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负载均衡器LoadBalancer原理

Ribbon LoadBalanced底层机制源码探秘

通过本文你可以学习到：

LoadBalanced作用原理
拦截器到Rule的调角链路
IPing机制

负载均衡器LoadBalancer原理

一句话概括：由LoadBalanced在RestTemplate上打标，Ribbon将带有负载均衡能力的拦截器注入标记好的RestTemplate中，以此实现负载均衡。

从@LoadBalanced开始看起：

它会将RestTemplate传送到Ribbon的自动装配类里进行改造。

Ribbon LoadBalanced底层机制源码探秘,在这里插入图片描述,第1张

@LoadBalanced：这个注解即修饰RestTemplate，还修饰LoadBalancerAutoConfiguration。它会将所有带有LoadBalanced注解的RestTemplate类，都传入到LoadBalancerAutoConfiguration中。这个注解的定义上还有一个@Qualifier注解，@Qualifier注解搭配@Autowired注解做自动装配，可以通过name属性，将指定的Bean装载到指定位置。

这里LoadBalanced也是借助Qualifier实现了一个给RestTemplate打标的功能，凡是被打标的RestTemplate都会被传送到AutoConfig中做进一步改造。

LBAutoConfig：从上一步中传送过来的RestTemplate，会经过LBAutoConfig的装配，将一系列的拦截器添加到RestTemplate中。Ribbon拦截器会拦截每个网络请求做一番处理，在这个过程中拦截器会找到对应的LoadBalancer对HTTP请求进行接管，接着LoadBalancer就会找到默认或指定的负载均衡策略来对HTTP请求进行转发。

拦截器是类似职责链设计模型的结构，常见的ServletFilter，权限控制器等都是类似的模式。

Ribbon LoadBalanced底层机制源码探秘

点进LoadBalanced注解，查到LoadBalancerAutoConfiguration使用了该注解

Ribbon LoadBalanced底层机制源码探秘,请添加图片描述,第2张

该注解可以把修饰的restTemplate传送到LoadBalancerAutoConfiguration里

这个restTemplate只在loadBalancedRestTemplateInitializerDeprecated方法里被用到

@Bean
public SmartInitializingSingleton loadBalancedRestTemplateInitializerDeprecated(final ObjectProvider> restTemplateCustomizers) {
    return () -> {
        restTemplateCustomizers.ifAvailable((customizers) -> {
            Iterator var2 = this.restTemplates.iterator();
            while(var2.hasNext()) {
                RestTemplate restTemplate = (RestTemplate)var2.next();
                Iterator var4 = customizers.iterator();
                while(var4.hasNext()) {
                    RestTemplateCustomizer customizer = (RestTemplateCustomizer)var4.next();
                    customizer.customize(restTemplate);
                }
            }
        });
    };
}

循环访问所有的restTemplate，restTemplateCustomizers是由外面初始化的bean注入进来的，使用customizer对restTemplate做手脚

@Bean
@ConditionalOnMissingBean
public RestTemplateCustomizer restTemplateCustomizer(final LoadBalancerInterceptor loadBalancerInterceptor) {
    return (restTemplate) -> {
        List list = new ArrayList(restTemplate.getInterceptors());
        list.add(loadBalancerInterceptor);
        restTemplate.setInterceptors(list);
    };
}

先从restTemplate获取getInterceptors()，接下来list里添加一个loadBalancerInterceptor，它的注入：

@Bean
public LoadBalancerInterceptor ribbonInterceptor(LoadBalancerClient loadBalancerClient, LoadBalancerRequestFactory requestFactory) {
    return new LoadBalancerInterceptor(loadBalancerClient, requestFactory);
}

public void setInterceptors(List interceptors) {
    if (this.interceptors != interceptors) {
        this.interceptors.clear();
        this.interceptors.addAll(interceptors);
        AnnotationAwareOrderComparator.sort(this.interceptors);
    }
}

这里把 interceptors 和本地保存的做一下比较，如果不一样则本地的interceptors全部清空，然后添加上新的，再sort一下

真正起作用的位置是在LoadBalancerInterceptor的intercept方法上

public ClientHttpResponse intercept(final HttpRequest request, final byte[] body, final ClientHttpRequestExecution execution) throws IOException {
    URI originalUri = request.getURI();
    String serviceName = originalUri.getHost();
    Assert.state(serviceName != null, "Request URI does not contain a valid hostname: " + originalUri);
    return (ClientHttpResponse)this.loadBalancer.execute(serviceName, this.requestFactory.createRequest(request, body, execution));
}

先从url中得到uri，再从uri里得到serviceName（要去访问的serviceName），然后执行execute方法

public  T execute(String serviceId, LoadBalancerRequest request, Object hint) throws IOException {
    ILoadBalancer loadBalancer = this.getLoadBalancer(serviceId);
    Server server = this.getServer(loadBalancer, hint);
    if (server == null) {
        throw new IllegalStateException("No instances available for " + serviceId);
    } else {
        RibbonLoadBalancerClient.RibbonServer ribbonServer = new RibbonLoadBalancerClient.RibbonServer(serviceId, server, this.isSecure(server, serviceId), this.serverIntrospector(serviceId).getMetadata(server));
        return this.execute(serviceId, (ServiceInstance)ribbonServer, (LoadBalancerRequest)request);
    }
}

这里到了真正执行任务的时候了，先根据serviceId获取一个LoadBalancer，拿到负载均衡策略之后用getServer获取到真正的server

protected Server getServer(ILoadBalancer loadBalancer, Object hint) {
    return loadBalancer == null ? null : loadBalancer.chooseServer(hint != null ? hint : "default");
}

@Override
public Server chooseServer(Object key) {
    if (!ENABLED.get() || getLoadBalancerStats().getAvailableZones().size() <= 1) {
        logger.debug("Zone aware logic disabled or there is only one zone");
        return super.chooseServer(key);
    }
    Server server = null;
    try {
        LoadBalancerStats lbStats = getLoadBalancerStats();
        Map zoneSnapshot = ZoneAvoidanceRule.createSnapshot(lbStats);
        logger.debug("Zone snapshots: {}", zoneSnapshot);
        if (triggeringLoad == null) {
            triggeringLoad = DynamicPropertyFactory.getInstance().getDoubleProperty(
                    "ZoneAwareNIWSDiscoveryLoadBalancer." + this.getName() + ".triggeringLoadPerServerThreshold", 0.2d);
        }
        if (triggeringBlackoutPercentage == null) {
            triggeringBlackoutPercentage = DynamicPropertyFactory.getInstance().getDoubleProperty(
                    "ZoneAwareNIWSDiscoveryLoadBalancer." + this.getName() + ".avoidZoneWithBlackoutPercetage", 0.99999d);
        }
        Set availableZones = ZoneAvoidanceRule.getAvailableZones(zoneSnapshot, triggeringLoad.get(), triggeringBlackoutPercentage.get());
        logger.debug("Available zones: {}", availableZones);
        if (availableZones != null &&  availableZones.size() < zoneSnapshot.keySet().size()) {
            String zone = ZoneAvoidanceRule.randomChooseZone(zoneSnapshot, availableZones);
            logger.debug("Zone chosen: {}", zone);
            if (zone != null) {
                BaseLoadBalancer zoneLoadBalancer = getLoadBalancer(zone);
                server = zoneLoadBalancer.chooseServer(key);
            }
        }
    } catch (Exception e) {
        logger.error("Error choosing server using zone aware logic for load balancer={}", name, e);
    }
    if (server != null) {
        return server;
    } else {
        logger.debug("Zone avoidance logic is not invoked.");
        return super.chooseServer(key);
    }
}

如果只定义了一个defaultZone，则会调用父类的chooseServer方法

public Server chooseServer(Object key) {
    if (counter == null) {
        counter = createCounter();
    }
    counter.increment();
    if (rule == null) {
        return null;
    } else {
        try {
            return rule.choose(key);
        } catch (Exception e) {
            logger.warn("LoadBalancer [{}]:  Error choosing server for key {}", name, key, e);
            return null;
        }
    }
}

这里使用默认的负载均衡策略RandomRule

回到RibbonLoadBalancerClient的execute方法，获取到的服务器不为空则：

RibbonLoadBalancerClient.RibbonServer ribbonServer = new RibbonLoadBalancerClient.RibbonServer(serviceId, server, this.isSecure(server, serviceId), this.serverIntrospector(serviceId).getMetadata(server));
return this.execute(serviceId, (ServiceInstance)ribbonServer, (LoadBalancerRequest)request);

构建一个RibbonServer，最后execute就是真正发起请求了

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