SpringCloud进阶-Ribbon负载均衡服务调用

提示：本文主要对Ribbon负载均衡服务调用进行总结

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前言

提示：这里可以添加本文要记录的大概内容：

本文主要对Ribbon负载均衡服务调用进行总结

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一、概述

1、是什么

LB负载均衡(Load Balance)是什么？

• 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是什么：

		spring cloud Ribbon是基于Netflix Ribbon实现的一套客户端负载均衡工具。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）去连接这些服务器。我们很容易使用
	Ribbon实现自定义的负载均衡算法。
	

能干嘛：

	LB负载均衡是什么：简单的说就是将用户的请求平均的分配到多个服务上，从而达到HA（高可用）。
	一句话就是负载均衡 RestTemplate调用。

	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服务端负载均衡的区别：

	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实现请求转发，
即负载均衡是由服务端实现的。
	Ribbon本地负载均衡，在调用微服务接口的时候，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的逻辑集成到消费方，消费方从服务注册中心获知有哪些地址可以用，
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，集成与消费方进程，消费方通过它来获取到服务提供方的地址。
		
	前面有提到80通过轮询负载访问8001/8002。

举个例子，nginx的负载均衡是针对服务器的，但是ribbon负载均衡是针对微服务的

我是这样理解的：nginx负责转发客户的请求，这是转发的负载均衡（可轮询转发、可xxx转发）。Ribbon是获取微服务注册信息的负载均衡（因为一个服务名可以集群，多个IP。可轮询获取、可xxx获取）。

最简单的例子，淘宝服务器可以在上海，北京，成都，ng做负载均衡决定你的请求分在哪个地区，ribbon负载均衡决定你在具体地区的某个微服务上

2、案例

前面我们讲解过了80通过轮询负载访问8001/8002【详情见eureka】

刷新后（负载均衡）：

一句话总结：
负载均衡 RestTemplate调用

二、Ribbon负载均衡演示

1、架构说明

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；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

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。

2、POM

之前写样例时候没有引入spring-cloud-starter-ribbon也可以使用ribbon

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

猜测spring-cloud-starter-netflix-eureka-client自带了spring-cloud-starter-ribbon引用，证明如下： 可以看到spring-cloud-starter-netflix-eureka-client 确实引入了Ribbon

以上：POM 中既可以加 ribbon 的依赖也可以不用加，因为 eureka 已经集成了 ribbon

3、二说RestTemplate的使用

3.1 官网

https://docs.spring.io/spring-framework/docs/5.2.2.RELEASE/javadoc-api/org/springframework/web/client/RestTemplate.html

3.2 getForObject方法/getForEntity方法

修改cloud-consumer-order80模块，下的controller层的OrderController类

getForObject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

getForEntity方法：

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

OrderController.java：

package com.atguigu.springcloud.controller;

import com.atguigu.springcloud.entities.CommonResult;
import com.atguigu.springcloud.entities.Payment;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.http.ResponseEntity;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.PathVariable;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
import org.springframework.web.client.RestTemplate;

import javax.annotation.Resource;

@RestController
@Slf4j
public class OrderController {
    @Resource
    private RestTemplate restTemplate;

    public static final String PAYMENT_URL = "http://CLOUD-PAYMENT-SERVICE";

    @GetMapping("/consumer/payment/create")
    public CommonResult<Payment> create(Payment payment){

        return restTemplate.postForObject(PAYMENT_URL "/payment/create", payment, CommonResult.class);
    }

    @GetMapping("/consumer/payment/get/{id}")
    public CommonResult<Payment> getPayment(@PathVariable("id") Long id){
        return restTemplate.getForObject(PAYMENT_URL "/payment/get/" id, CommonResult.class);
    }

    @GetMapping("/consumer/payment/getForEntity/{id}")
    public CommonResult<Payment> getPayment2(@PathVariable("id") Long id) {
        ResponseEntity<CommonResult> entity = restTemplate.getForEntity(PAYMENT_URL  "/payment/get/"  id, CommonResult.class);
        log.info(entity.getStatusCode().toString()  "\t"   entity.getHeaders().toString());//getStatusCode()是服务提供者设置的状态码
        if (entity.getStatusCode().is2xxSuccessful()) {
            return entity.getBody();
        } else {
            return new CommonResult<>(444, "操作失败");
        }

    }

}

3.3 测试

http://localhost/consumer/payment/get/1

http://localhost/consumer/payment/getForEntity/1

刷新后:

3.4 postForObject方法/postForEntity方法

3.5 GET请求方法

<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);

3.6 POST请求方法

<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);

三、Ribbon核心组件IRule

1、Ribbon默认自带的负载规则

2、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

AbstractLoadBalancerRule——快捷键：ctrl alt shift u

1.com.netflix.loadbalancer.RoundRobinRule：轮询
2.com.netflix.loadbalancer.RandomRule：随机
3.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
4.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
5.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
6.AvailabilityFilteringRule：先过滤掉故障实例，再选择并发较小的实例
7.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

3、如何替换

3.1 修改cloud-consumer-order80

3.2 注意配置细节

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。

即不能放在主启动类所在的包下，因为@SpringBootApplication包含了@ComponentScan，它会扫描这个类所在的包及其子包

3.3 新建package

com.atguigu.myrule

3.4 MySelfRule规则类

上面包下新建MySelfRule规则类：
MySelfRule:

package com.atguigu.myrule;

import com.netflix.loadbalancer.IRule;
import com.netflix.loadbalancer.RandomRule;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;

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

3.5 主启动类添加@RibbonClient

@RibbonClient(name = "CLOUD-PAYMENT-SERVICE", configuration = MySelfRule.class)

OrderMain80.java:

package com.atguigu.springcloud;

import com.atguigu.myrule.MySelfRule;
import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.cloud.netflix.eureka.EnableEurekaClient;
import org.springframework.cloud.netflix.ribbon.RibbonClient;

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

问题？？？

这里的 CLOUD-PAYMENT-SERVICE 如果是大写就是我们定义的随机访问规则；

如果是小写 cloud-payment-service 则我们定义的不生效，它还是轮询访问

如果是小写，但是把 MySelfRule 放在 @ComponentScan 可以扫描的包下时则又可以随机访问了

3.6 测试

http://localhost/consumer/payment/get/1

测试结果为调用服务的端口为8002与8001随机，不再是之前的轮询方式,
刷新后就不再是轮询了，而是随机负载均衡了

四、Ribbon负载均衡算法

首先恢复为原来的轮询的负载均衡算法，将主启动类上的注解
@RibbonClient(name = “CLOUD-PAYMENT-SERVICE”, configuration = MySelfRule.class)注释掉即可。

1、原理

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…

2、手写负载均衡轮询算法

原理 JUC(CAS 自旋锁的复习)

2.1 7001/7002集群启动（已有）

2.2 8001/8002微服务改造，使用自己写的负载均衡器。

改造8001 controller 添加请求 /payment/lb 对应的方法:

PaymentController.java:

package com.atguigu.springcloud.controller;

import com.atguigu.springcloud.entities.CommonResult;
import com.atguigu.springcloud.entities.Payment;
import com.atguigu.springcloud.service.PaymentService;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;
import org.springframework.cloud.client.ServiceInstance;
import org.springframework.cloud.client.discovery.DiscoveryClient;
import org.springframework.web.bind.annotation.*;
import javax.annotation.Resource;
import java.util.List;

/**
 */
@RestController
@Slf4j
public class PaymentController{
    @Resource
    private PaymentService paymentService;

    @Value("${server.port}")
    private String serverPort;

    @Resource
    private DiscoveryClient discoveryClient;

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

    @GetMapping(value = "/payment/discovery")
    public Object discovery() {
        List<String> services = discoveryClient.getServices();
        for (String service : services) {
            log.info("service:{}", service);
        }
        List<ServiceInstance> instances = discoveryClient.getInstances("CLOUD-PAYMENT-SERVICE");
        for (ServiceInstance instance : instances) {
            log.info(instance.getServiceId()   "\t"   instance.getHost()   "\t"   instance.getPort()   "\t"
                      instance.getUri());
        }
        return this.discoveryClient;
    }



    @PostMapping(value = "/payment/create")
    public CommonResult create(@RequestBody Payment payment) {//此处一定要加@RequestBody，否则80调用8001时,无法传递数据
        log.info("前端传递数据：" payment);
        int result = paymentService.create(payment);
        log.info("************************插入结果："  result);
        if (result > 0) {
            return new CommonResult(200,"插入数据库成功,serverPort为: " serverPort,result);
        } else {
            return new CommonResult(444,"插入数据库失败,serverPort为: " serverPort, 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,serverPort为: " serverPort, payment);
        } else {
            return new CommonResult(445,"没有对应id: " id " 的记录,serverPort为: " serverPort, null);
        }
    }
}

改造8002 controller 添加请求 /payment/lb 对应的方法:

PaymentController.java:

package com.atguigu.springcloud.controller;

import com.atguigu.springcloud.entities.CommonResult;
import com.atguigu.springcloud.entities.Payment;
import com.atguigu.springcloud.service.PaymentService;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;
import org.springframework.cloud.client.ServiceInstance;
import org.springframework.cloud.client.discovery.DiscoveryClient;
import org.springframework.web.bind.annotation.*;
import javax.annotation.Resource;
import java.util.List;

/**
 */
@RestController
@Slf4j
public class PaymentController{
    @Resource
    private PaymentService paymentService;

    @Value("${server.port}")
    private String serverPort;

    @Resource
    private DiscoveryClient discoveryClient;

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

    @GetMapping(value = "/payment/discovery")
    public Object discovery() {
        List<String> services = discoveryClient.getServices();
        for (String service : services) {
            log.info("service:{}", service);
        }
        List<ServiceInstance> instances = discoveryClient.getInstances("CLOUD-PAYMENT-SERVICE");
        for (ServiceInstance instance : instances) {
            log.info(instance.getServiceId()   "\t"   instance.getHost()   "\t"   instance.getPort()   "\t"
                      instance.getUri());
        }
        return this.discoveryClient;
    }



    @PostMapping(value = "/payment/create")
    public CommonResult create(@RequestBody Payment payment) {//此处一定要加@RequestBody，否则80调用8001时,无法传递数据
        log.info("前端传递数据：" payment);
        int result = paymentService.create(payment);
        log.info("************************插入结果："  result);
        if (result > 0) {
            return new CommonResult(200,"插入数据库成功,serverPort为: " serverPort,result);
        } else {
            return new CommonResult(444,"插入数据库失败,serverPort为: " serverPort, 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,serverPort为: " serverPort, payment);
        } else {
            return new CommonResult(445,"没有对应id: " id " 的记录,serverPort为: " serverPort, null);
        }
    }
}

2.3 订单微服务改造

1.ApplicationContextBean去掉注解@LoadBalanced
因为要保证使用的是自己写的负载均衡器，这个注解使用的是Ribbon的负载均衡器

2.自己写LoadBalancer接口

package com.atguigu.springcloud.lb;

import org.springframework.cloud.client.ServiceInstance;

import java.util.List;

/**
 * @program: atguigu
 * @description
 * @author: zpc
 * @create: 2022-07-07 16:20
 **/
public interface LoadBalancer {
    ServiceInstance instances(List<ServiceInstance> serviceInstances);
}

3.MyLB

package com.atguigu.springcloud.lb;

import org.springframework.cloud.client.ServiceInstance;
import org.springframework.stereotype.Component;

import java.util.List;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

/**
 * @program: atguigu
 * @description
 * @author: zpc
 * @create: 2022-07-07 16:20
 **/
@Component
public class MyLB implements LoadBalancer {
    private AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(0);

    public final int getAndIncrement() {
        int current;
        int next;
        do {
            current = this.atomicInteger.get();
            next = current>= Integer.MAX_VALUE ? 0 : current 1;
        } while (!this.atomicInteger.compareAndSet(current, next));
        System.out.println("**********访问次数 next: " next);
        return next;
    }

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

}

4.OrderController

OrderController.java:

package com.atguigu.springcloud.controller;

import com.atguigu.springcloud.entities.CommonResult;
import com.atguigu.springcloud.entities.Payment;
import com.atguigu.springcloud.lb.LoadBalancer;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.cloud.client.ServiceInstance;
import org.springframework.cloud.client.discovery.DiscoveryClient;
import org.springframework.http.ResponseEntity;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.PathVariable;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
import org.springframework.web.client.RestTemplate;

import javax.annotation.Resource;
import java.net.URI;
import java.util.List;

@RestController
@Slf4j
public class OrderController {
    @Resource
    private RestTemplate restTemplate;

    @Resource
    private LoadBalancer loadBalancer;

    @Resource
    private DiscoveryClient discoveryClient;

    public static final String PAYMENT_URL = "http://CLOUD-PAYMENT-SERVICE";

    @GetMapping("/consumer/payment/create")
    public CommonResult<Payment> create(Payment payment){

        return restTemplate.postForObject(PAYMENT_URL "/payment/create", payment, CommonResult.class);
    }

    @GetMapping("/consumer/payment/get/{id}")
    public CommonResult<Payment> getPayment(@PathVariable("id") Long id){
        return restTemplate.getForObject(PAYMENT_URL "/payment/get/" id, CommonResult.class);
    }

    @GetMapping("/consumer/payment/getForEntity/{id}")
    public CommonResult<Payment> getPayment2(@PathVariable("id") Long id) {
        ResponseEntity<CommonResult> entity = restTemplate.getForEntity(PAYMENT_URL  "/payment/get/"  id, CommonResult.class);
        log.info(entity.getStatusCode().toString()  "\t"   entity.getHeaders().toString());//getStatusCode()是服务提供者设置的状态码
        if (entity.getStatusCode().is2xxSuccessful()) {
            return entity.getBody();
        } else {
            return new CommonResult<>(444, "操作失败");
        }

    }

    @GetMapping(value = "/consumer/payment/lb")
    public String getPaymentLB() {
        List<ServiceInstance> instances = discoveryClient.getInstances("CLOUD-PAYMENT-SERVICE");//得到对应服务名称的实例

        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);
    }


}

5.测试

http://localhost/consumer/payment/lb

结果：8001、8002交替服务

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