Spring Cloud Ribbon 源码解析

冷冷 2020-03-30 07:15:16
原文地址:https://segmentfault.com/a/1190000021893974

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专栏目录

  1. Spring Cloud OpenFeign 源码解析
  2. Spring Cloud Ribbon 源码解析
  3. Spring Cloud Alibaba Sentinel 源码解析
  4. Spring Cloud Gatway 源码解析
  5. Spring Cloud Alibaba Nacos 源码解析

代码准备

依赖关系

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|  consumer  +------------> |   provider |
|            | RestTemplate |            |
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pom 依赖

加入nacos 服务发现即可,内部引用了spring-cloud-ribbon相关依赖

<dependency>
  <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
  <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactId>
</dependency>

调用客户端

我们这里以最简单的 RestTemplate 调用开始使用Ribbon

@Bean
@LoadBalanced
public RestTemplate restTemplate() {
    return new RestTemplate();
}

// Controller 使用restTemplate 调用服务提供方接口
ResponseEntity<String> forEntity = restTemplate.getForEntity("http://provider/req", String.class);

源码解析

创建调用拦截器

1. 获取全部 @LoadBalanced标记的RestTemplate

public class LoadBalancerAutoConfiguration {
    @LoadBalanced
    @Autowired(required = false)
    private List<RestTemplate> restTemplates = Collections.emptyList();
}

2. 增加 LoadBalancerInterceptor 处理逻辑

  • 没有引入 spring-retry使用的是
@Bean
public LoadBalancerInterceptor ribbonInterceptor() {
    return new LoadBalancerInterceptor();
}
  • 引入 spring-retry 使用的是
@Bean
@ConditionalOnMissingBean
public RetryLoadBalancerInterceptor ribbonInterceptor() {
    return new RetryLoadBalancerInterceptor();
}
  • LoadBalancerInterceptor 业务逻辑
public class LoadBalancerInterceptor implements ClientHttpRequestInterceptor {
    @Override
    public ClientHttpResponse intercept() {
        final URI originalUri = request.getURI();
        // http://demo-provider/req 截取 demo-provider 服务名称
        String serviceName = originalUri.getHost();

        // 默认注入的 RibbonAutoConfiguration.RibbonLoadBalancerClient
        return this.loadBalancer.execute(serviceName,
                // 创建请求对象
                this.requestFactory.createRequest(request, body, execution));
    }
}

执行拦截器

3. RibbonLoadBalancerClient执行

//RibbonAutoConfiguration默认注入的RibbonLoadBalancerClient
@Bean
@ConditionalOnMissingBean(LoadBalancerClient.class)
public LoadBalancerClient loadBalancerClient() {
  return new RibbonLoadBalancerClient(springClientFactory());
}

4.execute执行

public class RibbonLoadBalancerClient implements LoadBalancerClient {
    public <T> T execute(){
        //获取具体的ILoadBalancer实现
        ILoadBalancer loadBalancer = getLoadBalancer(serviceId);

        // 调用ILoadBalancer 实现获取Server
        Server server = getServer(loadBalancer, hint);
        RibbonServer ribbonServer = new RibbonServer(serviceId, server,
                isSecure(server, serviceId),
                serverIntrospector(serviceId).getMetadata(server));

        //获取状态记录器,保存此次选取的server
        RibbonLoadBalancerContext context = this.clientFactory
                .getLoadBalancerContext(serviceId);
        RibbonStatsRecorder statsRecorder = new RibbonStatsRecorder(context, server);
        T returnVal = request.apply(serviceInstance);
        statsRecorder.recordStats(returnVal);
        return returnVal;
    }
}

获取ILoadBalancer

5 SpringClientFactory

// bean 工厂生成LoadBalancer 的实现
protected ILoadBalancer getLoadBalancer(String serviceId) {
    return this.springClientFactory.getLoadBalancer(serviceId);
}

// 具体生成逻辑看 RibbonClientConfiguration,这个Bean 只有工厂调用的时候才会创建
@Bean
@ConditionalOnMissingBean
public ILoadBalancer ribbonLoadBalancer(IClientConfig config,
ServerList<Server> serverList, ServerListFilter<Server> serverListFilter,
IRule rule, IPing ping, ServerListUpdater serverListUpdater) {
    return new ZoneAwareLoadBalancer<>();
}

6.创建LoadBalancer 的依赖要素

名称 默认实现 作用
IClientConfig DefaultClientConfigImpl ribbon 客户端配置参数,例如: 超时设置、压缩设置等
ServerList NacosServerList 目标服务的实例实例表,具体服务发现客户端实现
ServerListFilter ZonePreferenceServerListFilter 针对ServerList 实例列表的过滤逻辑处理
IRule ZoneAvoidanceRule 负载均衡选择Server 的规则
IPing DummyPing 检验服务是否可用的方法实现
ServerListUpdater PollingServerListUpdater 针对ServerList 更新的操作实现

以上默认实现参考 RibbonClientConfiguration. ZoneAwareLoadBalancer

获取服务实例

//Server server = getServer(loadBalancer, hint);  4. excute 方法
protected Server getServer(ILoadBalancer loadBalancer, Object hint) {
    return loadBalancer.chooseServer(hint != null ? hint : "default");
}

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7. ZoneAwareLoadBalancer

public class ZoneAwareLoadBalancer{
    public ZoneAwareLoadBalancer() {
        // 调用父类初始化方法。 这里会开启实例维护的定时任务等 (具体解析参考 扩展部分)
        super(clientConfig, rule, ping, serverList, filter, serverListUpdater);
    }
    @Override
    public Server chooseServer(Object key) {
        // 若是使用的 Nacos 服务发现,则没有 Zone 的概念,直接调用父类的实现
        if (!ENABLED.get() || getLoadBalancerStats().getAvailableZones().size() <= 1) {
            return super.chooseServer(key);
        }
        // 以下为有 Zone 的概念 例如 Eureka  (具体)
        ...
        return server;
    }
}
  • 父类调用IRule实现选择Server
public Server chooseServer(Object key) {
    return rule.choose(key);
}

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8.PredicateBasedRule 选择规则

public abstract class PredicateBasedRule {
    @Override
    public Server choose(Object key) {
        ILoadBalancer lb = getLoadBalancer();
        // 获取断言配置
        Optional<Server> server = getPredicate().chooseRoundRobinAfterFiltering(lb.getAllServers(), key);
        if (server.isPresent()) {
            return server.get();
        } else {
            return null;
        }
    }
}

9. ZoneAvoidancePredicate服务列表断言

public class ZoneAvoidancePredicate {
    @Override
    public boolean apply(@Nullable PredicateKey input) {
        if (!ENABLED.get()) {
            return true;
        }
        // 还是获取区域配置,如是使用的 Nacos 直接返回true
        String serverZone = input.getServer().getZone();
        if (serverZone == null) {
            // there is no zone information from the server, we do not want to filter
            // out this server
            return true;
        }
        // 区域高可用判断
        ...
    }
}

扩展: ServerList 维护

初始化ServerList

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在上文 6.创建LoadBalancer 的依赖要素,中 ServerList 目标服务的实例实例表,具体服务发现客户端实现。我们来看下 Nacos 的实现

public class NacosServerList extends AbstractServerList<NacosServer> {
    @Override
    public List<NacosServer> getInitialListOfServers() {
        return getServers();
    }

    @Override
    public List<NacosServer> getUpdatedListOfServers() {
        return getServers();
    }

    private List<NacosServer> getServers() {
        String group = discoveryProperties.getGroup();
        //调用nacos-sdk 查询实例列表
        List<Instance> instances = discoveryProperties.namingServiceInstance()
                .selectInstances(serviceId, group, true);
        // 类型转换
        return instancesToServerList(instances);

    }
}

更新ServerListUpdater

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  • ServerList 初始化后更新操作通过 PollingServerListUpdater
public class PollingServerListUpdater implements ServerListUpdater {
    @Override
    public synchronized void start(final UpdateAction updateAction) {
        // 更新任务 交给updateAction 具体实现
        final Runnable wrapperRunnable = () -> {
            updateAction.doUpdate();
            lastUpdated = System.currentTimeMillis();
        };

        // 开启后台线程定时执行  updateAction
        scheduledFuture = getRefreshExecutor().scheduleWithFixedDelay(
                wrapperRunnable,
                initialDelayMs,
                refreshIntervalMs,
                TimeUnit.MILLISECONDS
        );
    }
}
  • updateAction 实现
public void doUpdate() {
    DynamicServerListLoadBalancer.this.updateListOfServers();
}
public class PollingServerListUpdater implements ServerListUpdater {
    public void updateListOfServers() {
        List<T> servers = new ArrayList();

        // 调用NacosServiceList 获取全部服务列表
        servers = this.serverListImpl.getUpdatedListOfServers();

        // 如果配置实例过滤器在执行过滤
        if (this.filter != null) {
            servers = this.filter.getFilteredListOfServers((List)servers);
        }

        // 更新LoadBalancer 服务列表
        this.updateAllServerList((List)servers);
    }
}

扩展: Server 状态维护

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  • LoadBalancer 初始构造时会触发 setupPingTask()
public BaseLoadBalancer() {
  this.name = DEFAULT_NAME;
  this.ping = null;
  setRule(DEFAULT_RULE);
  // 开启ping 检查任务
  setupPingTask();
  lbStats = new LoadBalancerStats(DEFAULT_NAME);
}
  • setupPingTask
void setupPingTask() {
  // 是否可以ping, 默认的DummyPing 直接 跳过不执行
  if (canSkipPing()) {
    return;
  }
  // 执行PingTask
  lbTimer.schedule(new BaseLoadBalancer.PingTask(), 0, pingIntervalSeconds * 1000);
  // 开启任务
  new BaseLoadBalancer.Pinger(pingStrategy).runPinger();
}
  • SerialPingStrategy 串行执行逻辑
// 串行调度执行 Iping 逻辑
private static class SerialPingStrategy implements IPingStrategy {
  @Override
  public boolean[] pingServers(IPing ping, Server[] servers) {
    int numCandidates = servers.length;
    boolean[] results = new boolean[numCandidates];

    for (int i = 0; i < numCandidates; i++) {
      results[i] = false; /* Default answer is DEAD. */
      if (ping != null) {
        results[i] = ping.isAlive(servers[i]);
      }

    }
    return results;
  }
}
  • 调用url 判断可用性
public class PingUrl implements IPing {
    public boolean isAlive(Server server) {
        urlStr = urlStr + server.getId();
        urlStr = urlStr + this.getPingAppendString();
        boolean isAlive = false;
        HttpClient httpClient = new DefaultHttpClient();
        HttpUriRequest getRequest = new HttpGet(urlStr);
        String content = null;

        HttpResponse response = httpClient.execute(getRequest);
        content = EntityUtils.toString(response.getEntity());
        isAlive = response.getStatusLine().getStatusCode() == 200;
        return isAlive;
    }
}

扩展: RibbonClient 懒加载处理

由上文可知,默认情况下 Ribbon 在第一次请求才会去创建 LoadBalancer ,这种懒加载机制会导致服务启动后,第一次调用服务延迟问题,甚至在整合 断路器(hystrix)等出现超时熔断 。

为了解决这个问题,我们会配置 Ribbon 的饥饿加载

ribbon:
  eager-load:
    clients:
      - provider
  • RibbonApplicationContextInitializer 服务启动后自动调用 工厂提前创建需要的ribbon clients
public class RibbonApplicationContextInitializer
        implements ApplicationListener<ApplicationReadyEvent> {
    private final List<String> clientNames;

    protected void initialize() {
        if (clientNames != null) {
            for (String clientName : clientNames) {
                this.springClientFactory.getContext(clientName);
            }
        }
    }
    @Override
    public void onApplicationEvent(ApplicationReadyEvent event) {
        initialize();
    }

}

后续计划

欢迎关注我,后边更新 RibbonHystrixSentinelNacos 等组件源码图文解析。

另注: 以上图片素材 (omnigraffle & 亿图) 可以在公众号 JAVA架构日记 获取

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