SpringCloud06——Ribbon负载均衡服务调用

一、介绍

官网：github.com/Netflix/rib…

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。

2、作用

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。

3、Ribbon的负载均衡和Rest调用

Ribbon其实就是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。

步骤：

• 第一步先选择EurekaServer ,它优先选择在同一个区域内负载较少的server。
• 第二步再根据用户指定的策略，再从server取到的服务注册列表中选择一个地址。

Ribbon提供了多种策略：比如轮询、随机和根据响应时间加权。

Netflix就已经引入了Ribbon，所以就不用引入了。

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

上面这个依赖点进去有Ribbon的依赖：

<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-ribbon</artifactId>
    <version>2.2.1.RELEASE</version>
    <scope>compile</scope>
</dependency>
复制代码

RestTemplate看源码：RestTemplate (Spring Framework 5.2.2.RELEASE API)RestTemplate (Spring Framework 5.2.2.RELEASE API)

getForObject()和getForEntity()方法的区别

• getForObject()返回对象就是响应体的数据转化成的对象，也就是Json格式的
• getForEntity()返回的是ResponseEntity对象，其中还包含了更重要的信息，比如响应头、响应状态码和响应体等等

这次使用的以前的模块：

• EurekaMain7001模块
• EurekaMain7002模块
• OrderMain80模块
• PaymentMain8001模块
• PaymentMain8001模块

这里演示一下能否使用getForEntity()。

@GetMapping("/consumer/payment/get/{id}")
public CommonResult<Payment> getPayment(@PathVariable("id")Long id){
    return restTemplate.getForObject(PAYMENT_URL + "/payment/get/" + id,CommonResult.class);
}

@GetMapping("/consumer/payment/getForEntity/{id}")
public CommonResult<Payment> getPayment1(@PathVariable("id")Long id){
    ResponseEntity<CommonResult> entity =
        restTemplate.getForEntity(PAYMENT_URL + "/payment/get/" + id, CommonResult.class);
    if (entity.getStatusCode().is2xxSuccessful()){
        return entity.getBody();
    }else{
        return new CommonResult<>(444,"操作失败");
    }
}
复制代码

二、Ribbon进阶

1、Ribbon有哪些负载规则

可以进入Irule接口查看：

public interface IRule{
    /*
     * choose one alive server from lb.allServers or
     * lb.upServers according to key
     * 
     * @return choosen Server object. NULL is returned if none
     *  server is available 
     */

    public Server choose(Object key);
    
    public void setLoadBalancer(ILoadBalancer lb);
    
    public ILoadBalancer getLoadBalancer();    
}
复制代码

继承关系如图所示：

上面这个按点上面IRule接口，右键Diagrams-->show diagram，然后再右键show Implementations可以选择显示哪个。

或者选中IRule，然后ctrl + H，显示它的所有子类。

最常用的是：

名称	规则
RoundRobinRule	轮询
RandomRule	随机
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
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

2、设置负载规则

官方文档明确给的警告:

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。

所以修改comsumer80时，需要在springcloud包同级再创建新的包：

在它的下面创建规则：

@Configuration
public class MySelfRule {
    //设置为随机
    @Bean
    public IRule myRule(){
        return new RandomRule();
    }
}
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主配置类上加注解：

@SpringBootApplication
@EnableEurekaClient
@RibbonClient(name = "CLOUD-PAYMENT-SERVICE",configuration = MySelfRule.class)
public class OrderMain80 {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(OrderMain80.class,args);
    }
}
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再次测试：localhost/consumer/payment/get/1，选择的端口随机了。

3、负载均衡的算法

默认负载轮训算法: 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");

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=О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=О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…

4、源码

首先进入IRule接口，点进去找RoundRobinRule类，这就是轮询的方式的代码。

public class RoundRobinRule extends AbstractLoadBalancerRule {

    private AtomicInteger nextServerCyclicCounter;
    private static final boolean AVAILABLE_ONLY_SERVERS = true;
    private static final boolean ALL_SERVERS = false;

    private static Logger log = LoggerFactory.getLogger(RoundRobinRule.class);

    public RoundRobinRule() {
        nextServerCyclicCounter = new AtomicInteger(0);
    }
    //......其他代码
}
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这里nextServerCyclicCounter是一个原子整型，类的构造要初始化该参数，默认为0。

这个类要实现接口的方法，接口是这么写的：

public interface IRule{
    /*
     * choose one alive server from lb.allServers or
     * lb.upServers according to key
     * 
     * @return choosen Server object. NULL is returned if none
     *  server is available 
     */

    public Server choose(Object key);
    
    public void setLoadBalancer(ILoadBalancer lb);
    
    public ILoadBalancer getLoadBalancer();    
}
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这里看RoundRobinRule类实现的choose方法，也就是选择一种负载均衡的算法。

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) {
        List<Server> reachableServers = lb.getReachableServers();
        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;
        }

        int nextServerIndex = incrementAndGetModulo(serverCount);
        server = allServers.get(nextServerIndex);

        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;
}
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如果lb为null，那么报错；最开始设置服务器server=null，也就是不知道用哪个服务器去处理，count也设置为0。然后进入循环：

while (server == null && count++ < 10) {}
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上面就是要不断寻找用哪个server，而如果count数量过大，那么就报找了10次，根本就没有存活的server存在。

接下来就看看里面到底是怎么找的server：

while (server == null && count++ < 10) {
    List<Server> reachableServers = lb.getReachableServers();
    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;
    }

    int nextServerIndex = incrementAndGetModulo(serverCount);
    server = allServers.get(nextServerIndex);

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

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

    // Next.
    server = null;
}
复制代码

getReachableServers就是查看哪些存活的server并返回，getAllServers就是找所有的server，然后分别获取它们的数量。获取到数量以后如果根本就没有存活的，或者根本就没有服务，报错返回，upCount说的就是存活的数量，可以看eureka注册中心：

这上面就标注了up的是两个。

int nextServerIndex = incrementAndGetModulo(serverCount);
server = allServers.get(nextServerIndex);
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这个方法就是获取下一次server的下标，然后根据下标拿到server。

因为它是轮询方式，所以进入方法就可以发现，它就是按照前面所说的取余数的方式拿到下标的。

private int incrementAndGetModulo(int modulo) {
    for (;;) {
        int current = nextServerCyclicCounter.get();
        int next = (current + 1) % modulo;
        if (nextServerCyclicCounter.compareAndSet(current, next))
            return next;
    }
}
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compareAndSet==>CAS，自旋锁。可以看到就是 + 1然后取模，初始是1，下一次是2，再下一次是1......这样就拿到了server的下标，进而获取了server服务。

5、手写负载的算法

在8001和8002的controller下加如下代码：

@GetMapping(value = "/payment/lb")
public String getPaymentLB() {
    return serverPort;
}
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order80模块取消负载均衡，到时候用自己的：

@Configuration
public class ApplicationContextConfig {
    @Bean
    //@LoadBalanced		直接注掉
    public RestTemplate getRestTemplate(){
        return new RestTemplate();
    }
}
复制代码

和springcloud下创建个包lb，里面创建LoadBalanced接口。

public interface LoadBalancer {
    ServiceInstance instances(List<ServiceInstance> serviceInstances);
}
复制代码

创建它的实现类：

@Component
public class MyLB implements LoadBalancer{
    //设置源自类默认值
    private AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(0);

    //拿到下标索引，并增加
    public final int getAndIncrement(){
        int current;
        int next;
        do{
            //获取当前数字
            current = this.atomicInteger.get();
            //下一个数字
            next = current >= Integer.MAX_VALUE ? 0 : current + 1;
        }while (!this.atomicInteger.compareAndSet(current,next));
        System.out.println("next = " + next);
        return next;
    }

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

修改80端口的controller：

@RestController
@Slf4j
public class OrderController {
    public static final String PAYMENT_URL = "http://CLOUD-PAYMENT-SERVICE";

    @Resource
    private LoadBalancer loadBalancer;

    @Autowired
    private RestTemplate restTemplate;

    @Resource
    private DiscoveryClient discoveryClient;

    @GetMapping("/consumer/payment/create")
    public CommonResult<Payment> create(Payment payment){
        return restTemplate.postForObject(PAYMENT_URL + "/payment/create",payment,CommonResult.class);
    }

    @GetMapping("/consumer/payment/get/{id}")
    public CommonResult<Payment> getPayment(@PathVariable("id")Long id){
        return restTemplate.getForObject(PAYMENT_URL + "/payment/get/" + id,CommonResult.class);
    }

    @GetMapping("/consumer/payment/getForEntity/{id}")
    public CommonResult<Payment> getPayment1(@PathVariable("id")Long id){
        ResponseEntity<CommonResult> entity =
                restTemplate.getForEntity(PAYMENT_URL + "/payment/get/" + id, CommonResult.class);
        if (entity.getStatusCode().is2xxSuccessful()){
            return entity.getBody();
        }else{
            return new CommonResult<>(444,"操作失败");
        }
    }

    @GetMapping(value = "/consumer/payment/lb")
    public String getPaymentLB(){
        List<ServiceInstance> instances = discoveryClient.getInstances("CLOUD-PAYMENT-SERVICE");
        if(instances == null || instances.size() <= 0){
            return null;
        }

        ServiceInstance serviceInstance = loadBalancer.instances(instances);
        URI uri = serviceInstance.getUri();
        return restTemplate.getForObject(uri+"/payment/lb",String.class);

    }
}
复制代码

测试：localhost/consumer/payment/lb，通过，8001和8002轮询。