【微服务七】Ribbon负载均衡策略之BestAvailableRule源码深度剖析

本文涉及的产品
服务治理 MSE Sentinel/OpenSergo,Agent数量 不受限
云原生网关 MSE Higress,422元/月
注册配置 MSE Nacos/ZooKeeper,118元/月
简介: 【微服务七】Ribbon负载均衡策略之BestAvailableRule源码深度剖析

@[TOC]

一、前言

前置Ribbon相关文章:

  1. 【云原生&微服务一】SpringCloud之Ribbon实现负载均衡详细案例(集成Eureka、Ribbon)
  2. 【云原生&微服务二】SpringCloud之Ribbon自定义负载均衡策略(含Ribbon核心API)
  3. 【云原生&微服务三】SpringCloud之Ribbon是这样实现负载均衡的(源码剖析@LoadBalanced原理)
  4. 【云原生&微服务四】SpringCloud之Ribbon和Erueka集成的细节全在这了(源码剖析)
  5. 【微服务五】Ribbon随机负载均衡算法如何实现的
  6. 【微服务六】Ribbon负载均衡策略之轮询(RoundRobinRule)、重试(RetryRule)

我们聊了以下问题:

  1. 为什么给RestTemplate类上加上了@LoadBalanced注解就可以使用Ribbon的负载均衡?
  2. SpringCloud是如何集成Ribbon的?
  3. Ribbon如何作用到RestTemplate上的?
  4. 如何获取到Ribbon的ILoadBalancer?
  5. ZoneAwareLoadBalancer(属于ribbon)如何与eureka整合,通过eureka client获取到对应注册表?
  6. ZoneAwareLoadBalancer如何持续从Eureka中获取最新的注册表信息?
  7. 如何根据负载均衡器ILoadBalancer从Eureka Client获取到的List<Server>中选出一个Server?
  8. Ribbon如何发送网络HTTP请求?
  9. Ribbon如何用IPing机制动态检查服务实例是否存活?
  10. Ribbon负载均衡策略之随机(RandomRule)、轮询(RoundRobinRule)、重试(RetryRule)实现方式;

本文继续讨论 最佳可用规则(BestAvailableRule)是如何实现的?

PS:Ribbon依赖Spring Cloud版本信息如下:

<dependencyManagement>
    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-dependencies</artifactId>
            <version>2.3.7.RELEASE</version>
            <type>pom</type>
            <scope>import</scope>
        </dependency>
        <!--整合spring cloud-->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-dependencies</artifactId>
            <version>Hoxton.SR8</version>
            <type>pom</type>
            <scope>import</scope>
        </dependency>
        <!--整合spring cloud alibaba-->
        <dependency>
            <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-alibaba-dependencies</artifactId>
            <version>2.2.5.RELEASE</version>
            <type>pom</type>
            <scope>import</scope>
        </dependency>
    </dependencies>
</dependencyManagement>

二、BestAvailableRule

BestAvailableRule会逐个考察Server,如果Server被tripped了,则跳过;最终选择一个并发请求量最小的Server。

1、负载规则

我们知道Ribbon负载均衡算法体现在IRule的choose(Object key)方法中,所以看BestAvailableRule的choose(Object key)方法:

在这里插入图片描述

详细代码注释如下:

public class BestAvailableRule extends ClientConfigEnabledRoundRobinRule {

    // 维护了服务实例的一些状态信息
    private LoadBalancerStats loadBalancerStats;
    
    @Override
    public Server choose(Object key) {
       // 如果服务实例状态信息为空,则直接使用父类的choose()方法,采用RoundRobin算法
        if (loadBalancerStats == null) {
            return super.choose(key);
        }
        // 获取所有的服务实例
        List<Server> serverList = getLoadBalancer().getAllServers();
        // 最小并发连接数
        int minimalConcurrentConnections = Integer.MAX_VALUE;
        // 当前时间
        long currentTime = System.currentTimeMillis();
        Server chosen = null;
        // 遍历每个实例
        for (Server server: serverList) {
            ServerStats serverStats = loadBalancerStats.getSingleServerStat(server);
            // 如果服务实例被tripped了,则直接跳过当前服务实例
            if (!serverStats.isCircuitBreakerTripped(currentTime)) {
                // 获取实例的并发数(当且仅当 当前时间与上次有效更改连接数的时间间隔在指定范围之内(默认10分钟))
                int concurrentConnections = serverStats.getActiveRequestsCount(currentTime);
                // 找到并发连接最小的那个服务实例
                if (concurrentConnections < minimalConcurrentConnections) {
                    minimalConcurrentConnections = concurrentConnections;
                    chosen = server;
                }
            }
        }
        // 如果遍历完所有的服务实例之后,还没有找到server,则调用父类的choose()方法,用RoundRobin算法进行选择。
        if (chosen == null) {
            return super.choose(key);
        } else {
            return chosen;
        }
    }

    @Override
    public void setLoadBalancer(ILoadBalancer lb) {
        super.setLoadBalancer(lb);
        if (lb instanceof AbstractLoadBalancer) {
            loadBalancerStats = ((AbstractLoadBalancer) lb).getLoadBalancerStats();            
        }
    }
}

方法的核心逻辑:

  1. 首先判断如果服务实例状态信息为空,则直接使用父类的choose()方法,采用RoundRobin算法。
  2. 否则:从BestAvailableRule所属的ILoadBalancer中获取服务的所有实例,记录当前时间;
  3. 遍历服务的每个实例,获取实例的ServerStats,如果实例被tripped了,则直接跳过当前服务实例;否则,获取实例的并发数(这里当且仅当 当前时间与上次有效更改连接数的时间间隔在指定范围之内(默认10分钟)),如果超过了时间范围则返回0。循环结束后返回并发数最小的第一个实例。
  4. 最后,如果遍历完所有的服务实例之后,还没有得到Server,则调用其父类的choose()方法,使用RoundRobin算法选择一个实例。

下面我们接着看几个细节点:如何判断服务实例被tripped?如何获取服务实例的并发数?

2、如何判断服务实例被tripped?

在这里插入图片描述
逻辑体现在ServerStatsisCircuitBreakerTripped(long currentTime)方法中:

public boolean isCircuitBreakerTripped(long currentTime) {
    // 获取断路器超时时间点
    long circuitBreakerTimeout = getCircuitBreakerTimeout();
    // 如果断路器超时时间点 <= 0,则直接返回false。
    if (circuitBreakerTimeout <= 0) {
        return false;
    }
    // 如果断路器超时时间点 > 当前时间,则返回true,表示服务实例被tripped了;否则返回false
    return circuitBreakerTimeout > currentTime;
}

方法核心逻辑:

  1. 判断断路器超时时间点是否大于当前时间,如果大于,则表示当前服务实例被tripped了,也就不会再被选择;否者,正常选择。

3、如何获取服务实例的并发数?

在这里插入图片描述
逻辑体现在ServerStatsgetActiveRequestsCount(long currentTime)方法中:

public int getActiveRequestsCount(long currentTime) {
  // 获取实例当前的并发连接数
    int count = activeRequestsCount.get();
    // 连接数为0,则直接返回0
    if (count == 0) {
        return 0;
    // 如果当前时间与上次有效更改连接数的时间间隔不在指定范围之内(默认10分钟),则并发连接数设置为0,并返回0
    } else if (currentTime - lastActiveRequestsCountChangeTimestamp > activeRequestsCountTimeout.get() * 1000 || count < 0) {
        activeRequestsCount.set(0);
        return 0;            
    } else {
    // 正常场景下返回并发连接数
        return count;
    }
}

AtomicInteger activeRequestsCount = new AtomicInteger(0);

private static final DynamicIntProperty activeRequestsCountTimeout = 
        DynamicPropertyFactory.getInstance().getIntProperty("niws.loadbalancer.serverStats.activeRequestsCount.effectiveWindowSeconds", 60 * 10);

关键点在于实例的并发数是如何维护的?下面我就接着看。

4、实例并发数的维护:

1)增加实例的并发数

在开始执行一个Rest请求时会通过ServerStats#incrementActiveRequestsCount()方法新增一个连接数(activeRequestsCount);
在这里插入图片描述

虽然是在new一个RibbonStatsRecorder时新增的实例并发数,但是RibbonStatsRecorder内部组合的ServerStats来源于Ribbo的上下文RibbonLoadBalancerContext,所以每次new RibbonStatsRecorder时,ServerStats数据是共享的;

在这里插入图片描述

2)减少实例的并发数

当Rest请求调用外部服务执行完毕之后,会通过ServerStats#decrementActiveRequestsCount()方法减少一个连接数(activeRequestsCount):
在这里插入图片描述

RibbonStatsRecorder#recordStats(Object entity) 方法如下:

在这里插入图片描述

三、后续文章

下一篇文章我们接着分析Ribbon负载均衡策略之WeightedResponseTimeRule。

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