微服务系列之Ribbon负载均衡

vlambda
2020-03-16

微服务系列之Ribbon负载均衡

什么是 Ribbon

Ribbon 是一个基于 HTTP 和 TCP 的客服端负载均衡工具，它是基于 Netflix Ribbon 实现的。

它不像 Spring Cloud 服务注册中心、配置中心、API 网关那样独立部署，但是它几乎存在于每个 Spring Cloud 微服务中。包括 Feign 提供的声明式服务调用也是基于该 Ribbon 实现的。

Ribbon 默认提供很多种负载均衡算法，例如轮询、随机等等。甚至包含自定义的负载均衡算法。

Ribbon 解决了什么问题

Ribbon 提供了一套微服务的负载均衡解决方案。

负载均衡不同方案的区别

目前业界主流的负载均衡方案可分成两类：

集中式负载均衡（服务器负载均衡），即在 consumer 和 provider 之间使用独立的负载均衡设施(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 provider；
进程内负载均衡（客户端负载均衡），将负载均衡逻辑集成到 consumer，consumer 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 provider。Ribbon 属于后者，它只是一个类库，集成于 consumer 进程，consumer 通过它来获取 provider 的地址。

集中式负载均衡

进程内负载均衡

Ribbon 负载均衡策略

轮询策略（默认）

策略对应类名：RoundRobinRule

实现原理：轮询策略表示每次都顺序取下一个 provider，比如一共有 5 个 provider，第 1 次取第 1 个，第 2 次取第 2 个，第 3 次取第 3 个，以此类推。

权重轮询策略

策略对应类名：WeightedResponseTimeRule

实现原理：

根据每个 provider 的响应时间分配一个权重，响应时间越长，权重越小，被选中的可能性越低。
原理：一开始为轮询策略，并开启一个计时器，每 30 秒收集一次每个 provider 的平均响应时间，当信息足够时，给每个 provider 附上一个权重，并按权重随机选择 provider，高权越重的 provider 会被高概率选中。

随机策略

策略对应类名：RandomRule

实现原理：从 provider 列表中随机选择一个。

最少并发数策略

策略对应类名：BestAvailableRule

实现原理：选择正在请求中的并发数最小的 provider，除非这个 provider 在熔断中。

重试策略

策略对应类名：RetryRule

实现原理：其实就是轮询策略的增强版，轮询策略服务不可用时不做处理，重试策略服务不可用时会重新尝试集群中的其他节点。

可用性敏感策略

策略对应类名：AvailabilityFilteringRule

实现原理：过滤性能差的 provider

第一种：过滤掉在 Eureka 中处于一直连接失败的 provider。
第二种：过滤掉高并发（繁忙）的 provider。

区域敏感性策略

策略对应类名：ZoneAvoidanceRule

实现原理：

以一个区域为单位考察可用性，对于不可用的区域整个丢弃，从剩下区域中选可用的 provider。
如果这个 ip 区域内有一个或多个实例不可达或响应变慢，都会降低该 ip 区域内其他 ip 被选中的权重。

Ribbon 入门案例

微服务系列之Ribbon负载均衡

Ribbon 中对于集群的服务采用的负载均衡策略默认是轮询。

创建项目

使用学习 Eureka 时的 eureka-demo 项目，在该项目中创建子项目 service-provider02

添加依赖

pom.xml

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>

<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
 xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>

    <groupId>com.example</groupId>
    <artifactId>service-provider02</artifactId>
    <version>1.0-SNAPSHOT</version>

    <!-- 继承父依赖 -->
    <parent>
        <groupId>com.example</groupId>
        <artifactId>eureka-demo</artifactId>
        <version>1.0-SNAPSHOT</version>
    </parent>

    <!-- 项目依赖 -->
    <dependencies>
        <!-- netflix eureka client 依赖 -->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-client</artifactId>
        </dependency>
        <!-- spring boot web 依赖 -->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
        </dependency>
        <!-- lombok 依赖 -->
        <dependency>
            <groupId>org.projectlombok</groupId>
            <artifactId>lombok</artifactId>
            <scope>provided</scope>
        </dependency>
        <!-- spring boot actuator 依赖 -->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-actuator</artifactId>
        </dependency>

        <!-- spring boot test 依赖 -->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
            <scope>test</scope>
            <exclusions>
                <exclusion>
                    <groupId>org.junit.vintage</groupId>
                    <artifactId>junit-vintage-engine</artifactId>
                </exclusion>
            </exclusions>
        </dependency>
    </dependencies>
  
</project>

配置文件

application.yml

server:
  port: 7071 # 端口

spring:
  application:
    name: service-provider # 应用名称(集群下相同)

# 配置 Eureka Server 注册中心
eureka:
  instance:
    prefer-ip-address: true       # 是否使用 ip 地址注册
    instance-id: ${spring.cloud.client.ip-address}:${server.port} # ip:port
  client:
    service-url:                  # 设置服务注册中心地址
      defaultZone: http://root:123456@localhost:8761/eureka/,http://root:123456@localhost:8762/eureka/

# 度量指标监控与健康检查
management:
  endpoints:
    web:
      exposure:
        include: shutdown         # 开启 shutdown 端点访问
  endpoint:
    shutdown:
      enabled: true               # 开启 shutdown 实现优雅停服

服务及启动类

将所有代码复制粘贴一份至 server-provider02，修改启动类名称即可。

ServiceProvider02Application.java

package com.example;

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;

@SpringBootApplication
public class ServiceProvider02Application {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(ServiceProvider02Application.class, args);
    }

}

注册中心

运行完整的 Eureka 环境，访问：http://localhost:8761/ 可以看到现在已经有两个服务提供者。

消费服务

多次访问：http://localhost:9090/order/1 可以看到默认使用的是轮询策略。

Ribbon 负载均衡策略设置

全局

在启动类或配置类中注入负载均衡策略对象。所有服务请求均使用该策略。

@Bean
public RandomRule randomRule() {
    return new RandomRule();
}

多次访问：http://localhost:9090/order/1 结果如下：

局部

修改配置文件指定服务的负载均衡策略。格式：服务应用名.ribbon.NFLoadBalancerRuleClassName

# 负载均衡策略
# service-provider 为调用的服务的名称
service-provider:
  ribbon:
    NFLoadBalancerRuleClassName: com.netflix.loadbalancer.RandomRule

多次访问：http://localhost:9090/order/1 结果如下：

Ribbon 点对点直连

微服务系列之Ribbon负载均衡

点对点直连是指绕过注册中心，直接连接服务提供者获取服务，一般在测试阶段使用比较多。

添加依赖

在 pom 文件中引入 Ribbon，需要注意的是如果 pom 中有 Eureka 的依赖，则需要去除 Eureka 的依赖。

<!-- netflix ribbon 依赖 -->
<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-ribbon</artifactId>
</dependency>

配置文件

# 负载均衡策略
# service-provider 为调用的服务的名称
service-provider:
  ribbon:
    NFLoadBalancerRuleClassName: com.netflix.loadbalancer.RandomRule
    # 指定具体的 Provider 服务列表，多个用逗号隔开
    listOfServers: http://localhost:7070,http://localhost:7071

# 关闭 Eureka 实现 Ribbon 点对点直连
ribbon:
  eureka:
    enabled: false # false：关闭，true：开启

访问

关闭 Eureka 注册中心，服务提供者由于无法连接至注册中心所以会报连接异常。但是服务是可以正常可消费的，所以目前使用的是点对点的方式来进行调用的。

多次访问：http://localhost:9090/order/1 结果如下：

至此 Ribbon 负载均衡所有的知识点就讲解结束了。

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