spring cloud Ribbon用法及原理解析

Z时代
2024-01-10
分类：综合

这篇文章主要介绍了spring cloud Ribbon用法及原理解析,文中通过示例代码介绍的非常详细，对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友可以参考下

简介

这篇文章主要介绍一下ribbon在程序中的基本使用，在这里是单独拿出来写用例测试的，实际生产一般是配置feign一起使用，更加方便开发。同时这里也通过源码来简单分析一下ribbon的基本实现原理。

基本使用

这里使用基于zookeeper注册中心+ribbon的方式实现一个简单的客户端负载均衡案例。

服务提供方

首先是一个服务提供方。代码如下。

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

引导程序，提供了一个ribbonService的rest接口服务，注册程序到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";
  }
}

服务调用方

服务调用方就是进行负载均衡的一方，利用ribbo的RestTemplate进行负载调用服务。

RibbonConfig,配置ribbon的RestTemplate，通过@LoadBalanced注解实现，具体原理稍后分析。


@Configuration
public class RibbonConfig {
  /**
   * 实例化ribbon使用的RestTemplate
   * @return
   */
  @Bean
  @LoadBalanced
  public RestTemplate rebbionRestTemplate(){
    return new RestTemplate();
  }
  /**
  * 配置随机负载策略，需要配置属性service-B.ribbon.NFLoadBalancerRuleClassName=com.netflix.loadbalancer.RandomRule
  */
  @Bean
  public IRule ribbonRule() {
    return new RandomRule();
  }
}

引导程序


@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，服务名称修改即可。

测试

启动两个discovery-service，由于端口设置为0，所以是随机端口。

启动服务调用方

浏览器访问服务调用方的提供的接口，路径参数需要加上调用的服务名称，例如http://localhost:8080/discovery-service/ribbonService，然后服务调用方使用ribbon的RestTemplate调用服务提供方的接口。

结果返回：hello too ribbon ，同时服务提供方启动的两个服务都可能被调用，取决于怎么配置负载策略。

上面就是一个简单使用ribbon的例子，结合feign使用基本上是做类似上面所写的工作，那么ribbon到底是怎么实现的呢？

原理与源码分析

ribbon实现的关键点是为ribbon定制的RestTemplate，ribbon利用了RestTemplate的拦截器机制，在拦截器中实现ribbon的负载均衡。负载均衡的基本实现就是利用applicationName从服务注册中心获取可用的服务地址列表，然后通过一定算法负载，决定使用哪一个服务地址来进行http调用。

Ribbon的RestTemplate

RestTemplate中有一个属性是List<ClientHttpRequestInterceptor> interceptors,如果interceptors里面的拦截器数据不为空，在RestTemplate进行http请求时，这个请求就会被拦截器拦截进行，拦截器实现接口ClientHttpRequestInterceptor,需要实现方法是


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

也就是说拦截器需要完成http请求，并封装一个标准的response返回。

ribbon中的拦截器

在Ribbon 中也定义了这样的一个拦截器，并且注入到RestTemplate中，是怎么实现的呢？

在Ribbon实现中，定义了一个LoadBalancerInterceptor,具体的逻辑先不说，ribbon就是通过这个拦截器进行拦截请求，然后实现负载均衡调用。

拦截器定义在org.springframework.cloud.client.loadbalancer.LoadBalancerAutoConfiguration.LoadBalancerInterceptorConfig#ribbonInterceptor


@Configuration
@ConditionalOnMissingClass("org.springframework.retry.support.RetryTemplate")
static class LoadBalancerInterceptorConfig {
  @Bean
  //定义ribbon的拦截器
  public LoadBalancerInterceptor ribbonInterceptor(
     LoadBalancerClient loadBalancerClient,
     LoadBalancerRequestFactory requestFactory) {
   return new LoadBalancerInterceptor(loadBalancerClient, requestFactory);
  }
  @Bean
  @ConditionalOnMissingBean
  //定义注入器，用来将拦截器注入到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中的拦截器注入到RestTemplate

定义了拦截器，自然需要把拦截器注入到、RestTemplate才能生效，那么ribbon中是如何实现的？上面说了拦截器的定义与拦截器注入器的定义，那么肯定会有个地方使用注入器来注入拦截器的。

在org.springframework.cloud.client.loadbalancer.LoadBalancerAutoConfiguration#loadBalancedRestTemplateInitializerDeprecated方法里面，进行注入，代码如下。


@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) {
    //遍历context中的注入器，调用注入方法。
   return () -> restTemplateCustomizers.ifAvailable(customizers -> {
      for (RestTemplate restTemplate : LoadBalancerAutoConfiguration.this.restTemplates) {
        for (RestTemplateCustomizer customizer : customizers) {
          customizer.customize(restTemplate);
        }
      }
    });
  }
  //......
  }

遍历context中的注入器，调用注入方法，为目标RestTemplate注入拦截器，注入器和拦截器都是我们定义好的。

还有关键的一点是：需要注入拦截器的目标restTemplates到底是哪一些？因为RestTemplate实例在context中可能存在多个，不可能所有的都注入拦截器，这里就是@LoadBalanced注解发挥作用的时候了。

LoadBalanced注解

严格上来说，这个注解是spring cloud实现的，不是ribbon中的，它的作用是在依赖注入时，只注入实例化时被@LoadBalanced修饰的实例。

例如我们定义Ribbon的RestTemplate的时候是这样的


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

因此才能为我们定义的RestTemplate注入拦截器。

那么@LoadBalanced是如何实现这个功能的呢？其实都是spring的原生操作，@LoadBalance的源码如下


/**
 * 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 {
}

很明显，‘继承'了注解@Qualifier，我们都知道以前在xml定义bean的时候，就是用Qualifier来指定想要依赖某些特征的实例，这里的注解就是类似的实现，restTemplates通过@Autowired注入，同时被@LoadBalanced修饰，所以只会注入@LoadBalanced修饰的RestTemplate，也就是我们的目标RestTemplate。

拦截器逻辑实现

LoadBalancerInterceptor源码如下。


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));
  }
}

拦截请求执行


@Override
public <T> T execute(String serviceId, LoadBalancerRequest<T> request) throws IOException {
  ILoadBalancer loadBalancer = getLoadBalancer(serviceId);
  //在这里负载均衡选择服务
  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));
//执行请求逻辑
  return execute(serviceId, ribbonServer, request);
}

我们重点看getServer方法，看看是如何选择服务的


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

代码配置随机loadBlancer，进入下面代码


public Server chooseServer(Object key) {
  if (counter == null) {
    counter = createCounter();
  }
  counter.increment();
  if (rule == null) {
    return null;
  } else {
    try {
      //使用配置对应负载规则选择服务
      return rule.choose(key);
    } catch (Exception e) {
      logger.warn("LoadBalancer [{}]: Error choosing server for key {}", name, key, e);
      return null;
    }
  }
}

这里配置的是RandomRule，所以进入RandomRule代码


public Server choose(ILoadBalancer lb, Object key) {
  if (lb == null) {
    return null;
  }
  Server server = null;
  while (server == null) {
    if (Thread.interrupted()) {
      return null;
    }
    //获取可用服务列表
    List<Server> upList = lb.getReachableServers();
    List<Server> allList = lb.getAllServers();
    //随机一个数
    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;
}