SpringCloud与微服务Ⅵ --- Ribbon负载均衡
一.Ribbon是什么
Sping 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,将Netflix的中间层服务连接在一起。Ribbon客户端组件提供一系列完整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 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。我们也很容易使用Ribbon实现自定义的负载均衡算法。
负载均衡
LB,即负载均衡(Load Balancer),在微服务或分布式集群中经常用的一种应用。
负载均衡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)。
常见的负载均衡软件有Nginx,LVS,硬件F5等。
相应的中间件,例如:dubbo和SpringCloud中均给我们提供了负载均衡,SpringCloud的负载均衡算法可以自定义。
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F5(好用但是贵),也可以说软件,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,集成消费方进程,消费方通过它来获取到服务提供方的地址。
官网资料:https://github.com/Netflix/ribbon/wiki
二.Ribbon的初步配置
修改microservice-consumer-dept-80项目。
1.修改pom文件:
<!-- Ribbon相关 -->
<dependency>
<groupId>org.springframework.cloud</groupId>
<artifactId>spring-cloud-starter-eureka</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework.cloud</groupId>
<artifactId>spring-cloud-starter-ribbon</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework.cloud</groupId>
<artifactId>spring-cloud-starter-config</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
</dependency>
2.修改yml配置文件:
eureka:
client:
register-with-eureka: false
service-url:
#defaultZone: http://localhost:7001/eureka
defaultZone: http://localhost:7001/eureka,http://localhost:7002/eureka,http://localhost:7002/eureka
3.在RestTemplate上标注@LoadBalanced:
实现负载均衡
@Configuration
public class MyApplicationConfig {
@Bean
@LoadBalanced //负载均衡
public RestTemplate getRestTemplate(){
return new RestTemplate();
}
}
4.主启动类注解@EnableEurekaClient
@SpringBootApplication
@EnableEurekaClient
public class DeptConsumer80 {
public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(DeptConsumer80.class,args);
}
}
5.修改微服务访问地址
修改DeptController类中的REST_URL_PREFIX,使得消费端通过微服务名称来访问提供端的接口。
//private static final String REST_URL_PREFIX = "http://localhost:8001";
private static final String REST_URL_PREFIX = "http://MICROSERVICE-DEPT";
结论:Ribbon和Eureka整合后Consumer可以直接调用服务而不用再关心地址和端口号。
三.Ribbon的负载均衡
架构图:
Ribbon在工作时分为两步
第一步先选择EurekaServer,它优先选择在同一个区域内负载较少的server。
第二步再根据用户指定的策略,在从server取到的服务注册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。
搭建步骤:
1.新建两个服务提供者microservice-provider-dept-8002、microservice-provider-dept-8003,项目可以参考microservice-provider-dept-8001。
2.新建两个数据库cloudDB02,cloudDB03,表结构与cloudDB01数据库一致
DROP DATABASE IF EXISTS cloudDB02;
CREATE DATABASE cloudDB01 CHARACTER SET UTF8;
USE cloudDB01;
CREATE TABLE dept
(
deptno BIGINT NOT NULL PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
dname VARCHAR(60),
db_source VARCHAR(60)
);
INSERT INTO dept(dname,db_source) VALUES('开发部',DATABASE());
INSERT INTO dept(dname,db_source) VALUES('人事部',DATABASE());
INSERT INTO dept(dname,db_source) VALUES('财务部',DATABASE());
INSERT INTO dept(dname,db_source) VALUES('市场部',DATABASE());
INSERT INTO dept(dname,db_source) VALUES('运维部',DATABASE());
3.分别修改microservice-provider-dept-8002、microservice-provider-dept-8003的yml文件。
主要修改的是端口号,数据库。
server:
port: 8002
spring:
application:
name: microservice-dept
datasource:
type: com.alibaba.druid.pool.DruidDataSource #数据源类型
driver-class-name: org.gjt.mm.mysql.Driver #数据库驱动
url: jdbc:mysql://localhost:3306/cloudDB02 #数据库url
4.启动所有项目,分别访问:
http://localhost:8001/dept/get/1
http://localhost:8002/dept/get/1
http://localhost:8003/dept/get/1
若都能访问,说明所有服务都已经启用。
5.启动客户端项目microservice-consumer-dept-80,访问http://localhost/consumer/dept/list。观察返回的数据,并刷新页面。可以看到刷新后的数据分别来自不同数据库,说明已经启用了负载均衡。Ribbon默认采用的算法是轮询算法。
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。
四.Ribbon的核心组件IRule
Ribbon自带的七种负载均衡算法
RoundRobinRule:轮询
RandomRule:随机
AvailabilityFilteringRule:先过滤由于多次访问故障而处于断路器跳闸状态的服务,还有并发的连接数量超过阈值的服务,然后对剩余的服务列表按照轮询策略进行访问。
WeightedReponseTimeRule:根据平均响应时间计算所有服务的权重,响应时间越短服务权重大被选中的概率高,刚启动时如果统计信息不足,则使用轮询策略,等统计信息足够,会切换到WeightedReponseTimeRule
RetryRule:先按照轮询策略获取服务,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
BestAvailableRule:先过滤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
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
切换成随机的负载均衡算法
需要换哪种算法,只需要在config类里注入该算法的bean,然后重启服务就会生效了。
@Configuration
public class MyApplicationConfig {
@Bean
@LoadBalanced //负载均衡
public RestTemplate getRestTemplate(){
return new RestTemplate();
} @Bean
public IRule myIRule(){
return new RandomRule();
}
}
通过上面的例子我们知道,Ribbon默认采用的算法是轮询算法,那么如何配置自定义负载均衡算法呢?
五.自定义负载均衡算法
修改microservice-consumer-dept-80项目。
规则描述
要求每台服务器被调用5次,然后轮询如下一台同样被调用5次,所有服务器轮询之后又从最初的服务器开始重新调用五次轮询。
1.自定义算法规则
public class MyRandomRule 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
// 分析:我们5次,但是微服务只有8001 8002 8003 三台
// private int total = 0; // 总共被调用的次数,目前要求每台被调用5次
private int currentIndex = 0; // 当前提供服务的机器号 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) {
/*
* No servers. End regardless of pass, because subsequent passes only get more
* restrictive.
*/
return null;
} // int index = rand.nextInt(serverCount);// java.util.Random().nextInt(3);
// server = upList.get(index); // private int total = 0; // 总共被调用的次数,目前要求每台被调用5次
// private int currentIndex = 0; // 当前提供服务的机器号
if(total < 5)
{
server = upList.get(currentIndex);
total++;
}else {
total = 0;
currentIndex++;
if(currentIndex >= upList.size())
{
currentIndex = 0;
}
}
if (server == null) {
/*
* The only time this should happen is if the server list were somehow trimmed.
* This is a transient condition. Retry after yielding.
*/
Thread.yield();
continue;
} if (server.isAlive()) {
return (server);
} // Shouldn't actually happen.. but must be transient or a bug.
server = null;
Thread.yield();
}
return server;
} @Override
public Server choose(Object key)
{
return choose(getLoadBalancer(), key);
}
@Override
public void initWithNiwsConfig(IClientConfig clientConfig)
{
// TODO Auto-generated method stub
} }
2.自定义规则的配置类:
@Configuration
public class MySelfRule {
@Bean
public IRule myRule(){
return new MyRandomRule(); //自定义算法策略
}
}
注意:这个自定义配置类MySelfRule.class不能放在@ComponentScan所扫描的包下以及子包下.否则我们自定义的这个配置类就会被所有Ribbon客户端共享。
3.主启动类添加@RibbonClient
在启动该微服务的时候就能去加载我们自定义Ribbon配置类,从而使配置生效
@SpringBootApplication
@EnableEurekaClient
@RibbonClient(name = "MICROSERVICE-DEPT",configuration = MySelfRule.class)
public class DeptConsumer80 { public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(DeptConsumer80.class,args);
} }
以上步骤完成后,重启所有服务器,调用客户端microservice-consumer-dept-80项目的接口。这里需要注意的是,若出现错误,等待一段时间,服务注册的时候会有一定缓冲时间,然后再次访问服务,然后测试负载均衡的策略是否符合自定义的规则。
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