) { // ribbon实现,restTemplate需要添加@LoadBalanced注解 String url = "http://mall-order/order/findOrderByUserId/"+id; R result = restTemplate.getForObject(url,R.class); return result; }
2.2 Ribbon内核原理
2.2.1 模拟ribbon实现
@Autowired private RestTemplate restTemplate; @RequestMapping(value = "/findOrderByUserId/{id}") public R findOrderByUserId(@PathVariable("id") Integer id) { //模拟ribbon实现 String url = getUri("mall-order")+"/order/findOrderByUserId/"+id; R result = restTemplate.getForObject(url,R.class); return result; } @Autowired private DiscoveryClient discoveryClient; public String getUri(String serviceName) { List<ServiceInstance> serviceInstances = discoveryClient.getInstances(serviceName); if (serviceInstances == null || serviceInstances.isEmpty()) { return null; } int serviceSize = serviceInstances.size(); //轮询 int indexServer = incrementAndGetModulo(serviceSize); return serviceInstances.get(indexServer).getUri().toString(); } private AtomicInteger nextIndex = new AtomicInteger(0); private int incrementAndGetModulo(int modulo) { for (;;) { int current = nextIndex.get(); int next = (current + 1) % modulo; if (nextIndex.compareAndSet(current, next) && current < modulo){ return current; } } }
2.2.2 @LoadBalanced 注解原理
参考源码: LoadBalancerAutoConfiguration。
@LoadBalanced使用了@Qualifier,spring中@Qualifier用于筛选限定注入Bean。@LoadBalanced利用@Qualifier作为restTemplates注入的筛选条件,筛选出具有负载均衡标识的RestTemplate。
被@LoadBalanced注解的restTemplate会被定制,添加LoadBalancerInterceptor拦截器。
注意: SmartInitializingSingleton是在所有的bean都实例化完成之后才会调用的,所以在bean的实例化期间使用@LoadBalanced修饰的restTemplate是不具备负载均衡作用的。
如果不使用@LoadBalanced注解,也可以通过添加LoadBalancerInterceptor拦截器让restTemplate起到负载均衡器的作用。
@Bean public RestTemplate restTemplate(LoadBalancerInterceptor loadBalancerInterceptor) { RestTemplate restTemplate = new RestTemplate(); //注入loadBalancerInterceptor拦截器 restTemplate.setInterceptors(Arrays.asList(loadBalancerInterceptor)); return restTemplate; }
2.3 Ribbon扩展功能
2.3.1 Ribbon相关接口
参考: org.springframework.cloud.netflix.ribbon.RibbonClientConfiguration
IClientConfig:Ribbon的客户端配置,默认采用DefaultClientConfigImpl实现。
IRule:Ribbon的负载均衡策略,默认采用ZoneAvoidanceRule实现,该策略能够在多区域环境下选出最佳区域的实例进行访问。
IPing:Ribbon的实例检查策略,默认采用DummyPing实现,该检查策略是一个特殊的实现,实际上它并不会检查实例是否可用,而是始终返回true,默认认为所有服务实例都是可用的。
ServerList:服务实例清单的维护机制,默认采用ConfigurationBasedServerList实现。
ServerListFilter:服务实例清单过滤机制,默认采ZonePreferenceServerListFilter,该策略能够优先过滤出与请求方处于同区域的服务实例。
ILoadBalancer:负载均衡器,默认采用ZoneAwareLoadBalancer实现,它具备了区域感知的能力。
2.3.2 Ribbon负载均衡策略
- RandomRule: 随机选择一个Server。
- RetryRule: 对选定的负载均衡策略机上重试机制,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。
- 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。
- 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。
- ZoneAvoidanceRule: 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
- NacosRule: 优先调用同一集群的实例,基于随机权重
修改默认负载均衡策略
全局配置:调用的微服务,一律使用指定的负载均衡策略
@Configuration public class RibbonConfig { /** * 全局配置 * 指定负载均衡策略 * @return */ @Bean public IRule ribbonRule() { // 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(); }
局部配置:调用指定微服务时,使用对应的负载均衡策略
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
2.3.3 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)全局配置
@Bean public IRule ribbonRule() { return new NacosRandomWithWeightRule(); }
2.2)局部配置:
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
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: enabled: true clients: mall-order
参数说明:
- ribbon.eager-load.enabled:开启ribbon的饥饿加载模式
- ribbon.eager-load.clients:指定需要饥饿加载的服务名,也就是你需要调用的服务,如果有多个服务,则用逗号隔开
三、LoadBalancer
Spring Cloud LoadBalancer是Spring Cloud官方自己提供的客户端负载均衡器, 用来替代Ribbon。
Spring官方提供了两种客户端都可以使用loadbalancer:
RestTemplate
RestTemplate是Spring提供的用于访问Rest服务的客户端,RestTemplate提供了多种便捷访问远程Http服务的方法,能够大大提高客户端的编写效率。默认情况下,RestTemplate默认依赖jdk的HTTP连接工具。
WebClient
WebClient是从Spring WebFlux 5.0版本开始提供的一个非阻塞的基于响应式编程的进行Http请求的客户端工具。它的响应式编程的基于Reactor的。WebClient中提供了标准Http请求方式对应的get、post、put、delete等方法,可以用来发起相应的请求。
3.1 RestTemplate整合LoadBalancer
1)引入依赖
<!-- LoadBalancer --> <dependency> <groupId>org.springframework.cloud</groupId> <artifactId>spring-cloud-starter-loadbalancer</artifactId> </dependency> <!-- 提供了RestTemplate支持 --> <dependency> <groupId>org.springframework.boot</groupId> <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId> </dependency> <!-- nacos服务注册与发现 移除ribbon支持--> <dependency> <groupId>com.alibaba.cloud</groupId> <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactId> <exclusions> <exclusion> <groupId>org.springframework.cloud</groupId> <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-ribbon</artifactId> </exclusion> </exclusions> </dependency>
注意: nacos-discovery中引入了ribbon,需要移除ribbon的包
如果不移除,也可以在yml中配置不使用ribbon。默认情况下,如果同时拥有RibbonLoadBalancerClient和BlockingLoadBalancerClient,为了保持向后兼容性,将使用RibbonLoadBalancerClient。要覆盖它,可以设置spring.cloud.loadbalancer.ribbon.enabled属性为false。
spring: application: name: mall-user-loadbalancer-demo cloud: nacos: discovery: server-addr: 127.0.0.1:8848 # 不使用ribbon,使用loadbalancer loadbalancer: ribbon: enabled: false
2)使用@LoadBalanced注解修饰RestTemplate,开启客户端负载均衡功能
@Configuration public class RestConfig { @Bean @LoadBalanced public RestTemplate restTemplate() { return new RestTemplate(); } }
3) 使用
@RestController @RequestMapping("/user") public class UserController { @Autowired private RestTemplate restTemplate; @RequestMapping(value = "/findOrderByUserId/{id}") public R findOrderByUserId(@PathVariable("id") Integer id) { String url = "http://mall-order/order/findOrderByUserId/"+id; R result = restTemplate.getForObject(url,R.class); return result; } }
3.2 WebClient整合LoadBalancer
1)引入依赖
<!-- LoadBalancer --> <dependency> <groupId>org.springframework.cloud</groupId> <artifactId>spring-cloud-starter-loadbalancer</artifactId> </dependency> <!-- webflux --> <dependency> <groupId>org.springframework.boot</groupId> <artifactId>spring-boot-starter-webflux</artifactId> </dependency> <!-- nacos服务注册与发现 --> <dependency> <groupId>com.alibaba.cloud</groupId> <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactId> <exclusions> <exclusion> <groupId>org.springframework.cloud</groupId> <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-ribbon</artifactId> </exclusion> </exclusions> </dependency>
2) 配置WebClient作为负载均衡器的client
@Configuration public class WebClientConfig { @LoadBalanced @Bean WebClient.Builder webClientBuilder() { return WebClient.builder(); } @Bean WebClient webClient() { return webClientBuilder().build(); } }
3) 使用
@Autowired private WebClient webClient; @RequestMapping(value = "/findOrderByUserId2/{id}") public Mono<R> findOrderByUserIdWithWebClient(@PathVariable("id") Integer id) { String url = "http://mall-order/order/findOrderByUserId/"+id; //基于WebClient Mono<R> result = webClient.get().uri(url) .retrieve().bodyToMono(R.class); return result; }
原理: 底层会使用ReactiveLoadBalancer
引入webFlux
@Autowired private ReactorLoadBalancerExchangeFilterFunction lbFunction; @RequestMapping(value = "/findOrderByUserId3/{id}") public Mono<R> findOrderByUserIdWithWebFlux(@PathVariable("id") Integer id) { String url = "http://mall-order/order/findOrderByUserId/"+id; //基于WebClient+webFlux Mono<R> result = WebClient.builder() .filter(lbFunction) .build() .get() .uri(url) .retrieve() .bodyToMono(R.class); return result; }
【推荐】编程新体验,更懂你的AI,立即体验豆包MarsCode编程助手
【推荐】凌霞软件回馈社区,博客园 & 1Panel & Halo 联合会员上线
【推荐】抖音旗下AI助手豆包,你的智能百科全书,全免费不限次数
【推荐】博客园社区专享云产品让利特惠,阿里云新客6.5折上折
【推荐】轻量又高性能的 SSH 工具 IShell:AI 加持,快人一步
· 微软正式发布.NET 10 Preview 1:开启下一代开发框架新篇章
· 没有源码,如何修改代码逻辑?
· PowerShell开发游戏 · 打蜜蜂
· 在鹅厂做java开发是什么体验
· WPF到Web的无缝过渡:英雄联盟客户端的OpenSilver迁移实战