负载均衡 Ribbon 与 Fegin 远程调用原理

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一、什么是负载均衡

《服务治理：Nacos 注册中心》 末尾提到了负载均衡，那什么是负载均衡呢？

负载均衡就是将负载（⼯作任务，访问请求）进⾏分摊到多个操作单元（服务器，组件）上进行执行。
根据负载均衡发⽣位置的不同，⼀般分为： 服务端负载均衡 和 客户端负载均衡。

• 服务端负载均衡指的是发生在服务提供者一方，比如常见的 Nginx 负载均衡。
• 客户端负载均衡指的是发生在服务请求的一方，也就是在发送请求之前已经选好了由哪个实例处理请求。

注：在微服务调⽤关系中⼀般会选择客户端负载均衡，也就是在服务调用的一方来决定服务由哪个提供者执行。

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二、Ribbon 负载均衡

2.1 Ribbon 使用

Ribbon 是 Spring Cloud 的⼀个组件， 它可以让我们使用一个注解就能轻松的搞定负载均衡。

1、在 RestTemplate 的生成方法上添加 @LoadBalanced 注解

@Bean
@LoadBalanced // 表示继承Ribbon进行负载均衡
public RestTemplate restTemplate() {return new RestTemplate();
}

2、修改服务调用的方法

@Service
@Slf4j
public class OrderServiceImpl implements OrderService {@Autowiredprivate OrderDao orderDao;@Autowiredprivate RestTemplate restTemplate;@Overridepublic Order createOrder(Long productId, Long userId) {log.info("接收到{}号商品的下单请求，接下来调⽤商品微服务查询此商品信息", productId);// 远程调⽤商品微服务，查询商品信息String url = "http://product-service/product/" + productId;log.info("服务器地址: {}", url);// 远程调⽤商品微服务,查询商品信息Product product = restTemplate.getForObject(url, Product.class);log.info("查询到{}号商品的信息，内容是:{}", productId, JSON.toJSONString(product));// 创建订单并保存Order order = new Order();order.setUid(userId);order.setUsername("安秀岩");order.setPid(productId);order.setName(product.getName());order.setPrice(product.getPrice());order.setNumber(1);orderDao.save(order);log.info("创建订单成功，订单信息为{}", JSON.toJSONString(order));return order;}
}

对比以下两种方式，差异显著：

 //⾃定义规则实现随机挑选服务List<ServiceInstance> instances = discoveryClient.getInstances("product-service");int index = new Random().nextInt(instances.size());ServiceInstance instance = instances.get(index);String url = instance.getHost() + ":" + instance.getPort();log.info("从nacos中获取到的微服务地址为:" + url);简化成了以下一行// Ribbon 直接使用需要远程调用的服务名称即可
String url = "http://product-service/";

那 Ribbon 底层原理又是什么呢？为什么可以使用服务名称就能远程调用该服务呢？

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2.2 Ribbon 实现原理 (★)

现假设：两个商品服务做集群，向Nacos注册的IP分别是192.168.10.111：8081，192.168.10.112：8081

step1：当使用 RestTemplate 远程访问时，http://product-service/product/1 首先会将服务名称截取出来 product-service
step2：并在本地缓存列表中获取到服务的 IP 集合，即{{192.168.10.111:8081}, {192.168.10.112:8081}}。
step3：根据内部配置的 负载均衡算法，从集合中选取其中一个IP地址，如：192.168.10.112:8081
step4：将原来的 url 替换成 http://192.168.10.112:8081/product/1，最终通过 RestTemplate 发起请求。

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2.3 Ribbon 负载均衡算法

Ribbon 内置了多种负载均衡策略，内部负载均衡的顶级接口为 com.netflix.loadbalancer.IRule，具体的负载策略如下图所示:

可以通过修改配置来调整 Ribbon 的负载均衡策略，如在 order-server 项目的 application.yml 中增加如下配置：

product-service: # 调⽤的提供者的名称ribbon:NFLoadBalancerRuleClassName: com.netflix.loadbalancer.RandomRule

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三、Feign 远程调用

3.1 Feign 简述

为什么要使用 feign 呢？原来的调用的方式 String url = "http://product-service/product/" + productId; 是固定的字符串做拼接不够灵活，而且还存在 productId 参数校验问题等，因此 Feign 可解决这个问题。

  Feign 是 Spring Cloud 提供的⼀个声明式的伪 Http 客户端，它使得调用远程服务就像调用本地服务一样简单，只需要创建一个接口并添加一个注解即可。Nacos 很好的兼容了 Feign，Feign 默认集成了 Ribbon，所以在 Nacos 下使用 Fegin 默认就实现了负载均衡的效果。

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3.2 Feign 的集成

1、在shop-order-server项⽬的pom文件加入Fegin的依赖

<dependency><groupId>org.springframework.cloud</groupId><artifactId>spring-cloud-starter-openfeign</artifactId>
</dependency>

2、在启动类上添加 Fegin 的扫描注解 @EnableFeignClients，注意扫描路径(默认扫描当前包及其子包)

@SpringBootApplication
@EnableDiscoveryClient
@EnableFeignClients // 会扫描当包及其子包下贴有@FeignClient注解的接口
public class OrderServer {public static void main(String[] args) {SpringApplication.run(ProductApplication .class, args);}
}

3、在 shop-order-server 项目中新增接口 ProductFeignApi 和该接口的容错类 ProductFeignFallback

@FeignClient(name = "product-service", fallback = ProductFeignFallback.class)
// 远程调用服务名称；fallback 指定返回兜底数据的类的字节码，即服务挂起时的降级类方法
public interface ProductFeignApi {@RequestMapping("/product/{pid}")// 路径要与 ProductController 的接口保持一致Product findByPid(@PathVariable("pid") Long pid);
}

@Component // 该类的作用是返回兜底数据以防 “服务器雪崩”
public class ProductFeignFallback implements ProductFeignApi {@Overridepublic Product findByPid(Long pid) {System.out.println("返回兜底数据");return new Product();}
}

4、修改服务调用的方法

@Service
@Slf4j
public class OrderServiceImpl implements OrderService {@Autowiredprivate OrderDao orderDao;@Autowiredprivate ProductFeignApi productFeignApi;@Overridepublic Order createOrderFeign(Long productId, Long userId) {// feign 调用Product product = productFeignApi.findByPid(productId);log.info("查询到{}号商品的信息，内容是:{}", productId, JSON.toJSONString(product));// 创建订单并保存Order order = new Order();order.setUid(userId);order.setUsername("叩丁狼教育");order.setPid(productId);order.setName(product.getName());order.setPrice(product.getPrice());order.setNumber(1);orderDao.save(order);log.info("创建订单成功，订单信息为{}", JSON.toJSONString(order));return order;}
}

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3.3 Feign 实现原理 (★)

Feign 实现的原理是基于动态代理和反射技术，并且内部还是使用 RestTemplate 实现的，具体详细流程如下：

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文章参考：Java微服务商城高并发秒杀项目实战|Spring Cloud Alibaba真实项目实战+商城双11秒杀+高并发+消息+支付+分布式事物Seata