SpringCloud入门最佳实践(五)Ribbon负载均衡

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介绍

是什么

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,将Netflix的中间层服务连接在一起。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。我们也很容易使用Ribbon实现自定义的负载均衡算法。

能干嘛

LB,即负载均衡(Load Balance),在微服务或分布式集群中经常用的一种应用。
负载均衡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。 常见的负载均衡有软件Nginx,LVS,硬件 F5等。
相应的在中间件,例如:dubbo和SpringCloud中均给我们提供了负载均衡,SpringCloud的负载均衡算法可以自定义。

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。

官方资料

https://github.com/Netflix/ribbon/wiki/Getting-Started



Ribbon 配置初步

修改 icodecloud-consumer-dept-80 工程

  • POM文件。新增

     <!-- Ribbon相关 -->
     <dependency>
       <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
       <artifactId>spring-cloud-starter-eureka</artifactId>
     </dependency>
     <dependency>
       <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
       <artifactId>spring-cloud-starter-ribbon</artifactId>
     </dependency>
     <dependency>
       <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
       <artifactId>spring-cloud-starter-config</artifactId>
     </dependency>
    
  • 修改YML。追加eureka的服务注册地址
    在这里插入图片描述

  • 对ConfigBean进行新注解@LoadBalanced 获得Rest时加入Ribbon的配置

      @Configuration
      public class ConfigBean {
          @Bean
          @LoadBalanced
          public RestTemplate getRestTemplate() {
              return new RestTemplate();
          }
      }
    
  • 主启动类DeptConsumer80_App添加@EnableEurekaClient

     @SpringBootApplication
     @EnableEurekaClient
     public class DeptConsumer8000_App {
         public static void main(String[] args) {
             SpringApplication.run(DeptConsumer8000_App.class, args);
         }
     }
    
  • 设置微服务的真实名字访问

    private static final String REST_URL_PREFIX = “http://localhost:8001”;
    改为
    private static final String REST_URL_PREFIX = “http://ICODECLOUD-DEPT”;

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  • 测试

    • 先启动3个eureka集群后,再启动 icodecloud-provider-dept-8001 并注册进 eureka
    • 启动 icodecloud-consumer-dept-80
      在这里插入图片描述
  • 总结

    Ribbon 和 Eureka 整合后 Consumer 可以直接调用服务而不用再关心地址和端口号



Ribbon 负载均衡

  • 架构说明

  • 参考 icodecloud-provider-dept-8001,新建两份,分别命名为8002,8003
    在这里插入图片描述

  • 新建8002/8003数据库,各自微服务分别连各自的数据库

  • 修改8002/8003各自YML

    • 8002 yml

      server:
        port: 8002
      
      mybatis:
        config-location: classpath:mybatis/mybatis.cfg.xml        # mybatis配置文件所在路径
        type-aliases-package: com.icode.cloud.pojo                # 所有Entity别名类所在包
        mapper-locations:
        - classpath:mybatis/mapper/**/*.xml                       # mapper映射文件
      
      spring:
        application:
          name: icodecloud-dept                                   #对外暴露的微服务名字
        datasource:
          type: com.alibaba.druid.pool.DruidDataSource            # 当前数据源操作类型
          driver-class-name: org.gjt.mm.mysql.Driver              # mysql驱动包
          url: jdbc:mysql://localhost:3306/icode-cloud-02              # 数据库名称
          username: root
          password: 123456
          dbcp2:
            min-idle: 5                                           # 数据库连接池的最小维持连接数
            initial-size: 5                                       # 初始化连接数
            max-total: 5                                          # 最大连接数
            max-wait-millis: 200                                  # 等待连接获取的最大超时时间
      
      eureka:
        client: #客户端注册进eureka服务列表内
          service-url:
            defaultZone: http://eureka7001.com:7001/eureka/,http://eureka7002.com:7002/eureka/,http://eureka7003.com:7003/eureka/
        instance:
          instance-id: icodecloud-dept8002
          prefer-ip-address: true     #访问路径可以显示IP地址
      
      info:
        app.name: icode-icodecloud
        company.name: www.icode.com
        build.artifactId: ${project.artifactId}
        build.version: ${project.version}
        build.description: ${project.description}
      
    • 8003 yml

       server:
         port: 8003
       
       mybatis:
         config-location: classpath:mybatis/mybatis.cfg.xml        # mybatis配置文件所在路径
         type-aliases-package: com.icode.cloud.pojo                # 所有Entity别名类所在包
         mapper-locations:
         - classpath:mybatis/mapper/**/*.xml                       # mapper映射文件
       
       spring:
         application:
           name: icodecloud-dept                                   #对外暴露的微服务名字
         datasource:
           type: com.alibaba.druid.pool.DruidDataSource            # 当前数据源操作类型
           driver-class-name: org.gjt.mm.mysql.Driver              # mysql驱动包
           url: jdbc:mysql://localhost:3306/icode-cloud-03              # 数据库名称
           username: root
           password: 123456
           dbcp2:
             min-idle: 5                                           # 数据库连接池的最小维持连接数
             initial-size: 5                                       # 初始化连接数
             max-total: 5                                          # 最大连接数
             max-wait-millis: 200                                  # 等待连接获取的最大超时时间
       
       eureka:
         client: #客户端注册进eureka服务列表内
           service-url:
             defaultZone: http://eureka7001.com:7001/eureka/,http://eureka7002.com:7002/eureka/,http://eureka7003.com:7003/eureka/
         instance:
           instance-id: icodecloud-dept8003
           prefer-ip-address: true     #访问路径可以显示IP地址
      
       info:
         app.name: icode-icodecloud
         company.name: www.icode.com
         build.artifactId: ${project.artifactId}
         build.version: ${project.version}
         build.description: ${project.description}
      
  • 启动3个eureka集群配置区

  • 启动3个Dept微服务并各自测试通过
    在这里插入图片描述

  • 启动 icodecloud-consumer-dept-80

  • 客户端通过 Ribbo 完成负载均衡并访问上一步的Dept微服务

    http://localhost:8000/consumer/dept/list
    注意观察看到返回的数据库名字,各不相同,负载均衡实现

  • 总结

    Ribbon其实就是一个软负载均衡的客户端组件,他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 核心组件 IRule

IRule:根据特定算法中从服务列表中选取一个要访问的服务。默认采用轮询算法

  • RoundRobinRule

    轮询

  • RandomRule

    随机

  • AvailabilityFilteringRule

    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,还有并发的连接数量超过阈值的服务,然后对剩余的服务列表按照轮询策略进行访问

  • WeightedResponseTimeRule

    根据平均响应时间计算所有服务的权重,响应时间越快服务权重越大被选中的概率越高。
    刚启动时如果统计信息不足,则使用RoundRobinRule策略,等统计信息足够,会切换到WeightedResponseTimeRule

  • 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

  • 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

  • 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

覆盖默认轮询算法

消费者 dept 8000

@Configuration
public class ConfigBean {
    @Bean
    @LoadBalanced
    public RestTemplate getRestTemplate() {
        return new RestTemplate();
    }
    @Bean 
    public IRule myRule(){
        //覆盖默认的轮询算法为随机算法
        return  new RandomRule();
    }
}


Ribbon 自定义 访问算法

需求:自定义每个机器轮询访问5次

修改 icodecloud-consumer-dept-80 工程

  • 主启动类添加 @RibbonClient

    在启动该微服务的时候就能去加载我们的自定义Ribbon配置类,从而使配置生效,形如:
    @RibbonClient(name=“ICODECLOUD-DEPT”,configuration=MySelfRule.class)

  • 细节

    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,也就是说 我们达不到特殊化定制的目的了。
    在这里插入图片描述

  • 新建 com.icode.myrule.myrule 包,自定义Robbin规则类

     @Configuration
     public class MySelfRule {
       @Bean
         public IRule myRule() {
             //Ribbon默认是轮询,我自定义为随机
             return new RandomRule();
         }
     }
    
  • 修改主启动类,新增刚刚配置的规则类

     @RibbonClient(name="ICODECLOUD-DEPT",configuration= MySelfRule.class)
     @SpringBootApplication
     @EnableEurekaClient
     public class DeptConsumer8000_App {
         public static void main(String[] args) {
             SpringApplication.run(DeptConsumer8000_App.class, args);
         }
     }
    
  • 测试

    http://localhost:8080/consumer/dept/list

  • 自定义规则解析

    问题:依旧轮询策略,但是加上新需求,每个服务器要求被调用5次。 也即以前是每台机器一次,现在是每台机器5次

    官方源码:https://github.com/Netflix/ribbon/blob/master/ribbonloadbalancer/src/main/java/com/netflix/loadbalancer/RandomRule.java
    在这里插入图片描述

  • 参考源码修改为我们需求要求的RandomRule_XC.java

    复制上面对应的源码,改造符合需求的算法

     public class RandomRule_XC extends AbstractLoadBalancerRule {
     
         //总共被调用的次数,目前要求每台被调用5次
         private int total = 0;
         //当前提供服务的机器号
         private int currentIndex = 0;
     
         public Server choose(ILoadBalancer lb, Object key) {
             if (lb == null) {
                 return null;
             }
             Server server = null;
     
             while (server == null) {
                 if (Thread.interrupted()) {
                     return null;
                 }
                 List<Server> upList = lb.getReachableServers();
                 List<Server> allList = lb.getAllServers();
     
                 int serverCount = allList.size();
                 if (serverCount == 0) {
                     /*
                      * No servers. End regardless of pass, because subsequent passes
                      * only get more restrictive.
                      */
                     return null;
                 }
     
     
     //            int index = rand.nextInt(serverCount);
     //            server = upList.get(index);
                 if (total < 5) {
                     server = upList.get(currentIndex);
                     total++;
                 } else {
                     total = 0;
                     currentIndex++;
                     if (currentIndex >= upList.size()) {
                         currentIndex = 0;
                     }
     
                 }
     
     
                 if (server == null) {
                     /*
                      * The only time this should happen is if the server list were
                      * somehow trimmed. This is a transient condition. Retry after
                      * yielding.
                      */
                     Thread.yield();
                     continue;
                 }
     
                 if (server.isAlive()) {
                     return (server);
                 }
     
                 // Shouldn't actually happen.. but must be transient or a bug.
                 server = null;
                 Thread.yield();
             }
     
             return server;
     
         }
     
         @Override
         public Server choose(Object key) {
             return choose(getLoadBalancer(), key);
         }
     
         @Override
         public void initWithNiwsConfig(IClientConfig clientConfig) {
     
         }
     }
    
  • 修改 MySelfRule

     @Configuration
     public class MySelfRule {
     
         @Bean
         public IRule myRule() {
             //Ribbon默认是轮询,我自定义为随机
             //return new RandomRule();
     
             //我自定义为每个机器被访问5次
             return new RandomRule_XC();
         }
     }
    
  • 修改 主启动类

    新增:@RibbonClient(name=“ICODECLOUD-DEPT”,configuration= MySelfRule.class)

  • 测试

    http://localhost:8000/consumer/dept/list

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