【云原生】SpringCloud系列之客户端负载均衡Ribbon
- 基本概念
- 配置 Ribbon 负载均衡策略
- Ribbon主要组件和作用
- Ribbon使用
- 原生API
- RestTemplate调用
基本概念
在微服务架构中，负载均衡是必须使用的技术，通过它来实现系统的高可用、集群扩容等功能。负载均衡可以分为两种：服务端负载均衡和客户端负载均衡。通常所说的负载均衡指服务器负载均衡，可通过硬件设备或软件来实现，硬件比如：F5、Array等，软件比如：LVS、Nginx等。
负载均衡按实现方式分类可区分为：服务端负载均衡（比如Nacos负载均衡）与客户端负载均衡。
SpringCloud Ribbon是基于客户端的负载均衡工具，它可以将面向服务的 REST 模板请求自动转换成客户端负载均衡的服务调用。执行过程如下图：
- 服务消费者与服务提供者实例在启动时向 Nacos 注册；
- 订单服务向商品服务发起通信前，Ribbon 向 Nacos 查询商品服务的可用实例列表；
- Ribbon 根据设置的负载策略从服务提供者可用实例列表中选择实例；
- 服务消费者实例向服务提供者实例发起请求，完成 RESTful 通信；
Ribbon 是由 Netflix 发布的负载均衡器，它有助于控制 HTTP 和 TCP 的客户端的行为。Ribbon 属于客户端负载均衡。
为 Ribbon 配置服务提供者地址后，Ribbon 就可基于某种负载均衡算法，自动的帮助服务消费者进行请求。同时 Ribbon 默认为我们提供了很多负载均衡算法，例如：轮询、随机算法等。
配置 Ribbon 负载均衡策略
Ribbon 内置多种负载均衡策略，常用的分为以下几种。
- RoundRobinRule：
轮询策略，Ribbon 默认策略。默认超过 10 次获取到的 server 都不可用，会返回个空的 server。
- RandomRule：
随机策略，如果随机到的 server 为 null 或者不可用的话。会不停地循环选取。
- RetryRule：
重试策略，定时限内循环重试。默认继承 RoundRobinRule，也持自定义注，RetryRule 会在每次选取之后，对选举的 server 进判断，是否为 null，是否 alive，并且在 500ms 内会不停地选取判断。而 RoundRobinRule 失效的策略是超过 10 次，RandomRule 没有失效时间的概念，只要 serverList 没都挂。
- BestAvailableRule：
最小连接数策略，遍历 serverList，选取出可的且连接数最小的个 server。那么会调用 RoundRobinRule 重新选取。
- AvailabilityFilteringRule：
可用过滤策略。扩展了轮询策略，会先通过默认的轮询选取个 server，再去判断该 server 是否超时可用、当前连接数是否超限，都成功再返回。
- ZoneAvoidanceRule：
区域权衡策略。扩展了轮询策略，除了过滤超时和链接数过多的 server，还会过滤掉不符合要求的 zone 区域的所有节点，始终保证在个区域/机房内的服务实例进行轮询。
这里所有负载均衡策略名本质都是 com.netflix.loadbalancer 包下的类：
要更改微服务通信时采用的负载均衡策略也很简单，在 application.yml 中采用下面格式书写即可。
provider-service: #服务提供者的微服务id
ribbon:
NFLoadBalancerRuleClassName: com.netflix.loadbalancer.RandomRule #设置对应的负载均衡类当采用随机策略，杂乱的顺序说明随机策略已生效。
Ribbon主要组件和作用
ILoadBalancer：定义一系列的操作接口，比如选择服务实例。
IRule：算法策略，内置算法策略来为服务实例的选择提供服务。
ServerList：负责服务实例信息的获取，可以获取配置文件中的，也可以从注册中心获取。
ServerListFilter：过滤掉某些不想要的服务实例信息。
ServerListUpdater：更新本地缓存的服务实例信息。
IPing：对已有的服务实例进行可用性检查，保证选择的服务都是可用的。
如果需要自定义相关组件，需要实现上述接口。
Ribbon使用
Ribbon 的使用方式主要分为下面这三种，
- 原生 API，Ribbon 是 Netflix 开源的，如果你没有使用 Spring Cloud，也可以在项目中单独使用 Ribbon，在这种场景下就需要使用 Ribbon 的原生 API。
- Ribbon + RestTemplate，当我们项目整合了 Spring Cloud 时，就可以用 Ribbon 为 RestTemplate 提供负载均衡的服务。
- Ribbon + Feign，关于 Feign 的使用方式后续我会继续整理到博客中，欢迎持续关注。
原生API
配置一个服务列表，数据格式为 IP + PORT，可以固定写几个服务列表，也可以从别处读取，比如注册中心。
构建一个负载实例，将服务列表传入，再指定对应的负载均衡策略，RandomRule 是随机策略。具体的应用逻辑写在 call 方法里，call 方法的参数是 Server 对象，Server 也就是我们第一步构建的服务列表信息，得到 Server 后就可以获取到对应的 IP 和端口，然后进行接口的调用。
代码案例如下：
/**
* 轮询请求测试
*/
@Test
public void roundRobinRuleTest(){
// 服务列表
List<Server> serverList = Arrays.asList(new Server("localhost", 8080),
new Server("localhost", 8081),
new Server("localhost", 8082));
// 构建负载实例
BaseLoadBalancer loadBalancer = LoadBalancerBuilder.newBuilder().buildFixedServerListLoadBalancer(serverList);
loadBalancer.setRule(new RoundRobinRule());
// 调用5次来测试效果
for (int i = 0; i < 6; i++) {
String result = LoadBalancerCommand.<String>builder().withLoadBalancer(loadBalancer).build()
.submit(new ServerOperation<String>() {
@Override
public Observable<String> call(Server server) {
try {
String addr = "http://" + server.getHost() + ":" + server.getPort();
System.out.println("调用地址：" + addr);
return Observable.just("");
} catch (Exception e) {
return Observable.error(e);
}
}
}).toBlocking().first();
System.out.println("调用结果：" + result);
}
}RestTemplate调用
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。
将 RestTemplate 和 Ribbon 整合起来，只需要在配置 RestTemplate 实例的时候，加一个 @LoadBalanced 的注解，这样 RestTemplate 在调用接口时，就不需要用固定的 IP 加端口的方式调用接口，而是可以用服务名称的方式进行接口的调用，自动具备客户端负载均衡的效果。
// RestTemplate 配置类
@Configuration
public class RestConfiguration {
@Bean
// @LoadBalanced 注解让RestTemplate 能够直接使用服务名称调用对应的接口
@LoadBalanced
public RestTemplate restTemplate() {
return new RestTemplate();
}
}
@Autowired
private RestTemplate restTemplate;
@GetMapping("/get")
public Object get() {
User user = restTemplate.getForEntity("http://system-service/user/get?id=1", User.class).getBody();
//User user = restTemplate.getForEntity("http://localhost:8084/user/get?id=1", User.class).getBody();
return user;
}
