微服务负载均衡器Ribbon学习笔记

电玩女神 2024-03-30 17:56 4阅读 0赞

**目录**

1.什么是Ribbon

1.1 客户端的负载均衡

1.2 服务端的负载均衡

1.3 常见负载均衡算法

2. Nacos使用Ribbon

3. Ribbon负载均衡策略

4.修改默认负载均衡策略

方式1：通过自定义配置类来实现

方式2：通过修改配置文件实现（推荐）

5.自定义负载均衡策略

6. 饥饿加载

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## **1.什么是Ribbon**  ##

目前主流的负载方案分为以下两种：

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）。

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Load Balancer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。

### **1.1 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；即在客户端就进行负载均衡算法分配。

#### ![bfb19ef666b04d43a576b7fddda8b685.png][] ####

### **1.2 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。

![1048514ca2bf4b88b4b65f769242bca5.png][]

### **1.3 常见负载均衡算法**  ###

*  随机，通过随机选择服务进行执行，一般这种方式使用较少;
 *  轮训，负载均衡默认实现方式，请求来之后排队处理;
 *  加权轮训，通过对服务器性能的分型，给高配置，低负载的服务器分配更高的权重，均衡各个服务器的压力;
 *  地址Hash，通过客户端请求的地址的HASH值取模映射进行服务器调度。 ip --->hash
 *  最小链接数，即使请求均衡了，压力不一定会均衡，最小连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

## **2. Nacos使用Ribbon**  ##

**nacos-discovery依赖了ribbon，可以不用再引入ribbon依赖**

**添加** **@LoadBalanced** **注解**

![1f7e3c082ec64b5f903975270a812cc1.png][]

**修改controller**

@Autowired
        RestTemplate restTemplate;
    
    
        @GetMapping("/pay")
        public String pay(){
            String msg = restTemplate.getForObject("http://stock-nacos/stock/reduct", String.class);
            return "success" + "  " + msg;
        }

## **3. Ribbon负载均衡策略** ##

![ce55180102f347859b6358b442a34526.png][]

**IRule**

这是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，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。

*  **RandomRule**

看名字就知道，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 lb, 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，并将该数作为下标所以获取一个服务实例。

*  **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 lb, 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然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。

*  **RetryRule**（在轮询的基础上进行重试）

看名字就知道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 lb, 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。

*  **WeightedResponseTimeRule****（**权重 —nacos的NacosRule ，Nacos还扩展了一个自己的基于配置的权重扩展**）**

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挑选，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**。

*  **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**，不赘述。

*  **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 loadBalancerStats有可能为null，如果loadBalancerStats为null，则BestAvailableRule将采用它的父类即 ClientConfigEnabledRoundRobinRule的服务选取策略（线性轮询）。

*  **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为次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。
 *  **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。

## **4.修改默认负载均衡策略** ##

#### 方式1：通过自定义配置类来实现 ####

1）新建配置类：

package com.ribbon;
    
    import com.alibaba.cloud.nacos.ribbon.NacosRule;
    import com.netflix.loadbalancer.IRule;
    
    import org.springframework.context.annotation.Bean;
    import org.springframework.context.annotation.Configuration;
    
    /**
     * @BelongsProject: SpringCloudAlibabaLearn
     * @BelongsPackage: com.ribbon
     * @Author: wang fei
     * @CreateTime: 2023-01-19  16:41
     * @Description: TODO
     * @Version: 1.0
     */
    @Configuration
    public class RibbonConfig {
        /**
         * @description: 全局配置 指定负载均衡策略
         * 注意：此处有坑。不能写在@SpringbootApplication注解的@CompentScan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
         * 方法名一定和IRule接口中关于负载均衡策略的名称一致
         * @method: iRule
         * @author: wang fei
         * @date: 2023/1/19 16:43:00
         * @param: []
         * @return: com.netflix.loadbalancer.IRule
        **/
        @Bean
        public IRule iRule(){
            //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）
            return new NacosRule();
        }
    }

**注意：此处有坑。**不能写在@SpringbootApplication注解的@CompentScan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

2）在启动类上利用@RibbonClient指定微服务及其负载均衡策略。

package com.wang;
    
    import com.ribbon.RibbonConfig;
    import org.springframework.boot.SpringApplication;
    import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
    import org.springframework.boot.web.client.RestTemplateBuilder;
    import org.springframework.cloud.client.loadbalancer.LoadBalanced;
    import org.springframework.cloud.netflix.ribbon.RibbonClient;
    import org.springframework.cloud.netflix.ribbon.RibbonClients;
    import org.springframework.context.annotation.Bean;
    import org.springframework.web.client.RestTemplate;
    
    /**
     * @BelongsProject: SpringCloudAlibabaLearn  @RibbonClient指定微服务及其负载均衡策略。
     * @BelongsPackage: com.wang.controller
     * @Author: wang fei
     * @CreateTime: 2023-01-16  16:54
     * @Description: TODO
     * @Version: 1.0
     */
    
    @SpringBootApplication
    @RibbonClients(value = {
            //在SpringBoot主程序扫描的包外定义配置类
            @RibbonClient(name="order-nacos",configuration = RibbonConfig.class)
    })
    public class OrderApplication {
        public static void main(String[] args) {
            SpringApplication.run(OrderApplication.class, args);
        }
        @Bean
        @LoadBalanced //负载均衡
        public RestTemplate restTemplate(RestTemplateBuilder  builder){
            RestTemplate restTemplate = builder.build();
            return restTemplate;
        }
    }

#### 方式2：通过修改配置文件实现（推荐） ####

修改application.yml

#被调用的微服务名，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）
      stock-nacos:
        ribbon:
          NFLoadBalancerRuleClassName: com.alibaba.cloud.nacos.ribbon

## **5.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）这里简单实现一个随机负载均衡策略

package com.ribbon.rule;
    
    import com.netflix.client.config.IClientConfig;
    import com.netflix.loadbalancer.AbstractLoadBalancerRule;
    import com.netflix.loadbalancer.ILoadBalancer;
    import com.netflix.loadbalancer.Server;
    
    import java.util.List;
    import java.util.concurrent.ThreadLocalRandom;
    
    /**
     * @BelongsProject: SpringCloudAlibabaLearn
     * @BelongsPackage: com.ribbon.rule
     * @Author: wang fei
     * @CreateTime: 2023-01-19  17:26
     * @Description: TODO 自定义规则，设置限流规则，自定义负载均衡策略
     * @Version: 1.0
     */
    public class CustomRule extends AbstractLoadBalancerRule {
        @Override
        public void initWithNiwsConfig(IClientConfig iClientConfig) {
    
        }
    
        @Override
        public Server choose(Object o) {
            //随机负载均衡策略
    
            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);
            if (server.isAlive()) {
                return null;
            }
            return server;
        }
    }

2）配置自定义的策略

修改application.yml

stock-nacos:
        ribbon:
    #     NFLoadBalancerRuleClassName: com.alibaba.cloud.nacos.ribbon
          ##自定义规则，设置限流规则，自定义负载均衡策略
          NFLoadBalancerRuleClassName: com.ribbon.rule.CustomRule

## 6. **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。

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mall-user使用ribbon饥饿加载，多个使用逗号分隔
        clients: stock-nacos

实例工程：[https://gitee.com/here-comes-brother-fei/ribbondemon.git][https_gitee.com_here-comes-brother-fei_ribbondemon.git]

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[https_gitee.com_here-comes-brother-fei_ribbondemon.git]: https://gitee.com/here-comes-brother-fei/ribbondemon.git