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客户端负载均衡Ribbon之源码解析

作者：互联网

什么是负载均衡器？

假设有一个分布式系统，该系统由在不同计算机上运行的许多服务组成。但是，当用户数量很大时，通常会为服务创建多个副本。每个副本都在另一台计算机上运行。此时，出现 “Load Balancer（负载均衡器）”。它有助于在服务器之间平均分配传入流量。

服务器端负载均衡器

传统上，Load Balancers（例如Nginx、F5）是放置在服务器端的组件。当请求来自 客户端 时，它们将转到负载均衡器，负载均衡器将为请求指定 服务器。负载均衡器使用的最简单的算法是随机指定。在这种情况下，大多数负载平衡器是用于控制负载平衡的硬件集成软件。

重点：

客户端负载均衡器

当负载均衡器位于 客户端 时，客户端得到可用的服务器列表然后按照特定的负载均衡策略,分发请求到不同的 服务器 。

重点：

Ribbon

简介

Ribbon是Netflix公司开源的一个客户单负载均衡的项目，可以自动与 Eureka 进行交互。它提供下列特性：

Ribbon中的关键组件

源码分析

LoadBalancerClient

实际应用中，通常将 RestTemplate 和 Ribbon 结合使用，例如：

@Configuration
public class RibbonConfig {
    @Bean
    @LoadBalanced
    RestTemplate restTemplate() {
        return new RestTemplate();
    }
}

消费者调用服务接口：

@Service
public class RibbonService {
    @Autowired
    private RestTemplate restTemplate;
    public String hi(String name) {
        return restTemplate.getForObject("http://service-hi/hi?name="+name,String.class);
    }
}

@LoadBalanced，通过源码可以发现这是一个标记注解：

/**
 * Annotation to mark a RestTemplate bean to be configured to use a LoadBalancerClient
 * @author Spencer Gibb
 */
@Target({ ElementType.FIELD, ElementType.PARAMETER, ElementType.METHOD })
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Inherited
@Qualifier
public @interface LoadBalanced {
}

通过注释可以知道@LoadBalanced注解是用来给RestTemplate做标记，方便我们对RestTemplate添加一个LoadBalancerClient，以实现客户端负载均衡。

根据spring boot的自动配置原理，可以知道同包下的LoadBalancerAutoConfiguration，应该是实现客户端负载均衡器的自动化配置类。代码如下：

@Configuration
@ConditionalOnClass(RestTemplate.class)
@ConditionalOnBean(LoadBalancerClient.class)
@EnableConfigurationProperties(LoadBalancerRetryProperties.class)
public class LoadBalancerAutoConfiguration {

    @LoadBalanced
    @Autowired(required = false)
    private List<RestTemplate> restTemplates = Collections.emptyList();

    @Bean
    public SmartInitializingSingleton loadBalancedRestTemplateInitializerDeprecated(
            final ObjectProvider<List<RestTemplateCustomizer>> restTemplateCustomizers) {
        return () -> restTemplateCustomizers.ifAvailable(customizers -> {
            for (RestTemplate restTemplate : LoadBalancerAutoConfiguration.this.restTemplates) {
                for (RestTemplateCustomizer customizer : customizers) {
                    customizer.customize(restTemplate);
                }
            }
        });
    }

    @Autowired(required = false)
    private List<LoadBalancerRequestTransformer> transformers = Collections.emptyList();

    @Bean
    @ConditionalOnMissingBean
    public LoadBalancerRequestFactory loadBalancerRequestFactory(
            LoadBalancerClient loadBalancerClient) {
        return new LoadBalancerRequestFactory(loadBalancerClient, transformers);
    }

    @Configuration
    @ConditionalOnMissingClass("org.springframework.retry.support.RetryTemplate")
    static class LoadBalancerInterceptorConfig {
        @Bean
        public LoadBalancerInterceptor ribbonInterceptor(
                LoadBalancerClient loadBalancerClient,
                LoadBalancerRequestFactory requestFactory) {
            return new LoadBalancerInterceptor(loadBalancerClient, requestFactory);
        }
    
        @Bean
        @ConditionalOnMissingBean
        public RestTemplateCustomizer restTemplateCustomizer(
                final LoadBalancerInterceptor loadBalancerInterceptor) {
            return restTemplate -> {
                List<ClientHttpRequestInterceptor> list = new ArrayList<>(
                        restTemplate.getInterceptors());
                list.add(loadBalancerInterceptor);
                restTemplate.setInterceptors(list);
            };
        }
    }
    
    @Configuration
    @ConditionalOnClass(RetryTemplate.class)
    public static class RetryAutoConfiguration {

        @Bean
        @ConditionalOnMissingBean
        public LoadBalancedRetryFactory loadBalancedRetryFactory() {
            return new LoadBalancedRetryFactory() {};
        }
    }
    
    @Configuration
    @ConditionalOnClass(RetryTemplate.class)
    public static class RetryInterceptorAutoConfiguration {
        @Bean
        @ConditionalOnMissingBean
        public RetryLoadBalancerInterceptor ribbonInterceptor(
                LoadBalancerClient loadBalancerClient, LoadBalancerRetryProperties properties,
                LoadBalancerRequestFactory requestFactory,
                LoadBalancedRetryFactory loadBalancedRetryFactory) {
            return new RetryLoadBalancerInterceptor(loadBalancerClient, properties,
                    requestFactory, loadBalancedRetryFactory);
        }

        @Bean
        @ConditionalOnMissingBean
        public RestTemplateCustomizer restTemplateCustomizer(
                final RetryLoadBalancerInterceptor loadBalancerInterceptor) {
            return restTemplate -> {
                List<ClientHttpRequestInterceptor> list = new ArrayList<>(
                        restTemplate.getInterceptors());
                list.add(loadBalancerInterceptor);
                restTemplate.setInterceptors(list);
            };
        }
    }
}

从代码可以看出，这个类作用主要是使用RestTemplateCustomizer对所有标注了@LoadBalanced的RestTemplate Bean添加了一个LoadBalancerInterceptor拦截器，而这个拦截器的作用就是对请求的URI进行转换获取到具体应该请求哪个服务实例。

那再看看添加的拦截器LoadBalancerInterceptor的代码，如下：

public class LoadBalancerInterceptor implements ClientHttpRequestInterceptor {

    private LoadBalancerClient loadBalancer;
    private LoadBalancerRequestFactory requestFactory;

    public LoadBalancerInterceptor(LoadBalancerClient loadBalancer, LoadBalancerRequestFactory requestFactory) {
        this.loadBalancer = loadBalancer;
        this.requestFactory = requestFactory;
    }

    public LoadBalancerInterceptor(LoadBalancerClient loadBalancer) {
        // for backwards compatibility
        this(loadBalancer, new LoadBalancerRequestFactory(loadBalancer));
    }

    @Override
    public ClientHttpResponse intercept(final HttpRequest request, final byte[] body,
            final ClientHttpRequestExecution execution) throws IOException {
        final URI originalUri = request.getURI();
        String serviceName = originalUri.getHost();
        Assert.state(serviceName != null, "Request URI does not contain a valid hostname: " + originalUri);
        return this.loadBalancer.execute(serviceName, requestFactory.createRequest(request, body, execution));
    }
}

从代码可以看出 LoadBalancerInterceptor 拦截了请求后，通过LoadBalancerClient执行具体的请求发送。

打开LoadBalancerClient，发现它是一个接口：

public interface LoadBalancerClient {

    ServiceInstance choose(String serviceId);

    <T> T execute(String serviceId, LoadBalancerRequest<T> request) throws IOException;

    <T> T execute(String serviceId, ServiceInstance serviceInstance, LoadBalancerRequest<T> request) throws IOException;

    URI reconstructURI(ServiceInstance instance, URI original);
}

接口说明：

LoadBalancerClient 有一个唯一的实现类 RibbonLoadBalancerClient，关键代码如下：

public class RibbonLoadBalancerClient implements LoadBalancerClient {

    public ServiceInstance choose(String serviceId) {
        Server server = this.getServer(serviceId);
        return server == null ? null : new RibbonLoadBalancerClient.RibbonServer(serviceId, server, this.isSecure(server, serviceId), this.serverIntrospector(serviceId).getMetadata(server));
    }
    
    public <T> T execute(String serviceId, LoadBalancerRequest<T> request) throws IOException {
        ILoadBalancer loadBalancer = this.getLoadBalancer(serviceId);
        Server server = this.getServer(loadBalancer);
        if (server == null) {
            throw new IllegalStateException("No instances available for " + serviceId);
        } else {
            RibbonLoadBalancerClient.RibbonServer ribbonServer = new RibbonLoadBalancerClient.RibbonServer(serviceId, server, this.isSecure(server, serviceId), this.serverIntrospector(serviceId).getMetadata(server));
            return this.execute(serviceId, ribbonServer, request);
        }
    }
    
    protected Server getServer(String serviceId) {
        return this.getServer(this.getLoadBalancer(serviceId));
    }
    
    protected Server getServer(ILoadBalancer loadBalancer) {
        return loadBalancer == null ? null : loadBalancer.chooseServer("default");
    }
    
    protected ILoadBalancer getLoadBalancer(String serviceId) {
        return this.clientFactory.getLoadBalancer(serviceId);
    }
    
    //省略...

}

负载均衡器

从 RibbonLoadBalancerClient 代码可以看出，实际负载均衡的是通过 ILoadBalancer 来实现的。

ILoadBalancer 接口代码如下：

public interface ILoadBalancer {

    public void addServers(List<Server> newServers);

    public Server chooseServer(Object key);

    public void markServerDown(Server server);

    public List<Server> getReachableServers();

    public List<Server> getAllServers();
}

接口说明：

ILoadBalancer 的实现 依赖关系示意图如下：

那么在整合Ribbon的时候Spring Cloud默认采用了哪个具体实现呢？我们通过RibbonClientConfiguration配置类，可以知道在整合时默认采用了ZoneAwareLoadBalancer来实现负载均衡器。

@Bean
@ConditionalOnMissingBean
public ILoadBalancer ribbonLoadBalancer(IClientConfig config, ServerList<Server> serverList, ServerListFilter<Server> serverListFilter, IRule rule, IPing ping, ServerListUpdater serverListUpdater) {
    return (ILoadBalancer)(this.propertiesFactory
    .isSet(ILoadBalancer.class, this.name) ? (ILoadBalancer)this.propertiesFactory
    .get(ILoadBalancer.class, config, this.name) : new ZoneAwareLoadBalancer(config, rule, ping, serverList, serverListFilter, serverListUpdater));
}

从这段代码 ，也可以看出，负载均衡器所需的主要配置项是IClientConfig, ServerList, ServerListFilter, IRule, IPing, ServerListUpdater。下面逐一分析他们。

IClientConfig

IClientConfig 用于对客户端或者负载均衡的配置，它的默认实现类为 DefaultClientConfigImpl。

IRule

为LoadBalancer定义“负载均衡策略”的接口。

public interface IRule{

    public Server choose(Object key);
    
    public void setLoadBalancer(ILoadBalancer lb);
    
    public ILoadBalancer getLoadBalancer();    
}

IRule 的实现 依赖关系示意图如下：

IPing

定义如何 “ping” 服务器以检查其是否存活。

public interface IPing {
    public boolean isAlive(Server server);
}

IPing 的实现 依赖关系示意图如下：

ServerList

定义获取所有的服务实例清单。

public interface ServerList<T extends Server> {
    public List<T> getInitialListOfServers();
    public List<T> getUpdatedListOfServers();   
}

ServerList 的实现 依赖关系示意图如下：

ServerListFilter

允许根据过滤配置动态获得的具有所需特性的候选服务器列表。

public interface ServerListFilter<T extends Server> {
    public List<T> getFilteredListOfServers(List<T> servers);
}

ServerListFilter 的实现 依赖关系示意图如下：

ServerListUpdater

用于执行动态服务器列表更新。

public interface ServerListUpdater {

    public interface UpdateAction {
        void doUpdate();
    }

    void start(UpdateAction updateAction);

    void stop();

    String getLastUpdate();

    long getDurationSinceLastUpdateMs();

    int getNumberMissedCycles();

    int getCoreThreads();
}

ServerListUpdater 的实现 依赖关系示意图如下：

参考资料

https://github.com/Netflix/ribbon/wiki

http://tech.lede.com/2018/01/11/rd/server/NetflixRibbon/

http://blog.didispace.com/springcloud-sourcecode-ribbon/

https://www.fangzhipeng.com/springcloud/2017/08/11/Ribbon-resources.html

https://blog.csdn.net/Tincox/article/details/79210309




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标签：负载,return,serviceId,源码,均衡器,服务器,public,Ribbon,客户端
来源： https://www.cnblogs.com/huanchupkblog/p/10923229.html