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SpringCloud构建微服务之Ribbon负载均衡

2021-12-17 分类：Java面试题 / SpringCloud 阅读(599)

前言

大家应该都知道，服务要想能够扛住高并发，能够高可用，那么负载均衡是必不可少的。我们将已前面所讲的内容为基础，增加Ribbon组件来提供客户端的负载均衡。达到可以把请求分散到一个集群中不同的服务器中，以减轻每个服务器的负担。

什么是Ribbon？

Spring Cloud Ribbon是基于Netflix Ribbon实现的一套客户端 负载均衡的工具。

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，将Netflix的中间层服务连接在一起。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）去连接这些机器。我们也很容易使用Ribbon实现自定义的负载均衡算法。

LB，即负载均衡(Load Balance)，在微服务或分布式集群中经常用的一种应用。
负载均衡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。
常见的负载均衡有软件Nginx，LVS，硬件 F5等。
相应的在中间件，例如：dubbo和SpringCloud中均给我们提供了负载均衡， SpringCloud的负载均衡算法可以自定义。

负载均衡分类：

  • 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，集成于消费方进程，消费方通过它来获取到服务提供方的地址。

Ribbon官方文档：https://github.com/Netflix/ribbon/wiki

Ribbon初步配置

修改服务消费者pom文件，增加Ribbon依赖：

<!-- ribbon相关-->
<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-eureka</artifactId>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-ribbon</artifactId>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-config</artifactId>
</dependency>

完整pom如下：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
         xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <parent>
        <artifactId>spring-cloud-examples</artifactId>
        <groupId>com.chaytech</groupId>
        <version>1.0-SNAPSHOT</version>
    </parent>
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>

    <artifactId>spring-cloud-consumer-user</artifactId>
    <packaging>jar</packaging>

    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>com.chaytech</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-model</artifactId>
            <version>${project.version}</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
        </dependency>

        <!-- ribbon相关-->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-eureka</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-ribbon</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-config</artifactId>
        </dependency>

        <!-- 修改后立即生效，热部署 -->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework</groupId>
            <artifactId>springloaded</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-devtools</artifactId>
        </dependency>
    </dependencies>
</project>

修改application.yml文件，增加eureka配置

eureka:
  client: #客户端注册进eureka服务列表内
    register-with-eureka: false
    service-url:
      defaultZone: http://eureka7001:7001/eureka/,http://eureka7002:7002/eureka/,http://eureka7003:7003/eureka/ #（集群）

修改RestTemplateConfig，加上@LoadBalanced注解，在获得Rest时加入Ribbon的配置

@Configuration
public class RestTemplateConfig {

    @Bean
    @LoadBalanced // 对ConfigBean进行新注解@LoadBalanced  获得Rest时加入Ribbon的配置
    public RestTemplate getRestTemplate() {
        return new RestTemplate();
    }
}

启动类加上@EnableEurekaClient注解，代表此服务是eureka客户端，服务启动后会自动注册进eureka服务中

@SpringBootApplication
// 本服务启动后会自动注册进eureka服务中
@EnableEurekaClient
public class UserConsumer80_Application {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(UserConsumer80_Application.class,args);
    }
}

修改服务提供者controller，将请求地址前缀，IP形式改为服务名称形式

@RestController
public class UserController {

    // private static final String REST_URL_PREFIX = "http://127.0.0.1:8001";
    private static final String REST_URL_PREFIX = "http://USER-PROVIDER";

    @Autowired
    private RestTemplate restTemplate;

    @PostMapping("/consumer/user/add")
    public boolean add(UserEntity user) {
        return restTemplate.postForObject(REST_URL_PREFIX + "/user/createUser", user, Boolean.class);
    }

    @GetMapping("/consumer/user/getUser/{id}")
    public UserEntity get(@PathVariable("id") Integer id) {
        return restTemplate.getForObject(REST_URL_PREFIX + "/user/getUser/" + id, UserEntity.class);
    }

    @SuppressWarnings("unchecked")
    @GetMapping("/consumer/user/listUser")
    public List<UserEntity> list() {
        return restTemplate.getForObject(REST_URL_PREFIX + "/user/listUser", List.class);
    }

    @GetMapping("/consumer/user/discovery")
    public Object discovery() {
        return restTemplate.getForObject(REST_URL_PREFIX + "/user/discovery", Object.class);
    }
}

依次启动eureka集群、服务提供者，服务消费者

在这里插入图片描述
测试接口
在这里插入图片描述
可以看到能够正常访问

得到一个结论：Ribbon和Eureka整合后Consumer可以直接根据服务名调用服务而不用再关心地址和端口号

Ribbon负载均衡

Ribbon架构说明
在这里插入图片描述
Ribbon在工作时分成两步 ：

  1. 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.
  2. 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。

参照原有的spring-cloud-provider-user服务，再建两个相同的服务，端口号分别是8002、8003
建好后的工程结构如下：
在这里插入图片描述
在前面有说过微服务都是可以拥有自己独立的数据库，那么这两个新建的服务，也是拥有自己独立数据库的，分别是spring_cloud_db02、 spring_cloud_db03

spring_cloud_db02 sql脚本

DROP DATABASE IF EXISTS spring_cloud_db02;
CREATE DATABASE spring_cloud_db02 CHARACTER SET UTF8;
USE spring_cloud_db02;

DROP TABLE IF EXISTS t_user;
CREATE TABLE t_user  (
  id int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  username varchar(128) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NULL DEFAULT NULL,
  db_source varchar(32) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NULL DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (id) USING BTREE
) ENGINE = InnoDB AUTO_INCREMENT = 3 CHARACTER SET = utf8 COLLATE = utf8_general_ci ROW_FORMAT = Dynamic;

INSERT INTO t_user(username,db_source)  VALUES ( '小明', DATABASE());
INSERT INTO t_user(username,db_source)  VALUES ('小红', DATABASE());

spring_cloud_db03 sql脚本

DROP DATABASE IF EXISTS spring_cloud_db03;
CREATE DATABASE spring_cloud_db03 CHARACTER SET UTF8;
USE spring_cloud_db03;

DROP TABLE IF EXISTS t_user;
CREATE TABLE t_user  (
  id int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  username varchar(128) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NULL DEFAULT NULL,
  db_source varchar(32) CHARACTER SET utf8 COLLATE utf8_general_ci NULL DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (id) USING BTREE
) ENGINE = InnoDB AUTO_INCREMENT = 3 CHARACTER SET = utf8 COLLATE = utf8_general_ci ROW_FORMAT = Dynamic;

INSERT INTO t_user(username,db_source)  VALUES ( '小明', DATABASE());
INSERT INTO t_user(username,db_source)  VALUES ('小红', DATABASE());

将spring-cloud-provider-user服务的代码和配置文件copy一份到两个新工程里
修改spring-cloud-provider-user-8002和spring-cloud-provider-user-8003服务的配置文件：
主要修改内容就是，端口号、数据库链接、对外暴露的统一的服务实例名，完整yml如下：

spring-cloud-provider-user-8002 application.yml

server:
  port: 8002

mybatis:
  config-location: classpath:mybatis/mybatis-config.xml        # mybatis配置文件所在路径
  type-aliases-package: com.chaytech.model.*    # 所有Entity别名类所在包
  mapper-locations:
  - classpath:mybatis/mapper/**/*.xml                       # mapper映射文件

spring:
   application:
    name: user-provider
   datasource:
    type: com.alibaba.druid.pool.DruidDataSource            # 当前数据源操作类型
    driver-class-name: org.gjt.mm.mysql.Driver              # mysql驱动包
    url: jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/spring_cloud_db02              # 数据库名称
    username: root
    password: root
    dbcp2:
      min-idle: 5                                           # 数据库连接池的最小维持连接数
      initial-size: 5                                       # 初始化连接数
      max-total: 5                                          # 最大连接数
      max-wait-millis: 200                                  # 等待连接获取的最大超时时间

eureka:
  client: #客户端注册进eureka服务列表内
    service-url:
      #defaultZone: http://localhost:7001/eureka （单机）
      defaultZone: http://eureka7001:7001/eureka/,http://eureka7002:7002/eureka/,http://eureka7003:7003/eureka/ #（集群）
  instance:
    instance-id: user-provider8002 # 自定义服务名称信息
    prefer-ip-address: true # 访问路径可以现实IP
info:
  app.name: user-provider
  build.artifactId: $project.artifactId$
  build.version: $project.version$

spring-cloud-provider-user-8003 application.yml

server:
  port: 8003

mybatis:
  config-location: classpath:mybatis/mybatis-config.xml        # mybatis配置文件所在路径
  type-aliases-package: com.chaytech.model.*    # 所有Entity别名类所在包
  mapper-locations:
  - classpath:mybatis/mapper/**/*.xml                       # mapper映射文件

spring:
   application:
    name: user-provider
   datasource:
    type: com.alibaba.druid.pool.DruidDataSource            # 当前数据源操作类型
    driver-class-name: org.gjt.mm.mysql.Driver              # mysql驱动包
    url: jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/spring_cloud_db03              # 数据库名称
    username: root
    password: root
    dbcp2:
      min-idle: 5                                           # 数据库连接池的最小维持连接数
      initial-size: 5                                       # 初始化连接数
      max-total: 5                                          # 最大连接数
      max-wait-millis: 200                                  # 等待连接获取的最大超时时间

eureka:
  client: #客户端注册进eureka服务列表内
    service-url:
      #defaultZone: http://localhost:7001/eureka （单机）
      defaultZone: http://eureka7001:7001/eureka/,http://eureka7002:7002/eureka/,http://eureka7003:7003/eureka/ #（集群）
  instance:
    instance-id: user-provider8003 # 自定义服务名称信息
    prefer-ip-address: true # 访问路径可以现实IP

info:
  app.name: user-provider
  build.artifactId: $project.artifactId$
  build.version: $project.version$

ok，上述步骤做完之后，重启eureka集群，并启动spring-cloud-provider-user、spring-cloud-provider-8002、spring-cloud-provider-8003这些服务

访问注册中心
在这里插入图片描述
可以看到三个服务都分别注册到注册中心里了

测试三个服务，测试服务是否正常
请求：127.0.01:8001/user/listUser
在这里插入图片描述

请求：127.0.01:8002/user/listUser
在这里插入图片描述

请求：127.0.01:8003/user/listUser
在这里插入图片描述
可以看到分别返回了不同的数据，服务正常。
下面来启动消费者服务，请求同一个消费者服务的同一个接口，观察返回的数据

第一次请求：127.0.01:8080/consumer/user/listUser
在这里插入图片描述

第二次请求：127.0.01:8080/consumer/user/listUser
在这里插入图片描述

第三次请求：127.0.01:8080/consumer/user/listUser
在这里插入图片描述

观察接口返回的结果里的数据库名字，各不相同，证明服务在不停的切换，也就达到了负载均衡

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。

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