Spring Cloud（六）：Ribbon负载均衡服务调用

1. 概述

Spring Cloud Ribbon 是基于Netflix Ribbon实现的一套客户端 负载均衡工具。

简单的说，Ribbon是Netflix发布的开源项目，主要功能是提供客户端的负载均衡算法和服务调用。Ribbon客户端组件提供一系列完善的配置项如 连接超时、重试等。简单地说，就是在配置文件中列出Load Balance （简称LB）后面所有的机器，Ribbon会自动的帮助你基于某种规则（如简单轮询，随机连接等）去连接这些机器，我们很容易使用Ribbon实现自定义的负载均衡算法。

官网资料：https://github.com/Netflix/ribbon/wiki/Getting-Started

2. LB（负载均衡）

2.1 LB负载均衡是什么

简单的说就是将用户的请求平摊的分配到多个服务器上，从而达到系统的HA（高可用）常见的负载均衡有软件 nginx、LVS、硬件F5等。

2.2 Ribbon本地客负载均衡客户端和nginx服务端负载均衡区别

Nginx是服务器负载均衡，客户端所有的请求都会交给nginx，然后由nginx实现转发请求，即负载均衡是由服务端实现的。

Ribbon本地负载均衡：在调用微服务接口的时候，会在注册中心列表上获取注册信息服务列表之后缓存到JVM本地，从而在本地实现RPC远程服务调用技术

集中式LB
即在服务的消费方和提供方之间使用独立的LB设施（可以是硬件如F5，也可以是软件如nginx），由该设施负责把访问的请求通过某种策略转发至服务的提供方。

进程内LB
将LB逻辑集成到消费方，消费方从服务注册中心或者有哪些地址可用，然后自己在从这些地中选择出一个合适的服务器，Ribbon就属于进程内LB，它只是一个类库，集成于消费方进程，消费方通过他来获取服务提供方的地址。

3. Ribbon负载均衡

3.1 架构说明

Ribbon在工作时分成两步：

• 第一步先选择Eureka Server，他优先选择在同一区域内负载较少的server
• 第二部在根据用户指定的策略，再从server获取的服务列表中选择一个地址
  其中，Ribbon提供了多种策略：比如轮询、随机和根据响应时间加权。

总结：Ribbon其实就是一个软负载均衡的客户端组件，他可以和其他所需请求的客户端结合使用，和eureka结合只是其中的一个实例。

3.2 RestTemplate的使用

https://docs.spring.io/spring-framework/docs/5.2.2.RELEASE/javadoc-api/org/springframework/web/client/RestTemplate.html

getForObject方法/getForEntity方法

postForObject/postForEntity

3.3 Ribbon核心组件IRule

IRule:根据特定算法从服务列表中选取一个要访问的服务

• com.netflix.loadbalancer.RoundRobinRule：轮询
• com.netflix.loadbalancer.RandomRule：随机
• com.netflix.loadbalancer.RetryRule：先按照RoundRobinRule的策略获取服务，如果获取服务失败则在指定时间内会进行重试
• WeightedResponseTimeRule ：对RoundRobinRule的扩展，响应速度越快的实例选择权重越大，越容易被选择
• BestAvailableRule ：会先过滤掉由于多次访问故障而处于断路器跳闸状态的服务，然后选择一个并发量最小的服务
• AvailabilityFilteringRule ：先过滤掉故障实例，再选择并发较小的实例
• 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

如何替换
修改cloud-consumer-order80
注意配置细节：

• 新建package
  
• 新建 MyselfRule 类

package com.lele.myrule;

import com.netflix.loadbalancer.IRule;
import com.netflix.loadbalancer.RandomRule;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;

/**
 * @author: lele
 * @date: 2021/3/15 7:12
 * @description:
 */
@Configuration
public class MySelfRule {
    
    

    @Bean
    public IRule myRule() {
    
    
        return new RandomRule(); // 定义为随机
    }
}

• 消费者80 的主启动类添加 @RibbonClient
  
  浏览器访问：http://localhost/consumer/payment/get/1

4. Ribbon负载均衡算法

4.1 原理

负载均衡算法：rest 接口第几次请求数 % 服务器集群总数量 = 实际调用服务器位置下标（每次重启后 rest 接口计数从1开始）

List instances = discoveryClient.getInstances(“CLOUD-PAYMENT-SERVICE”);

List[0] instances = 127.0.0.1:8001
List[1] instances = 127.0.0.1:8002

8001和8002组合成为集群，它们共计两台机器，集群总数为2，按照轮询算法原理：

当请求总数为 1时 1%2 =1 对应下标位置为1，则获得的服务器地址为127.0.0.1:8002
当请求总数为 2时 2%2 =0 对应下标位置为0，则获得的服务器地址为127.0.0.1:8001
当请求总数为 3时 3%2 =1 对应下标位置为1，则获得的服务器地址为127.0.0.1:8002
当请求总数为 4时 4%2 =0 对应下标位置为0，则获得的服务器地址为127.0.0.1:8001
…
如此类推

4.2 手写轮询算法

• 7001/7002集群启动

• 8001/8002微服务改造
  
  

• 80订单微服务改造：

  • ApplicationContextBean去掉@LoadBalanced
    

  • LoadBalancer接口
    

  • MyLB

    package com.lele.springcloud.lb;
    
    import org.springframework.cloud.client.ServiceInstance;
    import org.springframework.stereotype.Component;
    
    import java.util.List;
    import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
    
    /**
     * @author: lele
     * @date: 2021/3/16 7:27
     * @description:
     */
    @Component
    public class MyLB implements LoadBalancer {
            
            
    
        private AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(0);
    
        public final int getAndIncrement() {
            
            
            int current;
            int next;
            do {
            
            
                current = this.atomicInteger.get();
                next = current >= 2147483647 ? 0 : current + 1;
            } while (!this.atomicInteger.compareAndSet(current,  next));
            System.out.println("*****第几次访问，次数next:"+next);
            return next;
        }
    
        @Override
        public ServiceInstance instances(List<ServiceInstance> serviceInstances) {
            
            
            int index = getAndIncrement() % serviceInstances.size();
            return serviceInstances.get(index);
        }
    }
    
    

• 80 OrderController

package com.lele.springcloud.controller;

import com.lele.springcloud.entities.CommonResult;
import com.lele.springcloud.entities.Payment;
import com.lele.springcloud.lb.LoadBalancer;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.cloud.client.ServiceInstance;
import org.springframework.cloud.client.discovery.DiscoveryClient;
import org.springframework.cloud.client.loadbalancer.LoadBalanced;
import org.springframework.http.ResponseEntity;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.PathVariable;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
import org.springframework.web.client.RestTemplate;

import javax.annotation.Resource;
import java.net.URI;
import java.util.List;

/**
 * @author: lele
 * @date: 2021/3/1 21:33
 * @description:
 */
@RestController
@Slf4j
public class OrderController {
    
    

//    public static final String PAYMENT_URL = "http://localhost:8001";
    public static final String PAYMENT_URL = "http://CLOUD-PAYMENT-SERVICE";

    @Resource
    private RestTemplate restTemplate;

    @Resource
    private LoadBalancer loadBalancer;

    @Resource
    private DiscoveryClient discoveryClient;

    @GetMapping("/consumer/payment/create")
    public CommonResult<Payment> create(Payment payment) {
    
    
        return restTemplate.postForObject(PAYMENT_URL + "/payment/create", payment, CommonResult.class);
    }

    @GetMapping("/consumer/payment/get/{id}")
    public CommonResult<Payment> getPayment(@PathVariable("id") Long id) {
    
    
        return restTemplate.getForObject(PAYMENT_URL + "/payment/get/" + id, CommonResult.class);
    }

    @GetMapping("/consumer/payment/getForEntity/{id}")
    public CommonResult<Payment> getPayment2(@PathVariable("id") Long id) {
    
    
        ResponseEntity<CommonResult> entity = restTemplate.getForEntity(PAYMENT_URL + "/payment/get/" + id, CommonResult.class);

        if (entity.getStatusCode().is2xxSuccessful()) {
    
    
            return entity.getBody();
        } else {
    
    
            return new CommonResult<>(444, "操作失败");
        }
    }

    @GetMapping(value = "/consumer/payment/lb")
    public String getPaymentLB() {
    
    
        List<ServiceInstance> instances = discoveryClient.getInstances("CLOUD-PAYMENT-SERVICE");
        if (instances == null || instances.size() <= 0) {
    
    
            return null;
        }

        ServiceInstance serviceInstance = loadBalancer.instances(instances);

        URI uri = serviceInstance.getUri();

        return restTemplate.getForObject(uri+"/payment/lb", String.class);
    }

}

• 测试
  http://localhost/consumer/payment/lb