Ribbon之源码剖析

向右看齐 2023-06-28 06:21 114阅读 0赞

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### 简介 ###

这篇文章是关于Spring Cloud Ribbon源码的解析的文章，在开始前大家必须搞清楚一件事，那就是Spring Cloud Ribbon和Netflix Ribbon，这个很关键，因我刚开始就弄混了，以为Spring Cloud Ribbon就是Netflix的Ribbon，这对查资料会有很大的误区。

Spring Cloud Ribbon 和 Netflix Ribbon

1.  Spring Cloud Ribbon是在Netflix Ribbon的基础上做了进一步的封装，使它更加适合于微服务。
2.  服务清单来源不同，Spring Cloud Ribbon的路由的服务清单是通过定时任务从Eureka Client同步过来的，Netflix Ribbon需要手动设置。
3.  Spring Cloud Ribbon的均衡器使用的是Netflix Ribbon的ZoneAwareLoadBalancer。

所以如果我们想理解Spring Cloud Ribbon首先应该理解Netflix Ribbon的工作原理

### **Netflix Ribbon如何实现均衡器功能** ###

先看一段Netflix Ribbon实现简单路由的demo,代码如下：

public static void main(String[] args) throws Exception {
      ConfigurationManager.loadPropertiesFromResources("sample-client.properties");  // 1
      System.out.println(ConfigurationManager.getConfigInstance().getProperty("sample-client.ribbon.listOfServers"));
      RestClient client = (RestClient) ClientFactory.getNamedClient("sample-client");  // 2
      HttpClientRequest request = HttpClientRequest.newBuilder().setUri(new URI("/")).build(); // 3
      for (int i = 0; i < 20; i++)  {
        HttpClientResponse response = client.executeWithLoadBalancer(request); // 4
        System.out.println("Status code for " + response.getRequestedURI() + "  :" + response.getStatus());
      }
      ZoneAwareLoadBalancer lb = (ZoneAwareLoadBalancer) client.getLoadBalancer();
      System.out.println(lb.getLoadBalancerStats());
      ConfigurationManager.getConfigInstance().setProperty(
            "sample-client.ribbon.listOfServers", "www.linkedin.com:80,www.google.com:80"); // 5
      System.out.println("changing servers ...");
      Thread.sleep(3000); // 6
      for (int i = 0; i < 20; i++)  {
        HttpClientResponse response = client.executeWithLoadBalancer(request);
        System.out.println("Status code for " + response.getRequestedURI() + "  : " + response.getStatus());
        response.releaseResources();
      }
      System.out.println(lb.getLoadBalancerStats()); // 7
    }

配置文件如下：

sample-client.ribbon.listOfServers=www.microsoft.com:80,www.yahoo.com:80,www.google.com:80

上面代码的步骤如下：

1.  相关数据配置在config文件中，通过[Archaius ConfigurationManager][] 加载配置数据。
2.  通过ClientFactory创建RestClient 和 ZoneAwareLoadBalancer（负载均衡器）。
3.  使用构建器构建http请求。请注意，我们只提供URI的路径部分（“/”）。一旦服务器被ZoneAwareLoadBalancer（负载均衡器）选中，完整的请求链接将由RestClient计算。
4.  发送请求是通过RestClient 的executeWithLoadBalancer()方法触发的。
5.  可以通过修改配置文件来动态的修改可用的服务的列表。

通过上面的步骤我们可以知道，网络请求的动作由RestClient实现，负载均衡的服务清单的维护和负载均衡的算法是在ZoneAwareLoadBalancer中实现的。

### Spring Cloud Ribbon如何实现均衡器功能 ###

1.  如何发起一个实现了负载均衡器的请求

@Autowired
    RestTemplate restTemplate;
    
    @HystrixCommand(fallbackMethod = "helloFallback")
    public String hiService(String name) {
        return restTemplate.getForObject("http://service-hi/hi?name="+name,String.class);
    }

RestTemplate 是Spring自己封装的http请求的客户端，也就是说它只能发送一个正常的Http请求,这跟我们要求的负载均衡是有出入的，还有就是这个请求的链接上的域名是我们微服务的一个服务名，而不是一个真正的域名，那它是怎么实现负载均衡功能的呢？开启负载均衡的关键在@LoadBalanced这个注解上：

@Target({ ElementType.FIELD, ElementType.PARAMETER, ElementType.METHOD })
    @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
    @Documented
    @Inherited
    @Qualifier
    public @interface LoadBalanced {
    }

上面是@LoadBalanced的定义，这就是一个普通的标记注解，作用就是修饰RestTemplate让其拥有负载均衡的能力，全局搜索发现在LoadBalancerAutoConfiguration.java这个类里用到了。

@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 loadBalancedRestTemplateInitializer(
                final List<RestTemplateCustomizer> customizers) {
            return new SmartInitializingSingleton() {
                @Override
                public void afterSingletonsInstantiated() {
                    for (RestTemplate restTemplate : LoadBalancerAutoConfiguration.this.restTemplates) {
                        for (RestTemplateCustomizer customizer : customizers) {
                            customizer.customize(restTemplate);
                        }
                    }
                }
            };
        }
        //这里的restTemplates是所有的被@LoadBalanced注解的集合，这就是标记注解的作用(Autowired是可以集合注入的)
        @Autowired(required = false)
        private List<LoadBalancerRequestTransformer> transformers = Collections.emptyList();
    
        @Bean
        @ConditionalOnMissingBean
        public LoadBalancerRequestFactory loadBalancerRequestFactory(
                LoadBalancerClient loadBalancerClient) {
            return new LoadBalancerRequestFactory(loadBalancerClient, transformers);
        }
        //生成一个LoadBalancerInterceptor的Bean
        @Configuration
        @ConditionalOnMissingClass("org.springframework.retry.support.RetryTemplate")
        static class LoadBalancerInterceptorConfig {
            @Bean
            public LoadBalancerInterceptor ribbonInterceptor(
                    LoadBalancerClient loadBalancerClient,
                    LoadBalancerRequestFactory requestFactory) {
                return new LoadBalancerInterceptor(loadBalancerClient, requestFactory);
            }
            //给注解了@LoadBalanced的RestTemplate加上拦截器
            @Bean
            @ConditionalOnMissingBean
            public RestTemplateCustomizer restTemplateCustomizer(
                    final LoadBalancerInterceptor loadBalancerInterceptor) {
                return new RestTemplateCustomizer() {
                    @Override
                    public void customize(RestTemplate restTemplate) {
                        List<ClientHttpRequestInterceptor> list = new ArrayList<>(
                                restTemplate.getInterceptors());
                        list.add(loadBalancerInterceptor);
                        restTemplate.setInterceptors(list);
                    }
                };
            }
        }
            ...//省略后面代码
    }

看到这里，我们应该大致知道@loadBalanced的作用了，就是起到一个标记RestTemplate的作用，当服务启动时，**标记了的RestTemplate对象里面就会被自动加入LoadBalancerInterceptor拦截器，这样当RestTemplate发起http请求时，会被LoadBalancerInterceptor的intercept拦截，而intercept里面又调用了LoadBalancerClient接口实现类的execute方法**

### 2.LoadBalancerClient ###

**负载均衡器的核心类为LoadBalancerClient, LoadBalancerClient可以获取负载均衡的服务提供者的实例信息**。为了演示，在RibbonController重新写一个接口“/testRibbon”，通过LoadBalancerCIient去选择一个eureka-client的服务实例的信息，并将该信息返回，继续在eureka-ribbon-client工程上修改，代码如下:

@RestController
    public class RibbonController {
        ...//省略代码
        @Autowired
        private LoadBalancerClient loadBalancer;
    
        @GetMapping ("/testRibbon")
        public String testRibbon() {
    
            ServiceInstance instance = loadBalancer.choose("eureka-client");
            return instance.getHost() + ":" + instance.getPort();
        }
    }

启动工程，在浏览器上多次访问[http://localhost:8764/testRibbon][http_localhost_8764_testRibbon]，浏览器会轮流显示如下内容 :

localhost:8672
    localhost:8673

可见，**LoadBalancerClient 的choose("eureka-client'’)方法可以轮流得到eureka-client的两个服务实例的信息。负载均衡器LoadBalancerClient定时从EurekaClient获取服务注册列表信息，并将服务注册列表信息缓存一份。在LoadBalancerClient 调用choose()方法时，根据负载均衡策略选择一个服务实例的信息，从而进行了负载均衡**。

### 3.拦截器都做了什么？ ###

上面提到过，发起http后请求后，请求会到达到达拦截器中，在拦截其中实现负载均衡，先看看代码：

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));
    }
    }

我们可以看到在intercept()方法中实现拦截的具体逻辑，首先会根据传进来的请求链接，获取微服务的名字serviceName,然后调用LoadBalancerClient的execute(String serviceId, LoadBalancerRequest<T> request)方法，这个方法直接返回了请求结果，所以真正的路由逻辑在LoadBalancerClient的实现类中，而这个实现类就是RibbonLoadBalancerClient，看看execute()的源码：

@Override
    public <T> T execute(String serviceId, LoadBalancerRequest<T> request) throws IOException {
        ILoadBalancer loadBalancer = getLoadBalancer(serviceId);
        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));
    
        return execute(serviceId, ribbonServer, request);
    }

首先是获得均衡器ILoadBalancer这个类上面讲到过这是Netflix Ribbon中的均衡器，这是一个抽象类，具体的实现类是ZoneAwareLoadBalancer。上面也讲到过，**每一个微服务名对应一个均衡器，均衡器中维护着该微服务名下所有的服务清单。**getLoadBalancer()方法通过serviceId获得对应的均衡器，getServer()方法通过对应的均衡器对应的路由的算法下计算得到需要路由到的Server，Server中有该服务的具体域名等相关信息。得到了具体的Server后执行正常的Http请求，整个请求的负载均衡逻辑就完成了。

最后附一张Eureka与Ribbon整合的流程图

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## 总结 ##

总的来说，Ribbon结合RestTemplate的工作流程如下：

*  **注入一个RestTemplate Bean，并为它加上@LoadBalanced注解，让其拥有负载均衡的能力**
 *  **被标记了的RestTemplate对象，会被加入LoadBalancerInterceptor拦截器，当RestTemplate发起http请求时，会被LoadBalancerInterceptor的intercept拦截，而intercept里面又调用了LoadBalancerClient接口实现类的execute方法**
 *  **execute方法中，首先执行getLoadBalancer()方法，通过serviceId获得对应的均衡器****，然后执行getServer(loadBalancer)方法，****根据负载均衡策略选中一个服务实例的信息（Ribbon会从 Eureka Client里获取到对应的服务注册表），发起Http请求**

[附：SpringCloud之系列汇总跳转地址][SpringCloud]

[SpringCloud]: https://blog.csdn.net/qq_24313635/article/details/104061217
[Archaius ConfigurationManager]: https://link.jianshu.com?t=http%3A%2F%2Fnetflix.github.com%2Farchaius%2Fjavadoc%2Fcom%2Fnetflix%2Fconfig%2FConfigurationManager.html
[http_localhost_8764_testRibbon]: https://links.jianshu.com/go?to=http%3A%2F%2Flocalhost%3A8764%2FtestRibbon
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