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06_SpringCloud_Ribbon负载均衡

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2019-12-07 / 0 评论 / 0 点赞 / 21,200 阅读 / 10,389 字 / 正在检测是否收录...
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本文最后更新于 2022-01-16，若内容或图片失效，请留言反馈。部分素材来自网络，若不小心影响到您的利益，请联系我们删除。

06_SpringCloud_Ribbon负载均衡

Ribbon概述

Ribbon是什么？

SpringCloud Ribbon是基于Netflix Ribbon实现的一套客户端负载均衡的工具；

简单来说，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整的配置项，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），后面所有的及其，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；

Ribbon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到的一种应用；

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。

常见的负载均衡软件有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，但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到服务的提供方；

进程内LB

将LB逻辑集中到消费方，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。

Ribbon官网资料

Ribbon的github地址

Ribbon配置初步

因为Ribbon是客户端负载均衡工具，因此需要在消费端进行修改；

修改microservicecloud-consumer-dept-80工程

  • 修改pom.xml文件

    • 修改部分：

      <!-- Ribbon相关依赖 -->
<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>

    • 完整内容：

      <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
         xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <parent>
        <artifactId>microservicecloud</artifactId>
        <groupId>top.tomxwd</groupId>
        <version>1.0-SNAPSHOT</version>
    </parent>
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>

    <artifactId>microservicecloud-consumer-dept-80</artifactId>
    <description>部门微服务消费者</description>

    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>top.tomxwd</groupId>
            <artifactId>microservicecloud-api</artifactId>
            <version>${project.version}</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
        </dependency>
        <!-- 热部署 -->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework</groupId>
            <artifactId>springloaded</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-devtools</artifactId>
        </dependency>
        <!-- Ribbon相关依赖 -->
        <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>
    </dependencies>
</project>

  • 修改application.yaml，追加Eureka的服务注册地址

    • 修改部分：

      eureka:
  client:
    register-with-eureka: false
    service-url:
      defaultZone: http://eureka7001.com:7001/eureka,http://eureka7002.com:7002/eureka,http://eureka7003.com:7003/eureka

    • 完整内容：

      server:
  port: 80
eureka:
  client:
    register-with-eureka: false
    service-url:
      defaultZone: http://eureka7001.com:7001/eureka,http://eureka7002.com:7002/eureka,http://eureka7003.com:7003/eureka

  • 对ConfigBean进行新的注解@LoadBalanced获得RestTemplate的时候加入Ribbon的配置

    • 修改部分：

      在注入RestTemplate的时候加上@LoadBalanced注解即可；

    • 完整内容：

      @Configuration
public class ConfigBean {

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

}

  • 主启动类DeptConsumer80_App添加@EnableEurekaClient注解

    • 修改部分：

      在主启动类上添加@EnableEurekaClient注解，开启Eureka服务端配置；

    • 完整内容：

      @SpringBootApplication
@EnableEurekaClient
public class DeptConsumer80_App {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(DeptConsumer80_App.class, args);
    }

}

  • 修改DeptController_Consumer客户端访问类

    修改访问服务的基本路径，改为"http://在Eureka注册中心的应用名"

    • 修改部分：

      //    private static final String REST_URL_PREFIX = "http://localhost:8001";

private static final String REST_URL_PREFIX = "http://MICROSERVICECLOUD-DEPT";

    • 完整内容：

      @RestController
public class DeptController_Consumer {

//    private static final String REST_URL_PREFIX = "http://localhost:8001";

    private static final String REST_URL_PREFIX = "http://MICROSERVICECLOUD-DEPT";

    @Autowired
    private RestTemplate restTemplate;

    @PostMapping("/consumer/dept/add")
    public boolean add(Dept dept){
        return restTemplate.postForObject(REST_URL_PREFIX+"/dept/add",dept,Boolean.class);
    }

    @GetMapping("/consumer/dept/get/{id}")
    public Dept get(@PathVariable("id") Long id){
        return restTemplate.getForObject(REST_URL_PREFIX+"/dept/get/"+id,Dept.class);
    }

    @GetMapping("/consumer/dept/list")
    public List<Dept> list(){
        return restTemplate.getForObject(REST_URL_PREFIX+"/dept/list",List.class);
    }

    /**
     * 测试@EnableDiscoveryClient，消费端可以调用服务发现
     */
    @GetMapping(value = "/consumer/dept/discovery")
    public Object discovery(){
        return restTemplate.getForObject(REST_URL_PREFIX+"/dept/discovery",Object.class);
    }

}

  • 先启动3个Eureka集群后，再启动microservicecloud-provider-dept-8001并注册进Eureka

  • 启动microservicecloud-consumer-dept-80

  • 测试

    访问 http://localhost/consumer/dept/list，http://localhost/consumer/dept/get/1

总结：

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

Ribbon负载均衡

Ribbon负载均衡架构说明

image-20191207183445809

Ribbon在工作的时候分成两步：

  1. 选择Eureka Server，它优先选择在同一个区域内负载均衡较少的Server；
  2. 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；

其中，Ribbon提供了多种策略：比如轮询、随机、根据响应时间加权等；

构建多个服务提供端

  1. 参考microservicecloud-provider-dept-8001，构建8002、8003项目

    • pom.xml
    • src代码
    • resource文件

  2. 新建8002、8003数据库，各自微服务分别连各自的数据库

    复制cloudDB01的，然后修改为02,03的数据即可；

  3. 修改8002、8003各自的application.yaml配置文件

    • 服务端口号
    • 数据库
    • 对外暴露的统一的服务实例名，spring应用名绝对不能动！【spring.application.name】
    • eureka.instance.instance-id需要修改！

    例：

    server:
  port: 8002


mybatis:
  config-location: classpath:mybatis/mybatis.cfg.xml        # mybatis配置文件所在路径
  type-aliases-package: top.tomxwd.springcloud.entity       # 所有Entity别名类所在包
  mapper-locations:
    - classpath:mybatis/mapper/**/*.xml                     # mapper映射文件
spring:
  application:
    name: microservicecloud-dept                            # 应用名
  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://120.25.120.125:12350/cloudDB02?useUnicode=true&characterEncoding=utf8        # 数据库名称
    username: root
    password: root
    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
logging:
  level: debug

eureka:
  client:                                                   # 将客户端注册进Eureka
    service-url:
      defaultZone: http://eureka7001.com:7001/eureka/,http://eureka7002.com:7002/eureka/,http://eureka7003.com:7003/eureka/
  instance:
    instance-id: microservicecloud-dept-8002                # 自定义服务名称信息
    prefer-ip-address: true                                 # 访问路径可以显示IP地址
info:
  app.name: tomxwd-microservicecloud
  company.name: www.tomxwd.top
  build.artifactId: $project.artifactId$
  bulid.version: $project.version$

  4. 启动3个Eureka集群配置

  5. 启动3个Dept微服务启动并各自测试通过

  6. 启动microservicecloud-consumer-dept-80

  7. 客户端通过Ribbon完成负载均衡并访问上一步的Dept微服务

    • 可以通过返回的数据里，db_source一直在变，得知Ribbon负载均衡起作用了；

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，从服务列表中选取一个要访问的服务

  1. RoundRobinRule：轮询
  2. RandomRule：随机
  3. 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；
  4. WeightedResponseTimeRule：根据平均响应事件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。刚启动的时候如果统计信息不足，则使用RoundRobinRule策略，等统计信息足够多的时候，会切换到WeightedResponseTimeRule；
  5. RetryRule：先按照RoundRobinRule的策略获取服务，如果获取服务失败则在指定事件内会进行重试，获取可用的服务；
  6. 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；
  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；

可以停止80工程，然后修改一下代码，改变负载均衡策略；

在ConfigBean文件中增加代码：

@Bean
public IRule myRule(){
    // 用我们重新选择的随机算法替代默认的轮询
    return new RandomRule();
}

完整代码：

@Configuration
public class ConfigBean {

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

    @Bean
    public IRule myRule(){
        // 用我们重新选择的随机算法替代默认的轮询
        return new RandomRule();
    }

}

Ribbon自定义策略

修改microservicecloud-consumer-dept-80

  1. 主启动类添加@RibbonClient注解；

    • 在启动微服务的时候就能去加载我们自定义的Ribbon配置类，从而使配置生效，形如：

      @RibbonClient(name="MICROSERVICECLOUD-DEPT",configuration=MySelfRule.class)

  2. 注意配置细节：

    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定制化的目的了；

  3. 因此新建一个包，top.tomxwd.ribbon.rule，然后再写MySelfRule类的代码

    @Configuration
public class MySelfRule {

    @Bean
    public IRule myRule(){
        // 默认是轮询，自定义为随机
        return new RandomRule();
    }

}

    注意类上打@Configuration注解，然后注入IRule类返回到容器；

    注意，如果要测试的话，先把ConfigBean中注入的策略改为轮询策略，然后才能看出自定义策略返回的随机策略是否生效；

自定义规则深度解析

继承关系

  • 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，也就是说之前是每个机器一次，再到下一个及其，现在是每台机器5次才轮到下一个机器；

  • 解析源码：

  • 参考源码修改为我们需求要求的FiveTimeRobinRule.java

    /**
 * 五次轮询策略
 *
 * @author xieweidu
 * @createDate 2019-12-07 21:38
 */
public class FiveTimeRobinRule extends AbstractLoadBalancerRule {

    /**
     * 当total==5的时候，才往下走一步轮询，然后total置零 currentIndex++，需要注意总共的index有多少
     */
    private AtomicInteger total = new AtomicInteger(0);
    /**
     * 当前对外提供服务的服务器地址
     */
    private AtomicInteger currentIndex = new AtomicInteger(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);
            // 主要就是下面这段代码做到了5次轮询
            if (total.get() < 5) {
                total.incrementAndGet();
                server = upList.get(currentIndex.get());
            } else {
                total.set(0);
                currentIndex.incrementAndGet();
                if (currentIndex.get() >= upList.size()) {
                    currentIndex.set(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) {
        // TODO Auto-generated method stub

    }
}

  • 改为我们自定义的策略

    @Configuration
public class MySelfRule {

    @Bean
    public IRule myRule(){
        // 默认是轮询，自定义为随机
//        return new RandomRule();
        // 改为自定义的五次轮询
        return new FiveTimeRobinRule();
    }

}

  • 调用

    // 在启动微服务的时候就能去加载我们自定义的Ribbon配置类，从而使配置生效
@RibbonClient(name="MICROSERVICECLOUD-DEPT",configuration= MySelfRule.class)

  • 测试

    访问： http://localhost/consumer/dept/list ，查看db_source的变化即可；

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SpringCloud
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