Ribbon负载均衡原理（Irule组件、源码分析）

Spring Cloud Ribbon是基于Netflix Ribbon实现的一套客户端负载均衡、服务调用的工具。

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和服务调用。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。我们很容易使用Ribbon实现自定义的负载均衡算法。

负载均衡

简单的说就是把用户的请求平摊的多个服务上从而实现系统的HA（高可用）常见的负载均衡的软件Nginx 硬件F5、LVS

分为集中式的LB和进程内的LB。

集中式LB：

在服务的消费方和提供方之间使用独立的LB（这个设施可以是软件层面的也可以是硬件层面的），由该设施把请求通过某种策略发送给服务的提供方。

想喝奶茶了

你只打一个统一的总机号码（Nginx 地址）
总机接线员（Nginx）帮你看店铺列表，由接线员帮你挑选一家奶茶店，再帮你转接过去
你不知道背后有几家店，选择权在中间这个 Nginx 服务器上

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。

想喝奶茶了

你（消费者）先去通讯录（注册中心）查：能做奶茶的店铺有哪些 → 拿到一堆地址：A 店、B 店
店铺列表直接拿回你自己手机里存着（缓存到当前服务的 JVM 内存）
轮到下单的时候，由你自己按照规则（轮询 / 随机）挑一家店下单
你直接打电话给选中的那家奶茶店，直接发起请求

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。在调用微服务接口的时候，会在注册中心上获取注册信息服务列表后缓存在JVM本地，从而在本地实现RPC的远程调用。

ps:

ribbon和Eureka的结合只是其中的一个示例，可以和很多其他的客户端软件进行结合。

eureka的依赖和ribbon进行了整合，引入spring-starter-netflix-eureka-client依赖就可以了。

Ribbon负载均衡运行演示

Ribbon 在工作时分成两步

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.

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。

Ribbon核心组件IRule

Irule:根据特定算法在服务列表中选择一个要访问的服务。

规则类名	说明
`com.netflix.loadbalancer.RoundRobinRule`	轮询
`com.netflix.loadbalancer.RandomRule`	随机
`com.netflix.loadbalancer.RetryRule`	先按照 RoundRobinRule 的策略获取服务，如果获取服务失败则在指定时间内进行重试，获取可用的服务
`WeightedResponseTimeRule`	对 RoundRobinRule 的扩展，响应速度越快的实例选择权重越大，越容易被选择
`BestAvailableRule`	会先过滤掉由于多次访问故障而处于断路器跳闸闸状态的服务，然后选择一个并发量最小的服务
`AvailabilityFilteringRule`	先过滤掉故障实例，再选择并发较小的实例
`ZoneAvoidanceRule`	默认规则，复合判断 server 所在区域的性能和 server 的可用性选择服务器

如何对已有的配置算法进行替换

注意⚠️：

@SpringBootApplication注解天生就带着componentScan,所以必须另起炉灶

新建 package ------ com.atguigu.myrule
上面包下新建 MySelfRule 规则类
主启动类添加 @RibbonClient

复制代码

@Configuration
public class MyselfRule {

    @Bean
    public IRule myrule(){
        return new RandomRule();//定义为随机
    }
}

Ribbon的负载均衡算法

默认规则RoundRobinRule

定位光标在Myrule接口上快捷键crtl+alt+b可查看其实现类

Ribbon默认负载均衡策略，轮询从服务列表选节点，继承 AbstractLoadBalancerRule，实现 IRule。其次不是只拿健康节点列表轮询，是拿 allServers**（全部实例）** 做下标，再校验实例是否存活。lb代表当前服务器

复制代码

    public Server choose(ILoadBalancer lb, Object key) {
        if (lb == null) {
            log.warn("no load balancer");
            return null;
        } else {
            Server server = null;
            int count = 0;

            while(true) {
                if (server == null && count++ < 10) {
                    List<Server> reachableServers = lb.getReachableServers();
                    List<Server> allServers = lb.getAllServers();
                    int upCount = reachableServers.size();
                    int serverCount = allServers.size();
                    if (upCount != 0 && serverCount != 0) {
                        int nextServerIndex = this.incrementAndGetModulo(serverCount);
                        server = (Server)allServers.get(nextServerIndex);
                        if (server == null) {
                            Thread.yield();
                        } else {
                            if (server.isAlive() && server.isReadyToServe()) {
                                return server;
                            }

                            server = null;
                        }
                        continue;
                    }

                    log.warn("No up servers available from load balancer: " + lb);
                    return null;
                }

                if (count >= 10) {
                    log.warn("No available alive servers after 10 tries from load balancer: " + lb);
                }

                return server;
            }
        }
    }

获取可达的服务，例如eureka里面的UP数。nextServerIndex下一次是哪一个服务提供服务

流程如下

判空：lb 为 null → 打日志，直接返回 null
循环最多尝试 10 次 （count <10），防止死循环：
- 获取两份列表：
  - reachableServers：当前可达、健康上线的服务
  - allServers：注册中心里全部服务实例（含不健康的）
- 校验：健康数、总实例数都不能为 0，否则告警返回 null
- 调用 incrementAndGetModulo(serverCount) 拿到轮询下标
- 根据下标从 allServers 取出 server
- 判断 server.isAlive() && server.isReadyToServe() ✅ 满足：直接返回这个服务节点，本次负载结束 ❌ 不满足：server 置 null，进入下一轮循环重试
循环满 10 次依然找不到可用节点：告警日志，返回 null

这里一个很容易踩坑的点：下标是对 allServers 取模，不是 reachableServers 举例：一共 3 台实例，其中第 2 台宕机下标顺序：0 →1 →2 →0 →1... 轮到下标 1 的时候拿到宕机实例，丢弃，继续重试，而不是自动跳过它、在健康列表里轮询。

复制代码

    private int incrementAndGetModulo(int modulo) {
        int current;
        int next;
        do {
            current = this.nextServerCyclicCounter.get();
            next = (current + 1) % modulo;
        } while(!this.nextServerCyclicCounter.compareAndSet(current, next));

        return next;
    }

incrementAndGetModulo方法就是上述图解中的负载均衡算法原理图，也叫原子轮询计数器。底层使用CAS（CompareAndSet，见JAVA.util.concurrent高级合集内文章）+自旋锁（这里是自旋循环）