空~

4. Ribbon 负载均衡

空~2022年11月7日
  • SpringCloud
大约 5 分钟

4. Ribbon 负载均衡

上一节中，我们添加了@LoadBalanced 注解，即可实现负载均衡功能，这是什么原理呢？

4.1.负载均衡原理

SpringCloud 底层其实是利用了一个名为 Ribbon 的组件，来实现负载均衡功能的。

image-20210713224517686

那么我们发出的请求明明是 http://userservice/user/1open in new window，怎么变成了 http://localhost:8081open in new window 的呢？

4.2.源码跟踪

为什么我们只输入了 service 名称就可以访问了呢？之前还要获取 ip 和端口。

显然有人帮我们根据 service 名称，获取到了服务实例的 ip 和端口。它就是LoadBalancerInterceptor，这个类会在对 RestTemplate 的请求进行拦截，然后从 Eureka 根据服务 id 获取服务列表，随后利用负载均衡算法得到真实的服务地址信息，替换服务 id。

我们进行源码跟踪：

4.2.1.LoadBalancerIntercepor

1525620483637

可以看到这里的 intercept 方法，拦截了用户的 HttpRequest 请求，然后做了几件事：

  • request.getURI()：获取请求 uri，本例中就是 http://user-service/user/8open in new window
  • originalUri.getHost()：获取 uri 路径的主机名，其实就是服务 id，user-service
  • this.loadBalancer.execute()：处理服务 id，和用户请求。

这里的this.loadBalancer是LoadBalancerClient类型，我们继续跟入。

4.2.2.LoadBalancerClient

继续跟入 execute 方法：

1525620787090

代码是这样的：

  • getLoadBalancer(serviceId)：根据服务 id 获取 ILoadBalancer，而 ILoadBalancer 会拿着服务 id 去 eureka 中获取服务列表并保存起来。
  • getServer(loadBalancer)：利用内置的负载均衡算法，从服务列表中选择一个。本例中，可以看到获取了 8082 端口的服务

放行后，再次访问并跟踪，发现获取的是 8081：

1525620835911

果然实现了负载均衡。

4.2.3.负载均衡策略 IRule

在刚才的代码中，可以看到获取服务使通过一个getServer方法来做负载均衡:

1525620835911

我们继续跟入：

1544361421671

继续跟踪源码 chooseServer 方法，发现这么一段代码：

1525622652849

我们看看这个 rule 是谁：

1525622699666

这里的 rule 默认值是一个RoundRobinRule，看类的介绍：

1525622754316

这不就是轮询的意思嘛。

到这里，整个负载均衡的流程我们就清楚了。

4.2.4.总结

SpringCloudRibbon 的底层采用了一个拦截器，拦截了 RestTemplate 发出的请求，对地址做了修改。用一幅图来总结一下：

image-20210713224724673

基本流程如下：

  • 拦截我们的 RestTemplate 请求 http://userservice/user/1open in new window
  • RibbonLoadBalancerClient 会从请求 url 中获取服务名称，也就是 user-service
  • DynamicServerListLoadBalancer 根据 user-service 到 eureka 拉取服务列表
  • eureka 返回列表，localhost:8081、localhost:8082
  • IRule 利用内置负载均衡规则，从列表中选择一个，例如 localhost:8081
  • RibbonLoadBalancerClient 修改请求地址，用 localhost:8081 替代 userservice，得到 http://localhost:8081/user/1open in new window，发起真实请求

4.3.负载均衡策略

4.3.1.负载均衡策略

负载均衡的规则都定义在 IRule 接口中，而 IRule 有很多不同的实现类：

image-20210713225653000

不同规则的含义如下：

内置负载均衡规则类规则描述
RoundRobinRule简单轮询服务列表来选择服务器。它是 Ribbon 默认的负载均衡规则。
AvailabilityFilteringRule对以下两种服务器进行忽略： （1）在默认情况下，这台服务器如果 3 次连接失败，这台服务器就会被设置为“短路”状态。短路状态将持续 30 秒，如果再次连接失败，短路的持续时间就会几何级地增加。 （2）并发数过高的服务器。如果一个服务器的并发连接数过高，配置了 AvailabilityFilteringRule 规则的客户端也会将其忽略。并发连接数的上限，可以由客户端的<clientName>.<clientConfigNameSpace>.ActiveConnectionsLimit 属性进行配置。
WeightedResponseTimeRule为每一个服务器赋予一个权重值。服务器响应时间越长，这个服务器的权重就越小。这个规则会随机选择服务器，这个权重值会影响服务器的选择。
ZoneAvoidanceRule以区域可用的服务器为基础进行服务器的选择。使用 Zone 对服务器进行分类，这个 Zone 可以理解为一个机房、一个机架等。而后再对 Zone 内的多个服务做轮询。
BestAvailableRule忽略那些短路的服务器，并选择并发数较低的服务器。
RandomRule随机选择一个可用的服务器。
RetryRule重试机制的选择逻辑

默认的实现就是 ZoneAvoidanceRule，是一种轮询方案

4.3.2.自定义负载均衡策略

通过定义 IRule 实现可以修改负载均衡规则，有两种方式：

  1. 代码方式：在 order-service 中的 OrderApplication 类中，定义一个新的 IRule：

    @Bean
public IRule randomRule(){
  return new RandomRule();
}

  2. 配置文件方式：在 order-service 的 application.yml 文件中，添加新的配置也可以修改规则：

userservice: # 给某个微服务配置负载均衡规则，这里是userservice服务
  ribbon:
    NFLoadBalancerRuleClassName: com.netflix.loadbalancer.RandomRule # 负载均衡规则

注意，一般用默认的负载均衡规则，不做修改。

4.4.饥饿加载

Ribbon 默认是采用懒加载，即第一次访问时才会去创建 LoadBalanceClient，请求时间会很长。

而饥饿加载则会在项目启动时创建，降低第一次访问的耗时，通过下面配置开启饥饿加载：

ribbon:
  eager-load:
    enabled: true
    clients: userservice