【微服务】- SpringCloud中Ribbon的使用及其轮询调度详解

文章目录

• 1.简介
• 2.负载均衡的介绍
• LB负载均衡(Load Balance)是什么
• Ribbon本地负载均衡客户端VS Nginx服务端负载均衡区别
• 集中式LB
• 进程内LB
• 总结
• 3.SpringCloud集成Ribbon
• 架构说明
• 如何引入Ribbon
• RestTemplate简介
• getForObject方法/getForEntity方法
• 4.Ribbon核心组件IRule
• IRule的几个重要实现类
• 自定义自己的负载均衡算法
• 自定义负载均衡类及使用
• 5.Ribbon负载均衡算法
• Ribbon轮询算法源码
• 手写一个负载均衡算法

1.简介

Spring Cloud Ribbon是基于Netflix Ribbon实现的一套客户端负载均衡的工具。

简单的说，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和服务调用。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。简单的说，就是在配置文件中列出Load Balancer (简称LB)后面所有的机器，Ribbon会自动的帮助你基于某种规则如简单轮询,随机连接等)去连接这些机器。我们很容易使用Ribbon实现自定义的负载均衡算法。

ribbon已经不再维护，但是因为其自身足够优秀导致ribbon现在依然被大规模使用。

ribbon未来的替代方案

2.负载均衡的介绍

LB负载均衡(Load Balance)是什么

简单的说就是将用户的请求平摊的分配到多个服务上,从而达到系统的HA (高可用)。

常见的负载均衡有软件Nginx, LVS, 硬件F5等。

Ribbon本地负载均衡客户端VS Nginx服务端负载均衡区别

Nginx是服务器负载均衡，客户端所有请求都会交给nginx,然后由nginx实现转发请求。即负载均衡是由服务端实现的。

Ribbon本地负载均衡，在调用微服务接口时候,会在注册中心上获取注册信息服务列表之后缓存到JVM本地，从而在本地实现RPC远程服务调用技术。

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逻辑集成到消费方，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。

总结

Ribbon就是负载均衡+ RestTemplate调用

3.SpringCloud集成Ribbon

架构说明

Ribbon其实就是一 一个软负载均衡的客户端组件,它可以和其他所需请求的客户端结合使用，和eureka结合只是其中的一个实例。

Ribbon在I作时分成两步

• 第一步先选择EurekaServer ,它优先选择在同-个区域内负载较少的
• 第二步再根据用户指定的策略,在从server取到的服务注册列表中选择一个地址。

其中Ribbon提供了多种策略:比如轮询、随机和根据响应时间加权。

如何引入Ribbon

我们使用的是Eureka注册中心集群来演示Ribbon的使用，因为在引入Eureka时

<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-client</artifactId>
</dependency>

也可以自动引入

<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-ribbon</artifactId>
</dependency>

故在pom中不自动引入。

RestTemplate简介

getForObject方法/getForEntity方法

返回对象为响应体中数据转化成的对象，基本上间以理解为Json

@GetMapping("/consumer/payment/get/{id}")
public CommonResult getPaymentById(@PathVariable("id") Long id){
    log.info("order执行查询");
    return template.getForObject(path + "/payment/get/"+id,CommonResult.class);
}

返回对象为ResponseEntity对象，包含了响应中的一些重要信息，比如响应头、响应状态码、响应体等

@GetMapping("/consumer/payment2/get/{id}")
public CommonResult getPaymentById2(@PathVariable("id") Long id){
    log.info("order执行查询");
    ResponseEntity<CommonResult> entity = template.getForEntity(path + "/payment/get/" + id, CommonResult.class);
    System.out.println(entity);
    if (entity.getStatusCode().is2xxSuccessful()){
        return entity.getBody();
    }else {
        return new CommonResult(444,"操作失败");
    }
}

postForObject方法/postForEntity方法两方法区别与get相同。

4.Ribbon核心组件IRule

作用：根据特定算法从服务中选择一个要访问的服务

IRule的几个重要实现类

• com.netflix.loadbalancer.RoundRobinRule ： 轮询
• com.netflix.loadbalancer.RandomRule： 随机
• com.netflix.loadbalancer .RetryRule： 先按照RoundRobinRule的策略获取服务，如果获取服务失败则在指定时间内会进行重试，获取可用的服务
• WeightedResponseTimeRule：对RoundRobinRule的扩展，响应速度越快的实例选择权重越大，越容易被选择
• BestAvailableRule：会先过滤掉由于多次访问故障而处于断路器跳闸状态的服务，然后选择一个并发量最小的服务
• AvailabilityFilteringRule：先过滤掉故障实例，再选择并发较小的实例
• 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

自定义自己的负载均衡算法

官方文档明确给出了警告:

这个自定义配置类不能放在@ComponentScan所扫描的当前包下以及子包下，

否则我们自定义的这个配置类就会被所有的Ribbon客户端所共享,达不到特殊化定制的目的了

即不要把自己的负载均衡类写在启动类所在目录下

自定义负载均衡类及使用

写负载均衡相关类

@Configuration
public class MyselfRule {

    @Bean
    public IRule getRule(){
        return new RandomRule();
    }
}

在启动类中声明要使用的负载均衡类

@SpringBootApplication
@EnableEurekaClient
@RibbonClient(name = "CLOUD-PAYMENT-SERVICE",configuration = MyselfRule.class)
public class OrderMain80 {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(OrderMain80.class,args);
    }
}

就完成了
name = "CLOUD-PAYMENT-SERVICE"是要访问的集群

configuration = MyselfRule.class自己写的负载均衡类。

5.Ribbon负载均衡算法

负载均衡轮询算法的原理

负载均衡算法: rest接口第几次请求数%服务器集群总数量=实际调用服务器位置下标，每次服务重启动后rest接口计数从1开始。

List instances = discoveryClient.getInstances(“CLOUD- PAYMENT-SERVICE”);

如:

List [0] instances = 127.0.0.1:8002

List [1] instances = 127.0.0.1:8001

8001+ 8002组合成为集群，它们共计2台机器,集群总数为2，按照轮询算法原理:

当总请求数为1时: 1 %2 =1对应下标位置为1，则获得服务地址为127.0.0.1:8001

当总请求数位2时: 2 %2 =0对应下标位置为0，则获得服务地址为127.0.0.1:8002

当总请求数位3时: 3 %2 =1对应下标位置为1，则获得服务地址为127.0.0.1:8001

当总请求数位4时: 4 % 2 =0对应下标位置为0，则获得服务地址为127.0.0.1:8002

如此类推…

Ribbon轮询算法源码

RoundRobinRule.java

/*选择要使用的算法*/
public Server choose(Object key) {
    return choose(getLoadBalancer(), key);
}
/*ILoadBalancer 是一个抽象类，可以通过该接口中的方法获取所有已近注册的服务*/
public Server choose(ILoadBalancer lb, Object key) {
    if (lb == null) {
        log.warn("no load balancer");
        return null;
    }

    Server server = null;
    int count = 0;
    while (server == null && count++ < 10) {
        //获取所有可用服务
        List<Server> reachableServers = lb.getReachableServers();
        //获取所有服务
        List<Server> allServers = lb.getAllServers();
        int upCount = reachableServers.size();
        int serverCount = allServers.size();

        if ((upCount == 0) || (serverCount == 0)) {
            log.warn("No up servers available from load balancer: " + lb);
            return null;
        }
        //获取要轮询到的sever
        int nextServerIndex = incrementAndGetModulo(serverCount);
        server = allServers.get(nextServerIndex);

        //判断server是否可用
        if (server == null) {
            /* Transient. */
            Thread.yield();
            continue;
        }

        if (server.isAlive() && (server.isReadyToServe())) {
            return (server);
        }

        // Next.
        server = null;
    }

    if (count >= 10) {
        log.warn("No available alive servers after 10 tries from load balancer: "
                + lb);
    }
    return server;
}
//这个方法通过自旋和CAS来保证线程安全
private int incrementAndGetModulo(int modulo) {
    for (;;) {
        int current = nextServerCyclicCounter.get();
        //通过取余来获取要轮询到的server的下标
        int next = (current + 1) % modulo;
        if (nextServerCyclicCounter.compareAndSet(current, next))
            return next;
    }
}

手写一个负载均衡算法

因为负载均衡的是要均衡的是被调用服务的集群，所以自己写的负载均衡类写在调用服务的服务中。

先写一个接口，该接口有一个方法来获取服务

public interface LoadbanenceI {

    public ServiceInstance instance(List<ServiceInstance> instances);
}

用我们自己的负载均衡类继承上叙的接口

//加注解说明要受到spring的管理
@Component
public class MyLb implements LoadbanenceI {

    private AtomicInteger integer = new AtomicInteger(0);

    //通过CAS和轮询的算法来获取要调用服务的下标
    public final int getAndIncrement(){
        int cur;
        int next;
        do {
            cur = integer.get();
            next = cur >= 2147473647?0:cur+1;
        }while (!integer.compareAndSet(cur,next));
        System.out.println("----第" + cur + "次访问----");
        return next;
    }

    @Override
    public ServiceInstance instance(List<ServiceInstance> instances) {
        int index = getAndIncrement() % instances.size();
        return instances.get(index);
    }
}

因为要所以自己写的负载均衡算法，所以关掉之前的负载均衡

@Configuration
public class ApplicationConfig {

    @Bean
//    @LoadBalanced
    public RestTemplate getRestTemplate(){
        return new RestTemplate();
    }
}

在启动类中标明要被均衡的服务，及自己写的负载均衡类。

@SpringBootApplication
@EnableEurekaClient
@RibbonClient(name = "CLOUD-PAYMENT-SERVICE",configuration = MyselfRule.class)
public class OrderMain80 {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(OrderMain80.class,args);
    }
}

启动所以服务后，如果调用服务集群的服务可用运行，且达到预期的均衡结果，说明自己写的负载均衡类使用成功。