二刷Ribbon源码

时间  2020-05-10
标签 ribbon 源码 繁體版
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说的多，也要作的多，这样才踏实多。java

1.基础知识2.Netflix Ribbon主要组件2.1 ServerList 服务列表2.2 ServerListFilter服务筛选2.3 ServerListUpdater 服务列表的更新2.4 IPing 服务存活检查2.5 IRule 根据算法选择一个服务2.6 ILoadBalancer：统筹者,总管2.7 配置组件组合方式3.SC-Ribbon主要组件(脱离Eureka)3.1 (配置)默认的配置RibbonClientConfiguration3.2 (配置)自定义配置3.2.1 注解式配置类3.2.1 配置文件里配置：3.3 (使用) SpringClientFactory3.4 (使用) LoadBalancerClient3.SC-Ribbon与eureka一块儿使用又发生了什么4.Resttemplate 如何具备负载均衡能力5.总结git

1.基础知识

首先要明白一个基础知识点:github

  • Netfix公司开源了一系列微服务组件。项目地址github.com/Netflix。里面有eureka,Ribbon等等web

  • SpringCloud 集成了Netfix开源的套件的几个套件，也组成了一个项目，项目地址github.com/spring-clou…。咱们熟悉 eureka,ribbon就在这里。算法

  • 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spring

  • Spring Cloud Ribbon模块是封装了Netflix公司开发的这个Ribbon项目。api

也就是说缓存

  • Spring Cloud Ribbon是基于Netflix Ribbon实现的一套客户端负载均衡工具。
  • 核心功能是在Netflix Ribbon项目中

本文基于Brixton版本,springboot环境下直接看的源码springboot

<dependency>
        <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
        <artifactId>spring-cloud-dependencies</artifactId>
        <version>Brixton.SR4</version>
        <type>pom</type>
        <scope>import</scope>
</dependency>ml
复制代码

2.Netflix Ribbon主要组件

先从Netflix Ribbon项目的角度去看服务器

2.1 ServerList 服务列表

存储服务列表，也就是被负载均衡的对象

主要实现

  • ConfigurationBasedServerList： 静态服务列表，也就是咱们一般所说的写死，项目启动前配置好。
  • DiscoveryEnabledNIWSServerList：动态服务列表，从Eureka Client中获取服务列表。

2.2 ServerListFilter服务筛选

筛选特定条件的服务列表，对ServerList服务器列表进行二次过滤

主要实现：

  • AbstractServerListFilter
    负责从负载均衡器中过滤出当前可用的服务器列表的类
  • ZoneAffinityServerListFilter: 过滤掉全部的不和客户端在相同zone的服务(注意：若是和客户端相同的zone不存在，才不过滤不一样zone有服务)
  • ZonePreferenceServerListFilter：
  • ServerListSubsetFilter

2.3 ServerListUpdater 服务列表的更新

定义关于更新动做，根据策略执行更新操做，更新ServerList列表，通常用于动态ServerList

主要实现：

  • PollingServerListUpdater
    默认的实现策略。此对象会启动一个定时线程池，定时执行更新策略

  • EurekaNotificationServerListUpdater
    当收到缓存刷新的通知，会更新服务列表。

2.4 IPing 服务存活检查

检查一个服务是否存活，

主要实现：

  • DummyPing ： 老是认为存活
  • NoOpPing：什么都不作
  • PingConstant：经过配置参数设置指定服务器存活状态
  • NIWSDiscoveryPing: 若是服务实例在本地的Eureka缓存中存在，则返回true（默认配置）。ribbon-eureka包中提供的类，结合eureka使用时，若是Discovery Client在线，则认为心跳检测经过
  • PingUrl：用HttpClient调用服务的一个URL，若是调用成功，则认为本次心跳成功，表示此服务活着

IPing检查的是当个服务的存活性。

IPingStrategy：服务列表检查策略接口，
惟一实现：SerialPingStrategy：采用线性遍历的策略方式，使用IPing检查每一个服务的存活性。

2.5 IRule 根据算法选择一个服务

根据算法中从服务列表中选取一个要访问的服务

主要实现：

  • RandomRule:随机算法
  • RoundRobinRule ： 轮训策略（`默认策略`）
  • RetryRule: 轮询 + 重试，在RoundRobinRule基础上，增长重试功能
  • WeightedResponseTimeRule： (很是好) 刚启动时，统计数据不足，先使用RoundRobinRule策略。有个DynamicServerWeightTask定时任务，默认每隔30秒会计算一次各个服务实例响应时间，等统计信息足够，切换到WeightedResponseTimeRule.
  • BestAvailableRule: 先过滤到断路器处于打开的服务，而后选择并发请求最小的服务实例来使用。刚启动时，若是统计信息不足，则使用RoundRobinRule策略，等统计信息足够，会切换到BestAvailableRule。
  • PredicateBasedRule: 过滤+轮训
  • AvailabilityFilteringRule: (1)因为屡次访问故障而处于断路器跳闸状态;(2)并发的链接数量超过阈值. (3)对剩余的服务列表，进行轮询

小结：咱们能够看出上述组件是对 服务列表(待负载对象)的定义，与操做。可是要想让他们协同起来干活。这就须要ILoadBalancer

2.6 ILoadBalancer：统筹者,总管

负载均衡器，负责负载均衡调度的管理，总管级别。调度其余组件，完成从服务列表里获取一个服务的目标

对外提供一个方法，选择出一个Server来。

public Server chooseServer(Object key);
复制代码

抽象类：AbstractLoadBalancer 主要定义了服务的分组

主要实现：

1.BaseLoadBalancer： 基本负载均衡器实现.维护
（1）维护一个全部服务列表+当前存活服务列表
（2）默认使用轮训选择一个服务
（3）定义一个定时器，根据SerialPingStrategy策略定时检活

2.DynamicServerListLoadBalancer动态升级版
（1）DomainExtractingServerList 动态从EurekaClient获取UP状态服务列表
（2）ZoneAffinityServerListFilter对列表进行过滤
（3）PollingServerListUpdater定时对服务进行更新
3.ZoneAwareLoadBalancer： 在DynamicServerListLoadBalancer基础上增长了zone策略。
（1）此类使用ZoneStats存储每一个Zone的状态和平均请求状况。区域指标做为选择服务的影响因素

2.7 配置组件组合方式

组件有了，到底采用哪一种组合方式呢？Ribbon为使用者提供了可配置化。

经过不一样的组件组合，配置不一样的负载均衡效果。

配置的方式有哪些呢：

  • IClientConfig 接口：默认实现DefaultClientConfigImpl。你不配置任何属性，则默认会使用这里面定义的组件。固然这里还有其余各类属性的配置
默认配置的组件有:
复制代码
  • 文件配置: 当咱们更换默认的配置时，咱们能够在配置文件里配置各类属性
    属性格式配置以下
<clientName>.<nameSpace>.<propertyName>=<value>
api-user.ribbon.listOfServers=localhost:8099
复制代码

这样：Netfix-Ribbon的大概组件，以及工做原理也就一目了然了
项目地址github.com/Netflix/rib…

3.SC-Ribbon主要组件(脱离Eureka)

SpringCloud-Ribbon集成了Netflix Ribbon，使其融入springcloud体系。

核心的功能都在Netflix Ribbon项目中了。SC-Ribbon封装Netflix Ribbon，主要作了一些集成工做。

为此，SpringCloud-Ribbon又增长了哪些组件，干了哪些事呢？

思考：既然核心功能在Netflix Ribbon项目中了。此项目干的事，无非就是从如下几方面入手

  1. 配置层面：符合Spring体系的配置习惯
  2. 使用层面: 如何使用Ribbon的负载均衡

！！！！！注意注意： 此处说的是脱离Eureka使用SpringCloud-Ribbon

下面咱们来看为此作出的工做：

配置层面的工做：

3.1 (配置)默认的配置RibbonClientConfiguration

此配置类也是做为一个默认配置类存在，也就是在你不配置任何东西是SpringCloud-Ribbon默认装载的核心组件的组合，
相比于Netflix Ribbon项目DefaultClientConfigImpl 的提供的默认组件为

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

3.2 (配置)自定义配置

本着可扩展原则: SpringCloudRibbon也要提供个性化配置功能。

3.2.1 注解式配置类

这里涉及两个注解：@RibbonClient与@RibbonClients （注意有个s）

  • 这两注解类功能是，被他们注解的类会经过某种机制RibbonClientConfiguration替换默认的配置
  • 这两个注解的区别是：一个覆盖的是单个服务的某个组件，一个针对多个服务

使用方式以下：我把user服务负载均衡的IPing 组件替换为个人MyPingUrl。

Configuration
@RibbonClient(name = "user", configuration = UserConfiguration.class)
public class UserRibbonConfiguration {
}
@Configuration
protected static class UserConfiguration{
    @Bean
    public IPing ribbonPing() {
        return new MyPingUrl();
    }
}
复制代码

注意 添加UserConfiguration中的配置。UserConfiguration必须使用@Configuration进行声明，并且不能放在能够被main application context的@ComponentScan或@SpringBootApplication扫描到的地方，防止该配置被全部的@RibbonClient共享

若是想把全部服务的负载均衡的的IPing 组件替换为个人MyPingUrl

@RibbonClient(defaultConfiguration = UserConfiguration.class)
public class UserRibbonConfiguration {
}
复制代码

工做原理：

这两个注解的工做原理是：经过引入RibbonClientConfigurationRegistrar注册器，将配置类注册为一个RibbonClientSpecification

@Configuration
@Import(RibbonClientConfigurationRegistrar.class)//这里
@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
public @interface RibbonClient {
}
//注册器
public class RibbonClientConfigurationRegistrar implements ImportBeanDefinitionRegistrar {
        private void registerClientConfiguration(BeanDefinitionRegistry registry,
            Object name, Object configuration) {
            //注册为一个RibbonClientSpecification
        BeanDefinitionBuilder builder = BeanDefinitionBuilder
                .genericBeanDefinition(RibbonClientSpecification.class);
        builder.addConstructorArgValue(name);
        builder.addConstructorArgValue(configuration);
        registry.registerBeanDefinition(name + ".RibbonClientSpecification",
                builder.getBeanDefinition());
    }
}
复制代码

RibbonClientSpecification: 直译为客户端规范，对，你的个性化配置被解析为一个客户端规范

举例说明为：

  • A服务，B服务使用同一个个性化配置，A,B服务就有一个RibbonClientSpecification规范
  • C服务使用一个个性化配置，C服务就有一个RibbonClientSpecification规范

这个规范是如何生效的呢？见下文

3.2.1 配置文件里配置：

另外一种就是直接在spring体系内的配置文件中配置
application.yml

api-user:
  ribbon:
    NIWSServerListClassName: com.netflix.loadbalancer.ConfigurationBasedServerList
复制代码

在这些属性中定义的类优先于使用@RibbonClient(configuration=MyRibbonConfig.class)定义的bean和由Spring Cloud Netflix提供的默认值。

说了配置，在讲讲使用层面的工做

使用层面的工做：
负载均衡功能的使用其实就在ILoadBalancer这个统筹组件上。所谓使用，其实就是就在这个ILoadBalancer上。

3.3 (使用) SpringClientFactory

SpringClientFactory使用工厂模式对外提供：根据serviceId获取IClient, ILoadBalance, ILoadBalanceContext等对象的服务。

这里咱们只关注ILoadBalance的获取。

SpringClientFactory 为每一个服务建立一个独立的上下文，并在其中加载对应的配置及Ribbon核心接口的实现类。建立逻辑在其父类NamedContextFactory

public abstract class NamedContextFactory{
    private Map<String, C> configurations = new ConcurrentHashMap<>();
    private Class<?> defaultConfigType;
    //建立上下文
    protected AnnotationConfigApplicationContext createContext(String name) {
        AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext();
        if (this.configurations.containsKey(name)) {
            for (Class<?> configuration : this.configurations.get(name)
                    .getConfiguration()) {
                context.register(configuration);
            }
        }
        for (Map.Entry<String, C> entry : this.configurations.entrySet()) {
            if (entry.getKey().startsWith("default.")) {
                for (Class<?> configuration : entry.getValue().getConfiguration()) {
                    context.register(configuration);
                }
            }
        }
        context.register(PropertyPlaceholderAutoConfiguration.class,
                this.defaultConfigType);
        context.getEnvironment().getPropertySources().addFirst(new MapPropertySource(
                this.propertySourceName,
                Collections.<String, Object> singletonMap(this.propertyName, name)));
        if (this.parent != null) {
            // Uses Environment from parent as well as beans
            context.setParent(this.parent);
        }
        context.refresh();
        return context;
    }
}
复制代码

这里有两个点：

  1. 根据传入服务serverId 建立一个AnnotationConfigApplicationContext，装载属于他本身的负载均衡套件。不一样的服务有不一样的上下文，里面存储的是属于他的负载均衡套件组合

  2. 服务的负载均衡套件组合方式。是上文提到的两种配置方式决定的。也就是configurations 与defaultConfigType两个属性所表明的规范。

    private Map<String, C> configurations = new ConcurrentHashMap<>();
    private Class<?> defaultConfigType;//表明默认的组件组合
复制代码
  • configurations ：表明的是个性化配置的套件规范。上文提到的RibbonClientSpecification
  • defaultConfigType :表明的就是sc-ribbon的默认配置类RibbonClientConfiguration

当咱们调用SpringClientFactory.getLoadBalancer方法获取一个负载均衡器实例时， 本质就是在这个服务对应的上下文中取出属于他的ILoadBalancer实现。

public <T> T getInstance(String name, Class<T> type) {
        AnnotationConfigApplicationContext context = getContext(name);
        if (BeanFactoryUtils.beanNamesForTypeIncludingAncestors(context,
                type).length > 0) {
            return context.getBean(type);返回bean
        }
        return null;
    }
复制代码

获取到ILoadBalancer实现，咱们就能够调用其chooseServer得到一个服务实例，进行请求了。

ILoadBalancer userLoadBalancer = clientFactory.getLoadBalancer("user");
Server server = userLoadBalancer.chooseServer("default")
复制代码

3.4 (使用) LoadBalancerClient

LoadBalancerClient封装了SpringClientFactory， 做为负载均衡器客户端，被普遍使用。这个类才是SC-Ribbon的真正负载均衡客户端的入口。

提供了三个方法：

  • 选择服务实例方法；
  • 执行请求方法
  • 重构uri方法。

每一个方法都是与负载均衡有关

    ServiceInstance choose(String serviceId);

    <T> T execute(String serviceId, LoadBalancerRequest<T> request) throws IOException;

    URI reconstructURI(ServiceInstance instance, URI original);
复制代码

LoadBalancerClient做为负载均衡客户端。他的能力彻底是创建在以上全部组件的共同努力下实现的。

public class MyClass {
    @Autowired
    private LoadBalancerClient loadBalancer;

    public void doStuff() {
        ServiceInstance instance = loadBalancer.choose("stores");
        URI storesUri = URI.create(String.format("http://%s:%s", instance.getHost(), instance.getPort()));
        // ... do something with the URI
    }
}
复制代码

3.SC-Ribbon与eureka一块儿使用又发生了什么

1.配置层面：

当SpringCloudRibbon与Eureka一块儿使用时，会使用@RibbonClients为全部的服务的负载均衡替换一些默认组件（更换组合套件）

@Configuration
@EnableConfigurationProperties
@ConditionalOnClass(DiscoveryEnabledNIWSServerList.class)
@ConditionalOnBean(SpringClientFactory.class)
@ConditionalOnProperty(value = "ribbon.eureka.enabled", matchIfMissing = true)
@AutoConfigureAfter(RibbonAutoConfiguration.class)
@RibbonClients(defaultConfiguration = EurekaRibbonClientConfiguration.class)
public class RibbonEurekaAutoConfiguration {
}
----------------------------
@Configuration
@CommonsLog
public class EurekaRibbonClientConfiguration {
    @Bean
    @ConditionalOnMissingBean
    public IPing ribbonPing(IClientConfig config) {
        NIWSDiscoveryPing ping = new NIWSDiscoveryPing();//
        ping.initWithNiwsConfig(config);
        return ping;
    }

    @Bean
    @ConditionalOnMissingBean
    public ServerList<?> ribbonServerList(IClientConfig config) {
        DiscoveryEnabledNIWSServerList discoveryServerList = new DiscoveryEnabledNIWSServerList(
                config);
        DomainExtractingServerList serverList = new DomainExtractingServerList(
                discoveryServerList, config, this.approximateZoneFromHostname);
        return serverList;
    }
}    
复制代码
  • IPing: 使用NIWSDiscoveryPing这个实现
  • ServerList:使用了DomainExtractingServerList。DomainExtractingServerList代理了DiscoveryEnabledNIWSServerList。DiscoveryEnabledNIWSServerList存储的服务列表都从EurekaClient本地缓存里取到的。（取操做是PollingServerListUpdater，定时执行的）
public class DiscoveryEnabledNIWSServerList extends AbstractServerList<DiscoveryEnabledServer>{
private List<DiscoveryEnabledServer> obtainServersViaDiscovery() {
    EurekaClient eurekaClient = eurekaClientProvider.get();
    List<InstanceInfo> listOfInstanceInfo = eurekaClient.getInstancesByVipAddress(vipAddress, isSecure, targetRegion);
    ....

}
}
复制代码

2.使用层面：
没啥变化，就是使用LoadBalancerClient来使用负载均衡获取一个Server。

4.Resttemplate 如何具备负载均衡能力

Resttemplate 具备负载均衡能力，其本质仍是经过使用LoadBalancerClient来实现。

如何实现呢？

这就涉及到两个知识点：

  • Resttemplate相关体系：
  • @LoadBalanced 注解。

Resttemplate 是有拦截器的概念的 。也就是说在真正发起请求以前，会走一些拦截器。这就给负载均衡选择一个Server提供了机会。

@LoadBalanced 注解就是给其修饰的Resttemplate实例，注入LoadBalancerInterceptor拦截器。此拦截器就是经过LoadBalancerClient来实现了负载均衡

public class LoadBalancerInterceptor implements ClientHttpRequestInterceptor {

    private LoadBalancerClient loadBalancer;
    ...
}
复制代码

具体可阅读个人其余文章
发送http请求(1):发送http请求的几种方式
发送http请求(2):RestTemplate发送http请求
@LoadBalanced注解的RestTemplate拥有负载均衡的能力

5.总结

文本从介绍负载均衡的几个组件开始，由底层讲到了Resttemplate原理。打开了Resttemplate发起负载均衡请求的黑盒。顺着这条线，只要仔细研读各个部分的知识点。

你会感叹开源框架的大厦的创建，为咱们省去了多少开发工做。

咱们不该该是停留在使用的阶段，还应该深刻去了解底层框架的原理，这样你才会在大厦之上更进一层。

参考连接：
https://www.jianshu.com/p/73c117fbfe10
https://blog.csdn.net/hry2015/article/details/78357990

若是本文任何错误，请批评指教，不胜感激 ！
若是文章哪些点不懂，能够联系我交流学习！

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