负载均衡---Spring Cloud LoadBalancer

原创于 2025-12-06 18:42:46 发布 · 318 阅读

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#微服务 #负载均衡 #LoadBalancer #后端 #java

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负载均衡是微服务架构中的智能流量中枢，其核心功能见上篇文章负载均衡---Ribbon-优快云博客

本文主要对Spring Cloud LoadBalancer进行阐述，它是Spring Cloud提供的客户端负载均衡工具，替代了早期的Netflix Ribbon。

一、Spring Cloud LoadBalancer详解

Spring Cloud LoadBalancer 是Spring Cloud官方推荐的新一代客户端负载均衡器。它不仅继承了客户端负载均衡高性能、去中心化的核心优势，更通过其响应式架构、主动健康检查、声明式配置和强大的可扩展性，为Spring Cloud微服务提供了面向未来的、生产就绪的负载均衡能力；取代了Netflix Ribbon。

1. 核心功能

①服务实例选择
通过与服务发现组件（如 Nacos、Eureka）集成，动态获取并订阅目标服务的可用实例列表。基于预设策略（如轮询、随机）为每次请求智能选择一个最佳实例，透明地完成服务名到具体地址的解析。

②主动健康检查
支持配置主动探测机制，定期检查实例健康状态（如调用 /actuator/health 端点）。自动屏蔽不健康或超时的实例，确保流量仅被路由至可用节点，是保障服务高可用的基础。

③ 弹性重试机制
在调用失败时（如网络抖动、瞬时故障）可自动触发重试。支持灵活配置：可在同一实例重试或切换至下一实例，并可设定重试次数、条件与退避策略，有效提升请求成功率。

④可插拔的负载均衡策略
提供清晰的可扩展接口。除内置轮询、随机策略外，开发者可轻松自定义路由算法（如实现 ReactiveLoadBalancer 接口），以支持响应时间加权、一致性哈希等复杂场景，满足灰度发布等高级需求。

⑤响应式与非阻塞集成
其架构原生基于 Project Reactor，提供完全非阻塞的响应式 API。可与 WebClient 无缝集成，充分发挥 Spring WebFlux 响应式栈的高并发、低延迟优势。

⑥细粒度服务级配置
支持通过 spring.cloud.loadbalancer 配置域进行精细化管理。可为不同的后端服务独立配置负载均衡规则、健康检查参数及重试策略，实现差异化的服务治理。

2. 核心组件

①核心必备

LoadBalancerClient / BlockingLoadBalancerClient （负载均衡客户端）：面向开发者的高层API门面与调用入口。它封装了底层复杂的响应式负载均衡逻辑，为使用 RestTemplate 等阻塞式编程模型的传统应用提供简洁、同步的调用方法

②框架自动装配

ReactiveLoadBalancer （负载均衡器）：负载均衡流程的总控制器与协调中心。这是一个响应式接口，其核心方法 Mono<Response<ServiceInstance>> choose(Request request) 负责接收请求，并协调底层各组件完成“实例选择”的全流程决策。
ServiceInstanceListSupplier （服务实例列表提供者）：负载均衡的基础数据源。它负责从服务注册中心（如Nacos、Eureka）或静态配置中，实时获取并动态更新目标服务的所有实例列表。

③按需启用/定制

自定义 LoadBalancerAlgorithm 策略（负载均衡算法）：定义 “如何从多个健康实例中做出最终选择” 的具体规则逻辑，是负载均衡器的 “决策大脑”。

二、实践示例

1.使用步骤

①引入依赖

<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-loadbalancer</artifactId>
</dependency>

②使用 @LoadBalanced 集成 RestTemplate 或 WebClient.Builder

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

@Bean
@LoadBalanced
public WebClient.Builder loadBalancedWebClientBuilder() {
    return WebClient.builder();
}

③负载均衡配置

基础配置

spring:
  cloud:
    loadbalancer:
      enabled: true
      # 全局配置
      health-check:
        enabled: true
        interval: 30s
      # 特定服务配置
      clients:
        user-service:
          configurations: weighted
          health-check-path: /actuator/health

代码配置

@Configuration
@LoadBalancerClient(
    name = "user-service",
    configuration = UserServiceLoadBalancerConfig.class)
public class UserServiceLoadBalancerConfig {
    @Bean
    public ReactorLoadBalancer<ServiceInstance> reactorServiceInstanceLoadBalancer(
            Environment environment,
            LoadBalancerClientFactory loadBalancerClientFactory) {
        String name = environment.getProperty(LoadBalancerClientFactory.PROPERTY_NAME);
        return new WeightedLoadBalancer(
            loadBalancerClientFactory.getLazyProvider(name, ServiceInstanceListSupplier.class),
            name,
            new UserServiceWeightFunction()  // 自定义权重函数
        );
    }
 
    // 自定义权重函数
    static class UserServiceWeightFunction implements WeightFunction {
        @Override
        public int apply(ServiceInstance instance) {
            // 根据实例元数据计算权重
            String weight = instance.getMetadata().get("weight");
            return weight != null ? Integer.parseInt(weight) : 1;
        }
    }
}

④服务名调用（如 http://user-service/api）

2.自定义负载均衡策略

Spring Cloud LoadBalancer默认提供轮询（RoundRobin）和随机（Random）策略。可通过配置自定义策略：实现ReactorServiceInstanceLoadBalancer接口

public class CustomLoadBalancer implements ReactorServiceInstanceLoadBalancer {
    // 实现逻辑
}

注册自定义负载均衡器

@Bean
public ServiceInstanceListSupplier serviceInstanceListSupplier() {
    return new DiscoveryClientServiceInstanceListSupplier(discoveryClient);
}

3. 配置文件优化（application.yml）

①连接超时配置

httpclient:
  connection-timeout: 2000ms
  read-timeout: 5000ms
  response-timeout: 10000ms

②重试配置

retry:
   enabled: true
   max-attempts: 2
   retryable-status-codes: 502,503,504

③缓存配置

cache:
  enabled: true
  ttl: 15s

4. 与OpenFeign集成

LoadBalancer与OpenFeign天然集成，只需添加Feign依赖：

<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-openfeign</artifactId>
</dependency>

在接口上使用@FeignClient注解：

@FeignClient(name = "service-provider")
public interface ServiceClient {
    @GetMapping("/endpoint")
    String getData();
}

三、与Ribbon对比

原理维度	Spring Cloud LoadBalancer	Netflix Ribbon
编程模型	响应式 (Reactive)，非阻塞，高并发资源利用率高。	阻塞式 (Blocking)，基于线程池，线程消耗随并发线性增长。
配置方式	现代化、统一的配置属性 (`spring.cloud.loadbalancer.*`)，与Spring Boot生态完全一致。	混合式（部分属性配置，部分靠`@RibbonClient`代码配置），风格较老。
健康检查	明确、可配置的主动检查，作为可选的装饰器，设计清晰。	机制混杂，依赖Eureka心跳或内置的`IPing`接口，不易理解和管理。
扩展性	基于标准的Spring Bean和函数式装饰器，扩展自然，符合Spring习惯。	基于自定义接口和配置类，扩展需深入其API设计。
维护状态	主动维护，Spring Cloud官方默认组件，持续发展。	维护模式，不再增加新功能。