微服务负载均衡器Ribbon

什么是Ribbon

目前主流的负载方案分为以下两种：
1》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)。
2》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LoadBalancer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.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；即在客户端进行负载均衡算法分配。
在这里插入图片描述
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。

3.常见负载均衡算法
1》随机，通过随机选择服务进行执行，一般这种方式使用较少;
2》轮询，负载均衡默认实现方式，请求来之后排队处理;
3》加权轮询，通过对服务器性能的分析，给高配置、底负载的服务器分配更高的权重，均衡各个服务器的压力;
4》地址Hash，通过客户端请求地址的HASH值取模映射进行服务器调度。 ip hash
5》最小链接数，即使请求均衡了，压力不一定会均衡，最小链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

Nacos使用Ribbon

1.nacos-discovery依赖了Ribbon，可以不用再引入Ribbon依赖
在这里插入图片描述
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){
    
    
	String url = "http://order-service/findOrderByUserId/" + id;
	R result = restTemplate.getForObject(url, R.class);
	return result;
}

Ribbon内核原理

在这里插入图片描述
IRule：这里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，就是我们上文所说的负载均衡器，负载均衡器的功能我们在上文已经说的很详细了，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。
1》RandomRule：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 Ib, 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，并将该数作为下标获取一个服务实例。
2》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 Ib, 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。
3》RetryRule(在轮询的基础上进行重试)：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 Ib, 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。
4》WeightedResponseTimeRule(权重 – nacos的NacosRule，Nacos还扩展了一个自己的基于配置的权限扩展)：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筛选，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。
5》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。
6》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loadBalanceStats有可能为null，则BestAvailableRule将采用它的父类即ClientConfigEnabledRoundRobinRule的服务选取策略(线性轮询)。
7》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。
8》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。

1.修改默认负载均衡策略
全局配置：调用其他微服务，一律使用指定的负载均衡算法
1》配置类：

@Configuration
public class RibbonRandomRuleConfig {
    
    

    /**
     * 方法名一定要叫iRule
     * @return
     */
    public IRule iRule(){
    
    
        return new RandomRule();
    }
}

注意：此处有坑，不能写在@SpringbootApplication注解的@ComponentScan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

在这里插入图片描述
利用@RibbonClient指定微服务及其负载均衡策略

@SpringBootApplication
@RibbonClients(value = {
    
    
        @RibbonClient(name = "stock-service", configuration = RibbonRandomRuleConfig.class)
})
public class OrderApplication {
    
    

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

    @Bean
    @LoadBalanced  //开启负载均衡器
    public RestTemplate restTemplate(RestTemplateBuilder builder){
    
    
        RestTemplate restTemplate = builder.build();
        return restTemplate;
    }
}

2》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
stock-service:
  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

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

public class CustomRule extends AbstractLoadBalancerRule {
    
    

    @Override
    public Server choose(Object o) {
    
    
        ILoadBalancer loadBalancer = this.getLoadBalancer();
        //获取当前请求的服务实例
        List<Server> reachableServers = loadBalancer.getReachableServers();
        int random = ThreadLocalRandom.current().nextInt(reachableServers.size());
        Server server = reachableServers.get(random);
        return server;
    }

    /**
     * 初始化配置的
     * @param iClientConfig
     */
    @Override
    public void initWithNiwsConfig(IClientConfig iClientConfig) {
    
    

    }
}

2.配置自定义的策略
修改application.yml

# 被调用的微服务名
stock-service:
  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
    NFLoadBalancerRuleClassName: com.mu.order.rule.CustomRule

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。
第一次调用：
在这里插入图片描述

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 stock-service 使用ribbon饥饿加载，多个使用逗号分隔
    clients:
      - stock-service

在这里插入图片描述

使用LoadBalancer替换Ribbon

1.什么是Spring Cloud 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官方提供了两种负载均衡的客户端：
1》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。

2》WebClient
WebClient是从Spring WebFlux5.0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。

2.RestTemplate整合LoadBalancer
1》引入依赖

<!--nacos服务注册发现-->
<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>

<!--添加loadbalancer依赖，前提先添加spring cloud依赖-->
<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-loadbalancer</artifactId>
</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

ribbon:
  eager-load:
    # 开启ribbon饥饿加载
    enabled: true
    # 配置 stock-service 使用ribbon饥饿加载，多个使用逗号分隔
    clients:
      - stock-service
    # 不使用ribbon
    loadbalancer:
      ribbon:
        enabled: false

原理：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。