Ribbon负载均衡服务调用

概述

        Spring Cloud Ribbon是基于Netflix Ribbon实现的一套客户端负载均衡的工具。
        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软件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。简单的说，就是在配置文件中列出Load Balancer（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：Getting Started · Netflix/ribbon Wiki · GitHub

负载均衡(Load Balance)

简单的说就是将用户的请求平摊的分配到多个服务上，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。

Ribbon本地负载均衡客户端 VS Nginx服务端负载均衡区别
         Nginx是服务器负载均衡，客户端所有请求都会交给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，在调用微服务接口时候，会在注册中心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获知有哪些地址可用，然后自己再从这些地址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，消费方通过它来获取到服务提供方的地址。

架构图

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。

RestTemplate的使用

官网：RestTemplate (Spring Framework 5.2.2.RELEASE API)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

返回对象为响应体中数据转化成的对象，基本上可以理解为Json

 返回对象为ResponseEntity对象，包含了响应中的一些重要信息，比如响应头、响应状态码、响应体等

 postForObject/postForEntity

get请求	<T> T getForObject(String url, Class<T> responseType, Object... uriVariables);
	<T> T getForObject(String url, Class<T> responseType, Map<String, ?> uriVariables);
	<T> T getForObject(URI url, Class<T> responseType);
	<T> ResponseEntity<T> getForEntity(String url, Class<T> responseType, Object... uriVariables);
	<T> ResponseEntity<T> getForEntity(String url, Class<T> responseType, Map<String, ?> uriVariables);
	<T> ResponseEntity<T> getForEntity(URI var1, Class<T> responseType);
post请求	<T> T postForObject(String url, @Nullable Object request, Class<T> responseType, Object... uriVariables);
	<T> T postForObject(String url, @Nullable Object request, Class<T> responseType, Map<String, ?> uriVariables);
	<T> T postForObject(URI url, @Nullable Object request, Class<T> responseType);
	<T> ResponseEntity<T> postForEntity(String url, @Nullable Object request, Class<T> responseType, Object... uriVariables);
	<T> ResponseEntity<T> postForEntity(String url, @Nullable Object request, Class<T> responseType, Map<String, ?> uriVariables);
	<T> ResponseEntity<T> postForEntity(URI url, @Nullable Object request, Class<T> responseType);

Ribbon核心组件IRule

IRule：根据特定算法中从服务列表中选取一个要访问的服务

 IRule定义好了一些负载均衡的策略

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，获取可用的服务
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

替换方法

官方文档明确给出了警告：
这个自定义配置类不能放在@ComponentScan所扫描的当前包下以及子包下，
否则我们自定义的这个配置类就会被所有的Ribbon客户端所共享，达不到特殊化定制的目的了。

在主启动类的同级包下创建MyselfRule类，在MyselfRule类中定义负载均衡的规则

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

主启动类添加@RibbonClient

name是生产者的服务名，configuration是负载均衡规则的类

@SpringBootApplication
@EnableEurekaClient
@RibbonClient(name = "CLOUD-PAYMENT-SERVICE",configuration=MySelfRule.class)
public class OrderMain80
{
    public static void main(String[] args)
    {
        SpringApplication.run(OrderMain80.class,args);
    }
}

Ribbon负载均衡算法

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  ，每次服务重启动后rest接口计数从1开始。
 
List<ServiceInstance> instances = discoveryClient.getInstances("CLOUD-PAYMENT-SERVICE");
 
如：   List [0] instances = 127.0.0.1:8002
　　　List [1] instances = 127.0.0.1:8001
 
8001+ 8002 组合成为集群，它们共计2台机器，集群总数为2， 按照轮询算法原理：
 
当总请求数为1时： 1 % 2 =1 对应下标位置为1 ，则获得服务地址为127.0.0.1:8001
当总请求数位2时： 2 % 2 =0 对应下标位置为0 ，则获得服务地址为127.0.0.1:8002
当总请求数位3时： 3 % 2 =1 对应下标位置为1 ，则获得服务地址为127.0.0.1:8001
当总请求数位4时： 4 % 2 =0 对应下标位置为0 ，则获得服务地址为127.0.0.1:8002
如此类推......

手写负载均衡算法

@Component
public class MyLB
{
    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("*****next: "+next);
        return next;
    }


    public ServiceInstance instances(List<ServiceInstance> serviceInstances)
    {
        int index = getAndIncrement() % serviceInstances.size();
        return serviceInstances.get(index);
    }
}

消费者controller

@RestController
public class OrderController
{
    //public static final String PAYMENT_SRV = "http://localhost:8001";
    public static final String PAYMENT_SRV = "http://CLOUD-PAYMENT-SERVICE";

    @Resource
    private RestTemplate restTemplate;
    //可以获取注册中心上的服务列表
    @Resource
    private DiscoveryClient discoveryClient;
    @Resource
    private LoadBalancer loadBalancer;
 
 
    @Resource
    private LoadBalancer loadBalancer;

    @GetMapping("/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);
    }
}

ApplicationContextBean去掉注解@LoadBalanced

@Configuration
public class ApplicationContextBean
{
    @Bean
    //@LoadBalanced
    public RestTemplate getRestTemplate()
    {
        return new RestTemplate();
    }
}

LoadBalancer接口

public interface LoadBalancer
{
    ServiceInstance instances(List<ServiceInstance> serviceInstances);
}

8001/8002微服务改造

@RestController
@Slf4j
public class PaymentController
{
    @Value("${server.port}")
    private String serverPort;

    @Resource
    private PaymentService paymentService;

    @Resource
    private DiscoveryClient discoveryClient;

    @PostMapping(value = "/payment/create")
    public CommonResult create(@RequestBody Payment payment)
    {
        int result = paymentService.create(payment);
        log.info("*****插入操作返回结果:" + result);

        if(result > 0)
        {
            return new CommonResult(200,"插入成功,返回结果"+result+"\t 服务端口："+serverPort,payment);
        }else{
            return new CommonResult(444,"插入失败",null);
        }
    }

    @GetMapping(value = "/payment/get/{id}")
    public CommonResult<Payment> getPaymentById(@PathVariable("id") Long id)
    {
        Payment payment = paymentService.getPaymentById(id);
        log.info("*****查询结果:{}",payment);
        if (payment != null) {
            return new CommonResult(200,"查询成功"+"\t 服务端口："+serverPort,payment);
        }else{
            return new CommonResult(444,"没有对应记录,查询ID: "+id,null);
        }
    }

    @GetMapping(value = "/payment/discovery")
    public Object discovery()
    {
        List<String> services = discoveryClient.getServices();
        for (String element : services) {
            System.out.println(element);
        }

        List<ServiceInstance> instances = discoveryClient.getInstances("CLOUD-PAYMENT-SERVICE");
        for (ServiceInstance element : instances) {
            System.out.println(element.getServiceId() + "\t" + element.getHost() + "\t" + element.getPort() + "\t"
                    + element.getUri());
        }
        return this.discoveryClient;
    }

    @GetMapping(value = "/payment/lb")
    public String getPaymentLB()
    {
        return serverPort;
    }
}

上面的负载均衡算法是我们自己定义的当然也可以继承AbstractLoadBalancerRule类

public class MyLB extends AbstractLoadBalancerRule {
 
     /*
     total = 0 // 当total==5以后，我们指针才能往下走，
     index = 0 // 当前对外提供服务的服务器地址，
     total需要重新置为零，但是已经达到过一个5次，我们的index = 1 */
 
    /* 总共被调用的次数，目前要求每台被调用5次 */
    private int total = 0;
    /* 当前提供服务的机器号 */
    private int currentIndex = 0;
 
    public Server choose(ILoadBalancer lb, Object key) {
        if (lb == null) {
            return null;
        }
        Server server = null;
 
        while (server == null) {
            if (Thread.interrupted()) {
                return null;
            }
            List<Server> upList = lb.getReachableServers();
            List<Server> allList = lb.getAllServers();
 
            int serverCount = allList.size();
            if (serverCount == 0) {
                return null;
            }
 
            if (total < 5) {
                server = upList.get(currentIndex);
                total++;
            } else {
                total = 0;
                currentIndex++;
                if (currentIndex >= upList.size()) {
                    currentIndex = 0;
                }
            }
 
 
            if (server == null) {
                Thread.yield();
                continue;
            }
 
            if (server.isAlive()) {
                return (server);
            }
 
            server = null;
            Thread.yield();
        }
 
        return server;
 
    }
 
    @Override
    public Server choose(Object key) {
        return choose(getLoadBalancer(), key);
    }
 
    @Override
    public void initWithNiwsConfig(IClientConfig clientConfig) {}
 
}

 没有提到的模块见 ：Eureka基础_不知名路人～的博客-优快云博客，Rest微服务工程构建_不知名路人～的博客-优快云博客