前言

參考資料：
《Spring Microservices in Action》
《Spring Cloud Alibaba 微服務原理與實戰(zhàn)》
《B站 尚硅谷 SpringCloud 框架開發(fā)教程 周陽》

Spring Cloud Ribbon 是基于 Netflix Ribbon 實現(xiàn)的一套客戶端負載均衡的工具走贪；提供客戶端的軟件負載均衡算法和服務調(diào)用宙帝；

1. Ribbon 基礎(chǔ)知識

1.1 Ribbon 是什么

• Spring Cloud Ribbon 是基于 Netflix Ribbon 實現(xiàn)的一套客戶端負載均衡的工具赁酝；提供客戶端的軟件負載均衡算法和服務調(diào)用问欠；
• Ribbon 客戶端組件提供一系列完善的配置項如連接超時矩屁，重試等烛愧。簡單的說，就是在配置文件中列出 Load Balancer（簡稱LB）后面所有的機器续崖，Ribbon 會自動基于某種規(guī)則（如簡單輪詢另伍，隨機連接等）去連接這些機器修然；
• 可以很容易使用Ribbon實現(xiàn)自定義的負載均衡算法；

1.2 與 Ribbon 交互的三種級別層次

• Spring DiscoveryClient：提供了對 Ribbon 和 Ribbon 中緩存的注冊服務的最低層次訪問质况；
• 啟用了 RestTemplate 的 Spring DiscoveryClient愕宋；
• Netflix Feign 客戶端；

1.3 Ribbon在工作時分成兩步

Ribbon 架構(gòu)圖

• 第一步先選擇 EurekaServer结榄，它優(yōu)先選擇在同一個區(qū)域內(nèi)負載較少的 server中贝；
  第二步再根據(jù)用戶指定的策略，在從 server 取到的服務注冊列表中選擇一個地址臼朗；

1.4 服務的提供者與消費者

• 提供者：服務提供者將自己注冊進注冊中心邻寿，讓消費者發(fā)現(xiàn)；在本例中有多個提供者給消費者提供服務视哑；
• 消費者：消費者使用服務發(fā)現(xiàn)绣否，找到提供者并調(diào)用提供者服務；在本例中只有一個消費者在多個提供者中選出一個為自己服務挡毅；

1.5 Ribbon 核心組件 IRule

IRule 負載均衡

• 根據(jù)特定算法中從服務列表中選取一個要訪問的服務蒜撮；
• 定義了負載均衡的方式；
• 有以下幾種負載均衡的實現(xiàn)方式：
  • RoundRobinRule：輪詢跪呈；
  • RandomRule：隨機段磨；
  • RetryRule：先按照 RoundRobinRule 的策略獲取服務，如果獲取服務失敗則在指定時間內(nèi)會進行重試耗绿，獲取可用的服務苹支；
  • WeightedResponseTimeRule：對 RoundRobinRule 的擴展，響應速度越快的實例選擇權(quán)重越大误阻，越容易被選擇债蜜；
  • BestAvailableRule：會先過濾掉由于多次訪問故障而處于斷路器跳閘狀態(tài)的服務，然后選擇一個并發(fā)量最小的服務究反；
  • AvailabilityFilteringRule：先過濾掉故障實例寻定，再選擇并發(fā)較小的實例；
  • ZoneAvoidanceRule：默認規(guī)則奴紧，復合判斷 server 所在區(qū)域的性能和 server 的可用性選擇服務器特姐；

2. 服務消費者獲取提供者的三個層次示例

2.1 引入 pom.xml 依賴

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

• 如果使用 Eureka 作為注冊中心，則不用引入該依賴黍氮，因為 Eureka 的依賴里包含 ribbon 相關(guān)依賴 jar 包唐含；

2.2 使用 Spring DiscoveryClient 查找服務實例

2.2.1 在主程序類上添加注解

• @EnableDiscoveryClient：表明可以被注冊中心發(fā)現(xiàn)。是 Sring Cloud 的觸發(fā)器沫浆，其作用是使應用程序能夠使用 DiscoveryClient 和 Ribbon 庫捷枯；

2.2.2 使用 DiscoveryClient 查找信息

在服務消費者的 client 包下；

@Component
public class ProviderDiscoveryClient {

    //自動注入 DiscoveryClient 類专执，該類用于與 Ribbon 交互
    @Autowired
    private DiscoveryClient discoveryClient;

    public Provide getProvide(String providerId) {
        RestTemplate restTemplate = new RestTemplate();
        //獲取服務提供者的所有實例列表淮捆，ServiceInstance 用于保存關(guān)于服務的特定實例（包括主機名、端口荷 URL）
        List<ServiceInstance> instances = discoveryClient.getInstances("provider-instance-name");

        if (instances.size()==0) return null;
        //檢索要調(diào)用的服務端點
        String serviceUri = String.format("%s/providers/%s",instances.get(0).getUri().toString(), providerId);

        //使用標準的 Spring REST 模板類去調(diào)用服務
        ResponseEntity< provider > restExchange =
                restTemplate.exchange(
                        serviceUri,
                        HttpMethod.GET,
                        null, Provider.class, providerId);
        
        return restExchange.getBody();
    }
}

• 這種方法存在以下問題：

  • 沒有利用 Ribbon 的客戶端負載均衡，調(diào)用哪個服務實例需要開發(fā)人員定義攀痊；
  • 開發(fā)人員必須構(gòu)建一個用來調(diào)用服務的 URL桐腌；
  • 實例化 ResTemplate 類，不符合 Spring IoC 規(guī)范苟径；

• 結(jié)合本篇《5. 本地負載均衡器的實現(xiàn)（消費者）》即可用到客戶端負載均衡案站，即：開發(fā)人員定義了本地負載均衡器來實現(xiàn)了負載均衡；

2.3 使用帶有 Ribbon 功能的 Spring RestTemplate 調(diào)用服務

2.3.1 在主程序類上添加注解

@SpringBootApplication //只需要這個注解即可
public class Application {
  @LoadBalanced //告訴 Spring Cloud 創(chuàng)建一個支持 Ribbon 的 RestTemplate
  @Bean
  public RestTemplate getRestTemplate(){
      return new RestTemplate();
  }
  public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(Application.class, args);
  }
}

• Spring Cloud 早期版本中棘街，RestTemplate 類默認自動支持 Ribbon蟆盐；
• 自從 Spring Cloud 發(fā)布 Angel 版本后，Spring Cloud 中的 RestTemplate 不再支持 Ribbon遭殉；
• 因此石挂，后續(xù)版本必須使用 @LoadBalanced 注解顯式標注，才能將 Ribbon 和 RestTemplate 一起使用险污；
• *RestTemplate 不一定放在主程序類里痹愚；也可以在 config 包下新建一個 ApplicationContextConfig 配置類，將 RestTemplate 放在該類里：

@Configuration
public class ApplicationContextConfig{
    @Bean
    @LoadBalanced
    public RestTemplate getRestTemplate(){
        return new RestTemplate();
    }
}

2.3.2 使用 Ribbon 的 RestTemplate 來調(diào)用服務

在服務消費者的 client 包下罗心；

@Component
public class ProviderRestTemplateClient {
    //自動注入即可里伯，不用實例化
    @Autowired
    RestTemplate restTemplate;

    public Provider getProvider(String providerId){
        ResponseEntity<Provider> restExchange =
                restTemplate.exchange(
                        //使用 Eureka 服務 ID 來構(gòu)建目標 URL
                        "http://provider-instance-name/providers/{providerId}",
                        HttpMethod.GET,
                        null, Provider.class, providerId);
        return restExchange.getBody();
    }
}

• 通過使用 RestTemplate 類，Ribbon 將在所有服務實例之間輪詢負載均衡所有請求渤闷；

2.4 使用 Netflix Feign 客戶端調(diào)用服務

Feign 相關(guān)知識將在下篇《4.2 基于 Feign 與 OpenFeign 的服務接口調(diào)用》中說明疾瓮，這里僅把重點放在與上述兩種調(diào)用提供者服務的區(qū)別與對比；

2.4.1 在主程序類上添加注解

@EnableFeignClients：表示啟用 Feign 客戶端飒箭；

2.4.2 定義用于調(diào)用服務提供者的 Feign 接口

@FeignClient("provider-instance-name") //標識服務為 feign 的客戶端
public interface ProviderFeignClient {
    //定義端點的路徑和動作
    @RequestMapping( 
            method= RequestMethod.GET,
            value="/providers/{providerId}",
            consumes="application/json")
    //定義傳入端點的參數(shù)狼电，該方法可以由客戶端調(diào)用以觸發(fā)組織服務        
    Provider getProvider(@PathVariable("providerId") String providerId);
}

• 要是用 ProviderFeignClient 類，開發(fā)人員只需要自動裝配并使用它即可弦蹂；

3. 通過 java 配置類自定義負載均衡算法示例（消費者服務）

指切換默認的負載均衡算法肩碟，切換后的仍為現(xiàn)成的（與本地負載均衡器有所區(qū)別，本地負載均衡器要自己實現(xiàn)）凸椿；

3.1 編寫配置類

• 注意：自定義配置類不能放在 @ComponentScan 所掃描的當前包下以及子包下削祈，否則自定義的配置類會被所有的Ribbon客戶端所共享，達不到自定義的目的脑漫；
• @ComponentScan 注解被封裝到主啟動類上的 @SpringBootApplication 注解髓抑。其默認掃描主啟動類所在包及其子包，因此我們要返回上一級目錄新建一個 myRule 目錄存放我們自定義的負載均衡配置類优幸；

自定義負載均衡算法的文件目錄結(jié)構(gòu)

@Configuration
public class MySelfRule {
    @Bean
    public IRule myRule(){
        return new RandomRule();//定義為隨機
    }
}

3.2 主啟動類上添加注解

• @RibbonClient(name = "provider-instance-name" ,configuration=MySelfRule.class)：表示使用自定義負載均衡算法吨拍；
  • name：指定服務提供者的實例名稱；
  • configuration：指定需要使用哪個配置類的負載均衡网杆；
  • 表示 provider 服務使用 MySelfRule 對應的 Ribbon 配置羹饰；
• 同樣伊滋，需要對 RestTemplate 類用 @LoadBalanced 注解顯示聲明；

4. 通過配置自定義負載均衡算法示例（消費者服務）

指切換默認的負載均衡算法队秩，切換后的仍為現(xiàn)成的（與本地負載均衡器有所區(qū)別笑旺，本地負載均衡器要自己實現(xiàn)）；

4.1 修改 bootstrap.yml 配置文件

• 上述 java 配置類的效果等價于下面這樣的配置文件：

#服務提供者的實例名稱
provider-instance-name:
  ribbon:
    #代表 Ribbon 使用的負載均衡策略刹碾，屬性的值為：IRule 的實現(xiàn)類
    NFLoadBalancerRuleClassName: com.netflix.loadbalancer.RandomRule
    
    #其他可用的配置屬性
    # NFLoadBalancerClassName : 配置 ILoadBalancer 的實現(xiàn)類
    # NFLoadBalancerPingClassName : 配置 IPing 的實現(xiàn)類
    # NIWSServerListClassName: 配置 ServerList 的實現(xiàn)類
    # NIWSServerListFilterClassName: 配置 ServerListtFilter 的實現(xiàn)類

4.2 主程序類

• 不需要 @RibbonClient 注解燥撞；
• 同樣，需要對 RestTemplate 類用 @LoadBalanced 注解顯示聲明迷帜；

5. 本地負載均衡器的實現(xiàn)（消費者）

本地負載均衡器不同于自定義負載均衡算法；前者的負載均衡算法需要自己手動實現(xiàn)色洞，后者只是切換成另一種現(xiàn)成的負載均衡算法戏锹；

5.1 不使用 RestTemplate

• 即主程序類不需要對 RestTemplate 類用 @LoadBalanced 注解顯示聲明；
• 可以刪去也可以注釋 @LoadBalanced 注解火诸；

5.2 定義負載均衡接口

可以新建一個包锦针，專門存放我們自己寫的負載均衡算法；

public interface LoadBalancer{
    ServiceInstance instances(List<ServiceInstance> serviceInstances);
}

5.3 實現(xiàn)負載均衡接口

• 可以根據(jù)業(yè)務要求寫不同的負載均衡算法置蜀，這里僅提供一種示例奈搜；
• 該示例實現(xiàn)了一種較為簡單的原子性的負載均衡算法；

@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 >= 2147483647 ? 0 : current + 1;
        }while(!this.atomicInteger.compareAndSet(current,next));
        System.out.println("*****第幾次訪問盯荤，次數(shù)next: "+next);
        return next;
    }

    //負載均衡算法：rest接口第幾次請求數(shù) % 服務器集群總數(shù)量 = 實際調(diào)用服務器位置下標  馋吗，每次服務重啟動后rest接口計數(shù)從1開始。
    @Override
    public ServiceInstance instances(List<ServiceInstance> serviceInstances){
        int index = getAndIncrement() % serviceInstances.size();
        return serviceInstances.get(index);
    }
}

5.4 在 controller 接口中使用本地負載均衡器

• 類似于本篇《2.2 使用 Spring DiscoveryClient 查找服務實例》秋秤；
• 不同之處在于 2.2 沒有負載均衡功能宏粤，這里在 2.2 的基礎(chǔ)上，開發(fā)人員自己定義了本地負載均衡器灼卢，不使用 Ribbon 提供的負載均衡绍哎，故《5.1 不使用 RestTemplate》中提到的不用對 RestTemplate 類使用 @LoadBalanced 注解顯示聲明；

@RestController
public class OrderController{
    //服務提供者示例的名字
    public static final String PAYMENT_URL = "http://provider-instance-name";
    @Resource
    private RestTemplate restTemplate;
    @Resource
    private LoadBalancer loadBalancer;
    @Resource
    private DiscoveryClient discoveryClient;
 
    @GetMapping(value = "/provider/mylb")
    public String getProviderLB(){
        //獲取服務提供者的所有實例列表
        List<ServiceInstance> instances = discoveryClient.getInstances("provider-instance-name");
        if(instances == null || instances.size() <= 0){
            return null;
        }
        //使用本地負載均衡器選出提供者服務
        ServiceInstance serviceInstance = loadBalancer.instances(instances);
        URI uri = serviceInstance.getUri();
        return restTemplate.getForObject(uri+"/provider/mylb",String.class);
    }
}

最后