spring cloud Ribbon用法及原理解析

更新時間：2019年10月29日 10:12:47 作者：天宇軒-王

這篇文章主要介紹了spring cloud Ribbon用法及原理解析,文中通過示例代碼介紹的非常詳細，對大家的學習或者工作具有一定的參考學習價值,需要的朋友可以參考下

簡介

這篇文章主要介紹一下ribbon在程序中的基本使用，在這里是單獨拿出來寫用例測試的，實際生產(chǎn)一般是配置feign一起使用，更加方便開發(fā)。同時這里也通過源碼來簡單分析一下ribbon的基本實現(xiàn)原理。

基本使用

這里使用基于zookeeper注冊中心+ribbon的方式實現(xiàn)一個簡單的客戶端負載均衡案例。

服務提供方

首先是一個服務提供方。代碼如下。

application.properties配置文件

spring.application.name=discovery-service
server.port=0
service-B.ribbon.NFLoadBalancerRuleClassName=com.netflix.loadbalancer.RandomRule
bootstrap.properties配置文件

spring.cloud.zookeeper.connect-string=192.168.0.15:2181
引導程序，提供了一個ribbonService的rest接口服務，注冊程序到zookeeper中。

@SpringBootApplication
@EnableDiscoveryClient
@RestController
public class DiscoverClient {
  public static void main(String[] args) {
    SpringApplication.run(DiscoverClient.class, args);
  }

  @RequestMapping("/ribbonService")
  public String ribbonService(){
    return "hello too ribbon";
  }
}

服務調(diào)用方

服務調(diào)用方就是進行負載均衡的一方，利用ribbo的RestTemplate進行負載調(diào)用服務。

RibbonConfig,配置ribbon的RestTemplate，通過@LoadBalanced注解實現(xiàn)，具體原理稍后分析。

@Configuration
public class RibbonConfig {

  /**
   * 實例化ribbon使用的RestTemplate
   * @return
   */
  @Bean
  @LoadBalanced
  public RestTemplate rebbionRestTemplate(){
    return new RestTemplate();
  }
  
  /**
  * 配置隨機負載策略，需要配置屬性service-B.ribbon.NFLoadBalancerRuleClassName=com.netflix.loadbalancer.RandomRule
  */
  @Bean
  public IRule ribbonRule() {
    return new RandomRule();
  }
}

引導程序

@SpringBootApplication(scanBasePackages = "garine.learn.ribbon.loadblance")
@EnableDiscoveryClient
@RestController
public class TestRibbonApplocation {
  public static void main(String[] args) {
    SpringApplication.run(TestRibbonApplocation.class, args);
  }

  @Autowired
  @LoadBalanced
  RestTemplate restTemplate;

  @GetMapping("/{applicationName}/ribbonService")
  public String ribbonService(@PathVariable("applicationName") String applicationName){
    return restTemplate.getForObject("http://" + applicationName+"/ribbonService", String.class);
  }
}

配置文件同上，服務名稱修改即可。

測試

啟動兩個discovery-service，由于端口設(shè)置為0，所以是隨機端口。

啟動服務調(diào)用方

瀏覽器訪問服務調(diào)用方的提供的接口，路徑參數(shù)需要加上調(diào)用的服務名稱，例如http://localhost:8080/discovery-service/ribbonService，然后服務調(diào)用方使用ribbon的RestTemplate調(diào)用服務提供方的接口。

結(jié)果返回：hello too ribbon ，同時服務提供方啟動的兩個服務都可能被調(diào)用，取決于怎么配置負載策略。

上面就是一個簡單使用ribbon的例子，結(jié)合feign使用基本上是做類似上面所寫的工作，那么ribbon到底是怎么實現(xiàn)的呢？

原理與源碼分析

ribbon實現(xiàn)的關(guān)鍵點是為ribbon定制的RestTemplate，ribbon利用了RestTemplate的攔截器機制，在攔截器中實現(xiàn)ribbon的負載均衡。負載均衡的基本實現(xiàn)就是利用applicationName從服務注冊中心獲取可用的服務地址列表，然后通過一定算法負載，決定使用哪一個服務地址來進行http調(diào)用。

Ribbon的RestTemplate

RestTemplate中有一個屬性是List<ClientHttpRequestInterceptor> interceptors,如果interceptors里面的攔截器數(shù)據(jù)不為空，在RestTemplate進行http請求時，這個請求就會被攔截器攔截進行，攔截器實現(xiàn)接口ClientHttpRequestInterceptor,需要實現(xiàn)方法是

ClientHttpResponse intercept(HttpRequest request, byte[] body, ClientHttpRequestExecution execution)
throws IOException;

也就是說攔截器需要完成http請求，并封裝一個標準的response返回。

ribbon中的攔截器

在Ribbon 中也定義了這樣的一個攔截器，并且注入到RestTemplate中，是怎么實現(xiàn)的呢？

在Ribbon實現(xiàn)中，定義了一個LoadBalancerInterceptor,具體的邏輯先不說，ribbon就是通過這個攔截器進行攔截請求，然后實現(xiàn)負載均衡調(diào)用。

攔截器定義在org.springframework.cloud.client.loadbalancer.LoadBalancerAutoConfiguration.LoadBalancerInterceptorConfig#ribbonInterceptor

@Configuration
@ConditionalOnMissingClass("org.springframework.retry.support.RetryTemplate")
static class LoadBalancerInterceptorConfig {
  @Bean
  //定義ribbon的攔截器
  public LoadBalancerInterceptor ribbonInterceptor(
     LoadBalancerClient loadBalancerClient,
     LoadBalancerRequestFactory requestFactory) {
   return new LoadBalancerInterceptor(loadBalancerClient, requestFactory);
  }

  @Bean
  @ConditionalOnMissingBean
  //定義注入器，用來將攔截器注入到RestTemplate中，跟上面配套使用
  public RestTemplateCustomizer restTemplateCustomizer(
     final LoadBalancerInterceptor loadBalancerInterceptor) {
   return restTemplate -> {
        List<ClientHttpRequestInterceptor> list = new ArrayList<>(
            restTemplate.getInterceptors());
        list.add(loadBalancerInterceptor);
        restTemplate.setInterceptors(list);
      };
  }
}

ribbon中的攔截器注入到RestTemplate

定義了攔截器，自然需要把攔截器注入到、RestTemplate才能生效，那么ribbon中是如何實現(xiàn)的？上面說了攔截器的定義與攔截器注入器的定義，那么肯定會有個地方使用注入器來注入攔截器的。

在org.springframework.cloud.client.loadbalancer.LoadBalancerAutoConfiguration#loadBalancedRestTemplateInitializerDeprecated方法里面，進行注入，代碼如下。

@Configuration
@ConditionalOnClass(RestTemplate.class)
@ConditionalOnBean(LoadBalancerClient.class)
@EnableConfigurationProperties(LoadBalancerRetryProperties.class)
public class LoadBalancerAutoConfiguration {

  @LoadBalanced
  @Autowired(required = false)
  private List<RestTemplate> restTemplates = Collections.emptyList();

  @Bean
  public SmartInitializingSingleton loadBalancedRestTemplateInitializerDeprecated(
     final ObjectProvider<List<RestTemplateCustomizer>> restTemplateCustomizers) {
    //遍歷context中的注入器，調(diào)用注入方法。
   return () -> restTemplateCustomizers.ifAvailable(customizers -> {
      for (RestTemplate restTemplate : LoadBalancerAutoConfiguration.this.restTemplates) {
        for (RestTemplateCustomizer customizer : customizers) {
          customizer.customize(restTemplate);
        }
      }
    });
  }
  //......
  }

遍歷context中的注入器，調(diào)用注入方法，為目標RestTemplate注入攔截器，注入器和攔截器都是我們定義好的。

還有關(guān)鍵的一點是：需要注入攔截器的目標restTemplates到底是哪一些？因為RestTemplate實例在context中可能存在多個，不可能所有的都注入攔截器，這里就是@LoadBalanced注解發(fā)揮作用的時候了。

LoadBalanced注解

嚴格上來說，這個注解是spring cloud實現(xiàn)的，不是ribbon中的，它的作用是在依賴注入時，只注入實例化時被@LoadBalanced修飾的實例。

例如我們定義Ribbon的RestTemplate的時候是這樣的

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

因此才能為我們定義的RestTemplate注入攔截器。

那么@LoadBalanced是如何實現(xiàn)這個功能的呢？其實都是spring的原生操作，@LoadBalance的源碼如下

/**
 * Annotation to mark a RestTemplate bean to be configured to use a LoadBalancerClient
 * @author Spencer Gibb
 */
@Target({ ElementType.FIELD, ElementType.PARAMETER, ElementType.METHOD })
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Inherited
@Qualifier
public @interface LoadBalanced {
}

很明顯，‘繼承'了注解@Qualifier，我們都知道以前在xml定義bean的時候，就是用Qualifier來指定想要依賴某些特征的實例，這里的注解就是類似的實現(xiàn)，restTemplates通過@Autowired注入，同時被@LoadBalanced修飾，所以只會注入@LoadBalanced修飾的RestTemplate，也就是我們的目標RestTemplate。

攔截器邏輯實現(xiàn)

LoadBalancerInterceptor源碼如下。

public class LoadBalancerInterceptor implements ClientHttpRequestInterceptor {

  private LoadBalancerClient loadBalancer;
  private LoadBalancerRequestFactory requestFactory;

  public LoadBalancerInterceptor(LoadBalancerClient loadBalancer, LoadBalancerRequestFactory requestFactory) {
    this.loadBalancer = loadBalancer;
    this.requestFactory = requestFactory;
  }

  public LoadBalancerInterceptor(LoadBalancerClient loadBalancer) {
    // for backwards compatibility
    this(loadBalancer, new LoadBalancerRequestFactory(loadBalancer));
  }

  @Override
  public ClientHttpResponse intercept(final HttpRequest request, final byte[] body,
      final ClientHttpRequestExecution execution) throws IOException {
    final URI originalUri = request.getURI();
    String serviceName = originalUri.getHost();
    Assert.state(serviceName != null, "Request URI does not contain a valid hostname: " + originalUri);
    return this.loadBalancer.execute(serviceName, requestFactory.createRequest(request, body, execution));
  }
}

攔截請求執(zhí)行

@Override
public <T> T execute(String serviceId, LoadBalancerRequest<T> request) throws IOException {
  ILoadBalancer loadBalancer = getLoadBalancer(serviceId);
  //在這里負載均衡選擇服務
  Server server = getServer(loadBalancer);
  if (server == null) {
   throw new IllegalStateException("No instances available for " + serviceId);
  }
  RibbonServer ribbonServer = new RibbonServer(serviceId, server, isSecure(server,
     serviceId), serverIntrospector(serviceId).getMetadata(server));
//執(zhí)行請求邏輯
  return execute(serviceId, ribbonServer, request);
}

我們重點看getServer方法，看看是如何選擇服務的

protected Server getServer(ILoadBalancer loadBalancer) {
  if (loadBalancer == null) {
   return null;
  }
  //
  return loadBalancer.chooseServer("default"); // TODO: better handling of key
}

代碼配置隨機loadBlancer，進入下面代碼

public Server chooseServer(Object key) {
  if (counter == null) {
    counter = createCounter();
  }
  counter.increment();
  if (rule == null) {
    return null;
  } else {
    try {
      //使用配置對應負載規(guī)則選擇服務
      return rule.choose(key);
    } catch (Exception e) {
      logger.warn("LoadBalancer [{}]: Error choosing server for key {}", name, key, e);
      return null;
    }
  }
}

這里配置的是RandomRule，所以進入RandomRule代碼

public Server choose(ILoadBalancer lb, Object key) {
  if (lb == null) {
    return null;
  }
  Server server = null;

  while (server == null) {
    if (Thread.interrupted()) {
      return null;
    }
    //獲取可用服務列表
    List<Server> upList = lb.getReachableServers();
    List<Server> allList = lb.getAllServers();

    //隨機一個數(shù)
    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);
    server = upList.get(index);

    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;
}

隨機負載規(guī)則很簡單，隨機整數(shù)選擇服務，最終達到隨機負載均衡。我們可以配置不同的Rule來實現(xiàn)不同的負載方式。

以上就是本文的全部內(nèi)容，希望對大家的學習有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。

您可能感興趣的文章: