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微服务负载均衡器Ribbon

作者:互联网

微服务负载均衡器Ribbon

什么是Ribbon

目前主流的负载方案分为以下两种:
1》集中式负载均衡,在消费者和服务提供方中间使用独立的代理方式进行负载,有硬件的(比如F5),也有软件的(比如Nginx)。
2》客户端根据自己的请求情况做负载均衡,Ribbon就属于客户端自己做负载均衡。

Spring Cloud Ribbon是基于Netflix Ribbon实现的一套客户端的负载均衡工具,Ribbon客户端组件提供一系列的完善的配置,如超时、重试等。通过LoadBalancer获取到服务提供的所有机器实例,Ribbon会自动基于某种规则(轮询、随机)去调用这些服务,Ribbon也可以实现我们自己的负载均衡算法。

1.客户端的负载均衡
例如:Spring Cloud中的Ribbon,客户端会有一个服务器地址列表,在发送请求前通过负载均衡算法选择一个服务器,然后进行访问,这是客户端负载均衡;即在客户端进行负载均衡算法分配。
在这里插入图片描述
2.服务端的负载均衡
例如Nginx,通过Nginx进行负载均衡,先发送请求,然后通过负载均衡算法,在多个服务器之间选择一个进行访问; 即在服务器端再进行负载均衡算法分配。
在这里插入图片描述
3.常见负载均衡算法
1》随机,通过随机选择服务进行执行,一般这种方式使用较少;
2》轮询,负载均衡默认实现方式,请求来之后排队处理;
3》加权轮询,通过对服务器性能的分析,给高配置、底负载的服务器分配更高的权重,均衡各个服务器的压力;
4》地址Hash,通过客户端请求地址的HASH值取模映射进行服务器调度。 ip hash
5》最小链接数,即使请求均衡了,压力不一定会均衡,最小链接数法就是根据服务器的情况,比如请求积压数等参数,将请求分配到当前压力最小的服务器上。最小活跃数

Nacos使用Ribbon

1.nacos-discovery依赖了Ribbon,可以不用再引入Ribbon依赖
在这里插入图片描述
2.添加@LoadBalanced注解

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

3.修改controller

@Autowired
private RestTemplate restTemplate;

@RequestMapping(value="/findOrderByUserId/{id}")
public R findOrderByUserId(@PathVariable("id") Integer id){
	String url = "http://order-service/findOrderByUserId/" + id;
	R result = restTemplate.getForObject(url, R.class);
	return result;
}

Ribbon内核原理

在这里插入图片描述
IRule:这里所有负载均衡策略的父接口,里边的核心方法就是choose方法,用来选择一个服务实例。
AbstractLoadBalancerRule:AbstractLoadBalancerRule是一个抽象类,里边主要定义了一个ILoadBalancer,就是我们上文所说的负载均衡器,负载均衡器的功能我们在上文已经说的很详细了,这里定义它的目的主要是辅助负责均衡策略选取合适的服务端实例。
1》RandomRule:这种负载均衡策略就是随机选择一个服务实例,看源码我们知道,在RandomRule的无参构造方法中初始化了一个Random对象,然后在它重写的choose方法又调用了choose(ILoadBalancer Ib, Object key)这个重载的choose方法,在这个重载的choose方法中,每次利用random对象生成一个不大于服务实例总数的随机数,并将该数作为下标获取一个服务实例。
2》RoundRobinRule:RoundRobinRule这种负载均衡策略叫做线性轮询负载均衡策略。这个类的choose(ILoadBalancer Ib, Object key)函数整体逻辑是这样的:开启一个计数器count,在while循环中遍历服务清单,获取清单之前先通过incrementAndGetModulo方法获取一个下标,这个下标是一个不断自增长的数先加1后和服务清单总数取模之后获取到的(所以这个下标从来不会越界),拿着下标再去服务清单列表中取服务,每次循环计数器都会加1,如果连续10次都没有取到服务,则会报一个警告No available alive servers after 10 tries from load balancer:XXXX。
3》RetryRule(在轮询的基础上进行重试):这种负载均衡策略带有重试功能。首先RetryRule中又定义了一个subRule,它的实现类是RoundRobinRule,然后在RetryRule的choose(ILoadBalancer Ib, Object key)方法中,每次还是采用RoundRobinRule中的choose规则来选择一个服务实例,如果选到的实例正常就返回,如果选择的服务实例为null或者已经失效,则在失效时间deadline之前不断的进行重试(重试时获取服务的策略还是RoundRobinRule中定义的策略),如果超过了deadline还是没取到则会返回一个null。
4》WeightedResponseTimeRule(权重 – nacos的NacosRule,Nacos还扩展了一个自己的基于配置的权限扩展):WeightedResponseTimeRule是RoundRobinRule的一个子类,在WeightedResponseTimeRule中对RoundRobinRule的功能进行了扩展,WeightedResponseTimeRule中会根据每一个实例的运行情况来给计算出该实例的一个权重,然后在挑选实例的时候则根据权重进行筛选,这样能够实现更优的实例调用。WeightedResponseTimeRule中有一个名叫DynamicServerWeightTask的定时任务,默认情况下每隔30秒会计算一次各个服务实例的权重,权重的计算规则也很简单,如果一个服务的平均响应时间越短则权重越大,那么该服务实例被选中执行任务的概率也就越大。
5》ClientConfigEnabledRoundRobinRule:ClientConfigEnabledRoundRobinRule选择策略的实现很简单,内部定义了RoundRobinRule,choose方法还是采用了RoundRobinRule的choose方法,所以它的选择策略和RoundRobinRule的选择策略一致。
6》BestAvailableRule:BestAvailableRule继承自ClientConfigEnabledRoundRobinRule,它在ClientConfigEnabledRoundRobinRule的基础上主要增加了根据loadBalancerStats中保存的服务实例的状态信息来过滤掉失效的服务实例的功能,然后顺便找出并发请求最小的服务实例来使用。然而loadBalanceStats有可能为null,则BestAvailableRule将采用它的父类即ClientConfigEnabledRoundRobinRule的服务选取策略(线性轮询)。
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。):ZoneAvoidanceRule是PredicateBasedRule的一个实现类,只不过这里多一个过滤条件,ZoneAvoidanceRule中的过滤条件是以ZoneAvoidancePredicate为主过滤条件和以AvailabilityPredicate为过滤条件组成的一个叫做CompositePredicate的组合过滤条件,过滤成功之后,继续采用线性轮询(RoundRobinRule)的方式从过滤结果中选择一个出来。
8》AvailabilityFilteringRule(先过滤掉故障实例,再选择并发较小的实例):过滤掉一直连接失败的被标记为circuit tripped的后端Server,并过滤掉那些高并发的后端Server或者使用一个AvailabilityPredicate来包含过滤server的逻辑,其实就是检查status里记录的各个Server的运行状态。

1.修改默认负载均衡策略
全局配置:调用其他微服务,一律使用指定的负载均衡算法
1》配置类:

@Configuration
public class RibbonRandomRuleConfig {

    /**
     * 方法名一定要叫iRule
     * @return
     */
    public IRule iRule(){
        return new RandomRule();
    }
}

注意:此处有坑,不能写在@SpringbootApplication注解的@ComponentScan扫描得到的地方,否则自定义的配置类就会被所有的RibbonClients共享。不建议这么使用,推荐yml方式

在这里插入图片描述
利用@RibbonClient指定微服务及其负载均衡策略

@SpringBootApplication
@RibbonClients(value = {
        @RibbonClient(name = "stock-service", configuration = RibbonRandomRuleConfig.class)
})
public class OrderApplication {

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

    @Bean
    @LoadBalanced  //开启负载均衡器
    public RestTemplate restTemplate(RestTemplateBuilder builder){
        RestTemplate restTemplate = builder.build();
        return restTemplate;
    }
}

2》配置文件:调用指定微服务提供的服务时,使用对应的负载均衡算法
修改application.yml

# 被调用的微服务名
stock-service:
  ribbon:
    # 指定使用Nacos提供的负载均衡策略(优先调用同一集群的实例,基于随机&权重)
    NFLoadBalancerRuleClassName: com.alibaba.cloud.nacos.ribbon.NacosRule

自定义负载均衡策略

通过实现IRule接口可以自定义负载策略,主要的选择服务逻辑在choose方法中。
1.实现基于Nacos权重的负载均衡策略

public class CustomRule extends AbstractLoadBalancerRule {

    @Override
    public Server choose(Object o) {
        ILoadBalancer loadBalancer = this.getLoadBalancer();
        //获取当前请求的服务实例
        List<Server> reachableServers = loadBalancer.getReachableServers();
        int random = ThreadLocalRandom.current().nextInt(reachableServers.size());
        Server server = reachableServers.get(random);
        return server;
    }

    /**
     * 初始化配置的
     * @param iClientConfig
     */
    @Override
    public void initWithNiwsConfig(IClientConfig iClientConfig) {

    }
}

2.配置自定义的策略
修改application.yml

# 被调用的微服务名
stock-service:
  ribbon:
    # 指定使用Nacos提供的负载均衡策略(优先调用同一集群的实例,基于随机&权重)
    # NFLoadBalancerRuleClassName: com.alibaba.cloud.nacos.ribbon.NacosRule
    NFLoadBalancerRuleClassName: com.mu.order.rule.CustomRule

3.饥饿加载
在进行服务调用的时候,如果网络情况不好,第一次调用会超时。
Ribbon默认懒加载,意味着只有在发起调用的时候才会创建客户端。
第一次调用:
在这里插入图片描述

开启饥饿加载,解决第一次调用慢的问题

ribbon:
  eager-load:
    # 开启ribbon饥饿加载
    enabled: true
    # 配置 stock-service 使用ribbon饥饿加载,多个使用逗号分隔
    clients:
      - stock-service

在这里插入图片描述

使用LoadBalancer替换Ribbon

1.什么是Spring Cloud LoadBalancer
Spring Cloud LoadBalancer是Spring Cloud官方自己提供的客户端负载均衡器,用来替代Ribbon。

Spring官方提供了两种负载均衡的客户端:
1》RestTemplate
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。默认情况下,RestTemplate默认依赖jdk的HTTP连接工具。

2》WebClient
WebClient是从Spring WebFlux5.0版本开始提供的一个非阻塞的基于响应式编程的进行Http请求的客户端工具。它的响应式编程基于Reactor的。WebClient中提供了标准Http请求方式对应的get、post、put、delete等方法,可以用来发起相应的请求。

2.RestTemplate整合LoadBalancer
1》引入依赖

<!--nacos服务注册发现-->
<dependency>
    <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactId>
    <exclusions>
        <exclusion>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-ribbon</artifactId>
        </exclusion>
    </exclusions>
</dependency>

<!--添加loadbalancer依赖,前提先添加spring cloud依赖-->
<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-loadbalancer</artifactId>
</dependency>

注意:nacos-discovery中引入了ribbon,需要移除ribbon的包
如果不移除,也可以在yml中配置不使用ribbon

ribbon:
  eager-load:
    # 开启ribbon饥饿加载
    enabled: true
    # 配置 stock-service 使用ribbon饥饿加载,多个使用逗号分隔
    clients:
      - stock-service
    # 不使用ribbon
    loadbalancer:
      ribbon:
        enabled: false

原理:默认情况下,如果同时拥有RibbonLoadBalancerClient和BlockingLoadBalancerClient,为了保持向后兼容性,将使用RibbonLoadBalancerClient。要覆盖它,可以设置spring.cloud.loadbalancer.ribbon.enabled属性为false。

标签:负载,服务,实例,Ribbon,均衡,均衡器,ribbon
来源: https://blog.csdn.net/muriyue6/article/details/121241479