客服端负载均衡Ribbon

1.前言

上一节我们提到了服务治理的组件——Eureka。这篇文章来学习一下负载均衡组件。提到负载均衡,首先我会想到的是nginx。那么nginx和ribbon有什么区别呢?

  • nginx
    nginx属于服务端负载均衡。即客户端所有请求统一交给nginx,由nginx进行实现负载均衡请求转发。
  • ribbon
    ribbon 是从 eureka 注册中心服务器端上获取服务注册信息列表,缓存到本地,然后在本地实现轮询负载均衡策略。

通过上面的比较,我们可以大致了解到,Riboon主要作用在微服务应用中,服务和服务的进程间调用。在SpringCloud的体系中,restful是服务间调用的标杆通讯协议。所以我们来看下Ribbon的简单使用。

2.Ribbon示例

在上一节的实例基础上,增加名为ribbon的Maven模块。其pom文件如下:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
         xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <parent>
        <artifactId>demo</artifactId>
        <groupId>com.springcloud</groupId>
        <version>1.0-SNAPSHOT</version>
    </parent>
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>

    <artifactId>ribbon</artifactId>

    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-client</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
        </dependency>
        <!--负载均衡组件依赖-->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-ribbon</artifactId>
        </dependency>
    </dependencies>
   
</project>

接下来配置application.yml文件:

spring:
  application:
    name: ribbontest

eureka:
  client:
    service-url:
      defaultZone: http://localhost:8001/eureka/
server:
  port: 8002

这里没有什么需要强调的,把defaultZone配置为上一节注册中心的URL。
然后来看一下RibbonApplication 引导类:

@SpringBootApplication
@EnableEurekaClient
@EnableDiscoveryClient
public class RibbonApplication {
    @Bean
    @LoadBalanced
    public RestTemplate restTemplate(){
        return new RestTemplate();
    }
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run( RibbonApplication.class, args );
    }
}

  • @EnableDiscoveryClient 表示向治理中心注册服务

  • @Bean 生成一个RestTemplate 的bean

  • @LoadBalanced 开启Ribbon的负载均衡功能

RestTemplate是Spring提供的用于访问Rest服务的客户端,RestTemplate封装了多种便捷访问远程Http服务的方法。先前说到,Ribbon就是利用resuful进行通讯的。正是在这里体现。

再看一下服务调用的逻辑代码RibbonController 类:


@RestController
public class RibbonController {

    @Autowired
    RestTemplate restTemplate;

    @RequestMapping("/ribbon/test")
    public String testRibbon() {
         return restTemplate.getForObject("http://eurekaclient:9001/eureka/client",String.class);
    }

}

这里注入了restTemplate,并且在路由中使用它的getForObject方法来调用服务名称为eureka_client的路由方法,也就是在这里进行服务的调用。

整体的文件路径是:

启动引导类,我们发现在服务注册中心出现了Ribbon的服务。

访问http://localhost:8002/ribbon/test会发现,进行了服务的调用。

注:原来的eureka客户端应用名称和当前ribbon的应用名称格式都为英文+下划线。启动后发现无法进行调用,后将下划线删除后恢复正常。

3.源码分析

来看看Ribbon的源码吧。从上面的示例中发现,@LoadBalanced注解较为特殊。所以我们从这个注解切入。

@Target({ElementType.FIELD, ElementType.PARAMETER, ElementType.METHOD})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Inherited
@Qualifier
public @interface LoadBalanced {
}

@LoadBalanced注解在源码中没有发现什么。我们继续看看。

发现了在org.springframework.cloud.client.loadbalancer包路径下的继承关系。LoadBalancerClient 类中包含三个方法,从自字面看,有两个属于执行方法,另外一个是重新加载URL的方法。


package org.springframework.cloud.client.loadbalancer;

import java.io.IOException;
import java.net.URI;
import org.springframework.cloud.client.ServiceInstance;

public interface LoadBalancerClient extends ServiceInstanceChooser {
    <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);
}

RibbonLoadBalancerClient 类则是实现最终的逻辑。

public class RibbonLoadBalancerClient implements LoadBalancerClient {
    private SpringClientFactory clientFactory;

    public RibbonLoadBalancerClient(SpringClientFactory clientFactory) {
        this.clientFactory = clientFactory;
    }

    public URI reconstructURI(ServiceInstance instance, URI original) {
        Assert.notNull(instance, "instance can not be null");
        String serviceId = instance.getServiceId();
        RibbonLoadBalancerContext context = this.clientFactory.getLoadBalancerContext(serviceId);
        URI uri;
        Server server;
        if (instance instanceof RibbonLoadBalancerClient.RibbonServer) {
            RibbonLoadBalancerClient.RibbonServer ribbonServer = (RibbonLoadBalancerClient.RibbonServer)instance;
            server = ribbonServer.getServer();
            uri = RibbonUtils.updateToSecureConnectionIfNeeded(original, ribbonServer);
        } else {
            server = new Server(instance.getScheme(), instance.getHost(), instance.getPort());
            IClientConfig clientConfig = this.clientFactory.getClientConfig(serviceId);
            ServerIntrospector serverIntrospector = this.serverIntrospector(serviceId);
            uri = RibbonUtils.updateToSecureConnectionIfNeeded(original, clientConfig, serverIntrospector, server);
        }

        return context.reconstructURIWithServer(server, uri);
    }

    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);
        }
    }

    public <T> T execute(String serviceId, ServiceInstance serviceInstance, LoadBalancerRequest<T> request) throws IOException {
        Server server = null;
        if (serviceInstance instanceof RibbonLoadBalancerClient.RibbonServer) {
            server = ((RibbonLoadBalancerClient.RibbonServer)serviceInstance).getServer();
        }

        if (server == null) {
            throw new IllegalStateException("No instances available for " + serviceId);
        } else {
            RibbonLoadBalancerContext context = this.clientFactory.getLoadBalancerContext(serviceId);
            RibbonStatsRecorder statsRecorder = new RibbonStatsRecorder(context, server);

            try {
                T returnVal = request.apply(serviceInstance);
                statsRecorder.recordStats(returnVal);
                return returnVal;
            } catch (IOException var8) {
                statsRecorder.recordStats(var8);
                throw var8;
            } catch (Exception var9) {
                statsRecorder.recordStats(var9);
                ReflectionUtils.rethrowRuntimeException(var9);
                return null;
            }
        }
    }

    private ServerIntrospector serverIntrospector(String serviceId) {
        ServerIntrospector serverIntrospector = (ServerIntrospector)this.clientFactory.getInstance(serviceId, ServerIntrospector.class);
        if (serverIntrospector == null) {
            serverIntrospector = new DefaultServerIntrospector();
        }

        return (ServerIntrospector)serverIntrospector;
    }

    private boolean isSecure(Server server, String serviceId) {
        IClientConfig config = this.clientFactory.getClientConfig(serviceId);
        ServerIntrospector serverIntrospector = this.serverIntrospector(serviceId);
        return RibbonUtils.isSecure(config, serverIntrospector, server);
    }


    protected ILoadBalancer getLoadBalancer(String serviceId) {
        return this.clientFactory.getLoadBalancer(serviceId);
    }

    public static class RibbonServer implements ServiceInstance {
        private final String serviceId;
        private final Server server;
        private final boolean secure;
        private Map<String, String> metadata;

        public RibbonServer(String serviceId, Server server) {
            this(serviceId, server, false, Collections.emptyMap());
        }

        public RibbonServer(String serviceId, Server server, boolean secure, Map<String, String> metadata) {
            this.serviceId = serviceId;
            this.server = server;
            this.secure = secure;
            this.metadata = metadata;
        }

      
    }
}

这段代码里有一个choose方法:

 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));
    }

参数为serviceId,获取对应服务的实例,会把实例交给ILoadBalancer类进行处理。
另外LoadBalancerAutoConfiguration 类是负载均衡的自动化配置文件。

@Configuration
@ConditionalOnClass({RestTemplate.class})
@ConditionalOnBean({LoadBalancerClient.class})
@EnableConfigurationProperties({LoadBalancerRetryProperties.class})
public class LoadBalancerAutoConfiguration {
    @LoadBalanced
    @Autowired(
        required = false
    )
    private List<RestTemplate> restTemplates = Collections.emptyList();
    @Autowired(
        required = false
    )
    private List<LoadBalancerRequestTransformer> transformers = Collections.emptyList();

    public LoadBalancerAutoConfiguration() {
    }

    @Bean
    public SmartInitializingSingleton loadBalancedRestTemplateInitializerDeprecated(final ObjectProvider<List<RestTemplateCustomizer>> restTemplateCustomizers) {
        return () -> {
            restTemplateCustomizers.ifAvailable((customizers) -> {
                Iterator var2 = this.restTemplates.iterator();

                while(var2.hasNext()) {
                    RestTemplate restTemplate = (RestTemplate)var2.next();
                    Iterator var4 = customizers.iterator();

                    while(var4.hasNext()) {
                        RestTemplateCustomizer customizer = (RestTemplateCustomizer)var4.next();
                        customizer.customize(restTemplate);
                    }
                }

            });
        };
    }

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

    @Configuration
    @ConditionalOnClass({RetryTemplate.class})
    public static class RetryInterceptorAutoConfiguration {
        public 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);
            };
        }
    }

    @Configuration
    @ConditionalOnClass({RetryTemplate.class})
    public static class RetryAutoConfiguration {
        public RetryAutoConfiguration() {
        }

        @Bean
        @ConditionalOnMissingBean
        public LoadBalancedRetryFactory loadBalancedRetryFactory() {
            return new LoadBalancedRetryFactory() {
            };
        }
    }

    @Configuration
    @ConditionalOnMissingClass({"org.springframework.retry.support.RetryTemplate"})
    static class LoadBalancerInterceptorConfig {
        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);
            };
        }
    }
}

从LoadBalancerAutoConfiguration类上的注解可知,Ribbon实现负载均衡自动化配置需要满足下面两个条件:

  • @ConditionalOnClass(RestTemplate.class):RestTemplate必须存在于当前工程的环境中。
  • @ConditionalOnBean(LoadBalancerClient.class):在Spring的Bean工程中必须有LoadBalancerClient的实现bean。
    这里维护了一个被@LoadBalanced修饰的RestTemplate对象的List,在初始化的过程中,通过调用customizer.customize(restTemplate)方法来给RestTemplate增加拦截器LoadBalancerInterceptor。

最后来看一些其他代码

public interface IRule {
    Server choose(Object var1);

    void setLoadBalancer(ILoadBalancer var1);

    ILoadBalancer getLoadBalancer();
}

IRule用于复杂均衡的策略,它有三个方法,其中choose()是根据key 来获取server,setLoadBalancer()和getLoadBalancer()是用来设置和获取ILoadBalancer的。
SpringCloud中有许多类实现了这个接口,默认不用更改。

IPing是用来想server发生"ping",来判断该server是否有响应,从而判断该server是否可用。它有一个isAlive()方法,它的源码如下:

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

4.总结

综上所述,Ribbon的负载均衡,主要通过LoadBalancerClient来实现的,而LoadBalancerClient具体交给了ILoadBalancer来处理,ILoadBalancer通过配置IRule、IPing等信息,并向EurekaClient获取注册列表的信息,并默认10秒一次向EurekaClient发送“ping”,进而检查是否更新服务列表,最后,得到注册列表后,ILoadBalancer根据IRule的策略进行负载均衡。

而RestTemplate 被@LoadBalance注解后,代表启用负载均衡,主要是维护了一个被@LoadBalance注解的RestTemplate列表,并给列表中的RestTemplate添加拦截器,进而交给负载均衡器去处理。

参考:
作者:方志朋
原文:https://blog.csdn.net/forezp/article/details/74820899

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