4.1 基于定制app开发的负载均衡详解

前言

参考资料：
《Spring Microservices in Action》
《Spring Cloud Alibaba 定制app开发微服务原理与实战》
《B站尚硅谷 SpringCloud 定制app开发框架开发教程周阳》

Spring Cloud Ribbon 是基于 Ribbon 定制app开发定制app开发实现的一套客户端负载定制app开发定制app开发均衡的工具；定制app开发定制app开发提供客户端的软件负载定制app开发定制app开发均衡算法和服务调用；

1. Ribbon 基础知识

1.1 Ribbon 是什么

Spring Cloud Ribbon 是基于 Netflix Ribbon 实现的一套客户端负载均衡的工具；提供客户端的软件负载均衡算法和服务调用；
Ribbon 定制app开发客户端组件提供一系列定制app开发完善的配置项如连接超时，重试等。简单的说，定制app开发就是在配置文件中列出 Load Balancer（简称LB）定制app开发后面所有的机器，Ribbon 定制app开发会自动基于某种规则（如简单轮询，随机连接等）去连接这些机器；
可以很容易使用Ribbon实现自定义的负载均衡算法；

1.2 与 Ribbon 交互的三种级别层次

Spring DiscoveryClient：提供了对 Ribbon 和 Ribbon 中缓存的注册服务的最低层次访问；
启用了 RestTemplate 的 Spring DiscoveryClient；
Netflix Feign 客户端；

1.3 Ribbon在工作时分成两步

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；

1.4 服务的提供者与消费者

提供者：服务提供者将自己注册进注册中心，让消费者发现；在本例中有多个提供者给消费者提供服务；
消费者：消费者使用服务发现，找到提供者并调用提供者服务；在本例中只有一个消费者在多个提供者中选出一个为自己服务；

1.5 Ribbon 核心组件 IRule

根据特定算法中从服务列表中选取一个要访问的服务；
定义了负载均衡的方式；
有以下几种负载均衡的实现方式：
- RoundRobinRule：轮询；
- RandomRule：随机；
- 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；

2. 服务消费者获取提供者的三个层次示例

2.1 引入 pom.xml 依赖

<dependency>  <groupId>org.springframework.cloud</groupId>  <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-ribbon</artifactId></dependency>1
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如果使用 Eureka 作为注册中心，则不用引入该依赖，因为 Eureka 的依赖里包含 ribbon 相关依赖 jar 包；

2.2 使用 Spring DiscoveryClient 查找服务实例

2.2.1 在主程序类上添加注解

@EnableDiscoveryClient：表明可以被注册中心发现。是 Sring Cloud 的触发器，其作用是使应用程序能够使用 DiscoveryClient 和 Ribbon 库；

2.2.2 使用 DiscoveryClient 查找信息

在服务消费者的 client 包下；

@Componentpublic class ProviderDiscoveryClient {    //自动注入 DiscoveryClient 类，该类用于与 Ribbon 交互    @Autowired    private DiscoveryClient discoveryClient;    public Provide getProvide(String providerId) {        RestTemplate restTemplate = new RestTemplate();        //获取服务提供者的所有实例列表，ServiceInstance 用于保存关于服务的特定实例（包括主机名、端口荷 URL）        List<ServiceInstance> instances = discoveryClient.getInstances("provider-instance-name");        if (instances.size()==0) return null;        //检索要调用的服务端点        String serviceUri = String.format("%s/providers/%s",instances.get(0).getUri().toString(), providerId);		//使用标准的 Spring REST 模板类去调用服务        ResponseEntity< provider > restExchange =                restTemplate.exchange(                        serviceUri,                        HttpMethod.GET,                        null, Provider.class, providerId);                return restExchange.getBody();    }}1
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这种方法存在以下问题：
- 没有利用 Ribbon 的客户端负载均衡，调用哪个服务实例需要开发人员定义；
- 开发人员必须构建一个用来调用服务的 URL；
- 实例化 ResTemplate 类，不符合 Spring IoC 规范；
结合本篇《5. 本地负载均衡器的实现（消费者）》即可用到客户端负载均衡，即：开发人员定义了本地负载均衡器来实现了负载均衡；

2.3 使用带有 Ribbon 功能的 Spring 调用服务

2.3.1 在主程序类上添加注解

@SpringBootApplication //只需要这个注解即可public class Application {  @LoadBalanced //告诉 Spring Cloud 创建一个支持 Ribbon 的 RestTemplate  @Bean  public RestTemplate getRestTemplate(){      return new RestTemplate();  }  public static void main(String[] args) {        SpringApplication.run(Application.class, args);  }}1
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Spring Cloud 早期版本中，RestTemplate 类默认自动支持 Ribbon；
自从 Spring Cloud 发布 Angel 版本后，Spring Cloud 中的 RestTemplate 不再支持 Ribbon；
因此，后续版本必须使用 @LoadBalanced 注解显式标注，才能将 Ribbon 和 RestTemplate 一起使用；
*RestTemplate 不一定放在主程序类里；也可以在 config 包下新建一个 ApplicationContextConfig 配置类，将 RestTemplate 放在该类里：

@Configurationpublic class ApplicationContextConfig{    @Bean    @LoadBalanced    public RestTemplate getRestTemplate(){        return new RestTemplate();    }}1
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2.3.2 使用 Ribbon 的 RestTemplate 来调用服务

在服务消费者的 client 包下；

@Componentpublic class ProviderRestTemplateClient {    //自动注入即可，不用实例化    @Autowired    RestTemplate restTemplate;    public Provider getProvider(String providerId){        ResponseEntity<Provider> restExchange =                restTemplate.exchange(                        //使用 Eureka 服务 ID 来构建目标 URL                        "http://provider-instance-name/providers/{providerId}",                        HttpMethod.GET,                        null, Provider.class, providerId);        return restExchange.getBody();    }}1
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通过使用 RestTemplate 类，Ribbon 将在所有服务实例之间轮询负载均衡所有请求；

2.4 使用 Netflix Feign 客户端调用服务

Feign 相关知识将在下篇《4.2 基于 Feign 与 OpenFeign 的服务接口调用》中说明，这里仅把重点放在与上述两种调用提供者服务的区别与对比；

2.4.1 在主程序类上添加注解

@EnableFeignClients：表示启用 Feign 客户端；

2.4.2 定义用于调用服务提供者的 Feign 接口

@FeignClient("provider-instance-name") //标识服务为 feign 的客户端public interface ProviderFeignClient {    //定义端点的路径和动作    @RequestMapping(             method= RequestMethod.GET,            value="/providers/{providerId}",            consumes="application/json")    //定义传入端点的参数，该方法可以由客户端调用以触发组织服务            Provider getProvider(@PathVariable("providerId") String providerId);}1
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要是用 ProviderFeignClient 类，开发人员只需要自动装配并使用它即可；

3. 通过 java 配置类自定义负载均衡算法示例（消费者服务）

指切换默认的负载均衡算法，切换后的仍为现成的（与本地负载均衡器有所区别，本地负载均衡器要自己实现）；

3.1 编写配置类

注意：自定义配置类不能放在 @ComponentScan 所扫描的当前包下以及子包下，否则自定义的配置类会被所有的Ribbon客户端所共享，达不到自定义的目的；
@ComponentScan 注解被封装到主启动类上的 @SpringBootApplication 注解。其默认扫描主启动类所在包及其子包，因此我们要返回上一级目录新建一个 myRule 目录存放我们自定义的负载均衡配置类；

@Configurationpublic class MySelfRule {    @Bean    public IRule myRule(){        return new RandomRule();//定义为随机    }}1
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3.2 主启动类上添加注解

@RibbonClient(name = “provider-instance-name” ,configuration=MySelfRule.class)：表示使用自定义负载均衡算法；
- name：指定服务提供者的实例名称；
- configuration：指定需要使用哪个配置类的负载均衡；
- 表示 provider 服务使用 MySelfRule 对应的 Ribbon 配置；
同样，需要对 RestTemplate 类用 @LoadBalanced 注解显示声明；

4. 通过配置自定义负载均衡算法示例（消费者服务）