Springcloud源码阅读4-Ribbon负载均衡(下)

同其他微服务组件与spring整合过程一样，Ribbon也有一个自动配置文件。 RibbonAutoConfiguration

@Configuration
@ConditionalOnClass({ IClient.class, RestTemplate.class, AsyncRestTemplate.class, Ribbon.class})
@RibbonClients
@AutoConfigureAfter(name = "org.springframework.cloud.netflix.eureka.EurekaClientAutoConfiguration")
@AutoConfigureBefore({LoadBalancerAutoConfiguration.class, AsyncLoadBalancerAutoConfiguration.class})
@EnableConfigurationProperties({RibbonEagerLoadProperties.class, ServerIntrospectorProperties.class})
public class RibbonAutoConfiguration {
	//加载配置规范
	@Autowired(required = false)
	private List<RibbonClientSpecification> configurations = new ArrayList<>();
	//加载饥饿属性。
	@Autowired
	private RibbonEagerLoadProperties ribbonEagerLoadProperties;
	// Ribbon特征类
	@Bean
	public HasFeatures ribbonFeature() {
		return HasFeatures.namedFeature("Ribbon", Ribbon.class);
	}
	// 客户端生产工厂
	@Bean
	public SpringClientFactory springClientFactory() {
		SpringClientFactory factory = new SpringClientFactory();
		factory.setConfigurations(this.configurations);
		return factory;
	}
	//负载均衡客户端
	@Bean
	@ConditionalOnMissingBean(LoadBalancerClient.class)
	public LoadBalancerClient loadBalancerClient() {
		return new RibbonLoadBalancerClient(springClientFactory());
	}
	.......
	.......
}
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下面讲讲配置文件中所包含的知识点。

RibbonClientSpecification:

RibbonClient规范，一个规范就对应一种类型的RibbonClient。 规范怎么制订呢？

• @RibbonClients ： 针对全部服务指定规范的。
• @RibbonClient： 针对部分指定规范的。

此两个注解都会引入一个RibbonClientConfigurationRegistrar类。 从其名字，我们也可以看出，这是一个用来注册客户端配置的注册类。

RibbonClientConfigurationRegistrar会把 @RibbonClients 与 @RibbonClient 注解对应的配置类，注册为一个RibbonClientSpecification类的Bean.

• 对应的配置类作为构造函数的参数，传入。
• 针对的服务名，作为构造参数传入。

这样就得到了RibbonClientSpecification 规范列表。

private void registerClientConfiguration(BeanDefinitionRegistry registry,
			Object name, Object configuration) {
		BeanDefinitionBuilder builder = BeanDefinitionBuilder
				.genericBeanDefinition(RibbonClientSpecification.class);
		builder.addConstructorArgValue(name);//客户端名称
		builder.addConstructorArgValue(configuration);//对应的配置类。
		registry.registerBeanDefinition(name + ".RibbonClientSpecification",
				builder.getBeanDefinition());
	}
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在Ribbon负载均衡(上)一节说过，@RibbonClients 和 @RibbonClient 用来自定义客户端组件，替换默认的组件。

所以所谓规范的不同，其实就是表现在 个别组件的不同。

注意： @RibbonClients 的value属性，可以用来配置@RibbonClient的复数 @RibbonClients(value = {@RibbonClient(name = "xxx",configuration = XxxRibbonConfig.class),@RibbonClient(name = "demo",configuration = DemoRibbonConfig.class) })

@RibbonClients 的defaultConfiguration属性，用来替换所有非自定义的客户端的默认组件

SpringClientFactory：

每个微服务都在调用多个微服务。调用不同微服务的RibbonClient配置可能不同。SpringClientFactory根据不同的RibbonClient规范( RibbonClientSpecification )，为不同的微服务创建 子上下文 。来存储不同规范的RibbonClient 组件Bean。 以此达到个性化并存的目的。

从代码中，可以看出，SpringClientFactory 会传入List configurations

@Bean
	public SpringClientFactory springClientFactory() {
		SpringClientFactory factory = new SpringClientFactory();
		factory.setConfigurations(this.configurations);
		return factory;
	}
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举例说明： user服务需要调用， A B C三个微服务，使用 @RibbonClient(name = "A", configuration = AConfiguration.class) 针对A服务 自定义了IPing 为MyIPing。 那么会创建三个上下文：

• A的上下文，使用A.RibbonClientSpecification 规范创建, IPing 对应的Bean是 MyMyIPing
• B的上下文，使用default.RibbonClientSpecification 规范创建,IPing 对应的Bean是DummyPing
• C的上下文，使用default.RibbonClientSpecification 规范创建，IPing 对应的Bean是DummyPing

RibbonClientConfiguration

SpringClientFactory 初始化向其父类，传递 RibbonClientConfiguration 配置类做为RibbonClient默认的配置。

public SpringClientFactory() {
		super(RibbonClientConfiguration.class, NAMESPACE, "ribbon.client.name");
	}

public NamedContextFactory(Class<?> defaultConfigType, String propertySourceName,
			String propertyName) {
		this.defaultConfigType = defaultConfigType;
		this.propertySourceName = propertySourceName;
		this.propertyName = propertyName;
}
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RibbonClientConfiguration 配置类中注册的就是Ribbon 默认的组件

EurekaRibbonClientConfiguration

在与Eureka一起使用的时候，RibbonEurekaAutoConfiguration 使用 @RibbonClients 注解引入EurekaRibbonClientConfiguration配置类对RibbonClient默认配置的部分组件进行覆盖。

@Configuration
@EnableConfigurationProperties
@ConditionalOnRibbonAndEurekaEnabled
@AutoConfigureAfter(RibbonAutoConfiguration.class)
@RibbonClients(defaultConfiguration = EurekaRibbonClientConfiguration.class)
public class RibbonEurekaAutoConfiguration {
}
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EurekaRibbonClientConfiguration 配置类会覆盖：

• DiscoveryEnabledNIWSServerList 替换 ribbonServerList ， 默认安装一个DomainExtractingServerList代理DiscoveryEnabledNIWSServerList
• NIWSDiscoveryPing 替换 （IPing） DummyPing

RibbonLoadBalancerClient

RibbonLoadBalancerClient 就是负载均衡客户端了。

通过此客户端，我们可以传入服务id，从springClientFactory选择出对应配置的上下文。使用适用于当前服务的负载均衡组件集，来实现负载均衡的目的。

@Bean
	@ConditionalOnMissingBean(LoadBalancerClient.class)
	public LoadBalancerClient loadBalancerClient() {
		return new RibbonLoadBalancerClient(springClientFactory());
	}
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负载均衡原理

路由与负载

LoadBalancerClient

RibbonLoadBalancerClient#choose方法。通过传入服务名，从多个副本中找出一个服务，以达到负载均衡的目的。

@Override
	public ServiceInstance choose(String serviceId) {
		Server server = getServer(serviceId);
		if (server == null) {
			return null;
		}
		return new RibbonServer(serviceId, server, isSecure(server, serviceId),
				serverIntrospector(serviceId).getMetadata(server));
	}
protected Server getServer(String serviceId) {
		return getServer(getLoadBalancer(serviceId));
}
protected Server getServer(ILoadBalancer loadBalancer) {
		if (loadBalancer == null) {
			return null;
		}
		return loadBalancer.chooseServer("default"); // TODO: better handling of key
}
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RibbonLoadBalancerClient#choose 方法调用loadBalancer.chooseServer

ILoadBalancer： 负载均衡器

从工厂内获取负载均衡器,上文配置类说过此处的Bean 是 ZoneAwareLoadBalancer

protected ILoadBalancer getLoadBalancer(String serviceId) {
		return this.clientFactory.getLoadBalancer(serviceId);
}
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ZoneAwareLoadBalancer#chooseServer方法

ZoneAwareLoadBalancer
public Server chooseServer(Object key) {
。。。
//默认一个区域的情况下直接调用父类的chooseServer（key）
 if (availableZones != null &&  availableZones.size() < zoneSnapshot.keySet().size()) {
                String zone = ZoneAvoidanceRule.randomChooseZone(zoneSnapshot, availableZones);
                logger.debug("Zone chosen: {}", zone);
                if (zone != null) {
                    BaseLoadBalancer zoneLoadBalancer = getLoadBalancer(zone);
                    server = zoneLoadBalancer.chooseServer(key);
                }
 }
 。。。。
}
BaseLoadBalancer
public Server chooseServer(Object key) {
        if (counter == null) {
            counter = createCounter();
        }
        counter.increment();
        if (rule == null) {
            return null;
        } else {
            try {
                return rule.choose(key);
            } catch (Exception e) {
                logger.warn("LoadBalancer [{}]:  Error choosing server for key {}", name, key, e);
                return null;
            }
        }
}
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IRule： 负载均衡策略

rule.choose(key) 根据策略从服务列表中选择一个出来。

默认的IRule是ZoneAvoidanceRule。

choose 方法在其父类PredicateBasedRule中

public Server choose(Object key) {
        ILoadBalancer lb = getLoadBalancer();
        Optional<Server> server = getPredicate().chooseRoundRobinAfterFiltering(lb.getAllServers(), key);
        if (server.isPresent()) {
            return server.get();
        } else {
            return null;
        }       
    }
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可以看出先执行 ILoadBalancer#getAllServers 获取所有服务，传入的策略执行方法中，选择一个服务。

获取与更新服务

那么ILoadBalancer.allServerList是如何存储所有服务的呢？

ServerListUpdater： 服务更新

ZoneAvoidanceRule的直接父类DynamicServerListLoadBalancer：

在初始化属性时，会初始化UpdateAction 属性。UpdateAction 是一个ServerListUpdater的一个内部接口，此处初始化了一个匿名实现类。

protected final ServerListUpdater.UpdateAction updateAction = new ServerListUpdater.UpdateAction() {
        @Override
        public void doUpdate() {
            updateListOfServers();//更新服务列表。
        }
    };
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在初始化构造方法时：默认创建（ServerListUpdater）PollingServerListUpdater()

并且调用restOfInit(clientConfig)，接着调用enableAndInitLearnNewServersFeature(); 方法。

public void enableAndInitLearnNewServersFeature() {
        LOGGER.info("Using serverListUpdater {}", serverListUpdater.getClass().getSimpleName());
        serverListUpdater.start(updateAction);//执行updateAction动作。
}
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最终在PollingServerListUpdater中会有一个定时调度，此定时调度会定时执行UpdateAction 任务，来更新服务列表。默认会在任务创建后1秒后开始执行，并且上次执行完成与下次执行开始之间的间隔，默认30秒。

scheduledFuture = getRefreshExecutor().scheduleWithFixedDelay(
                    wrapperRunnable,
                    initialDelayMs,
                    refreshIntervalMs,
                    TimeUnit.MILLISECONDS
);
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ServerList 服务列表

UpdateAction#doUpdate() 会调用updateListOfServers() 执行服务列表的更新。

@VisibleForTesting
    public void updateListOfServers() {
        List<T> servers = new ArrayList<T>();
        if (serverListImpl != null) {
            servers = serverListImpl.getUpdatedListOfServers();//获取所有服务列表
            LOGGER.debug("List of Servers for {} obtained from Discovery client: {}",
                    getIdentifier(), servers);

            if (filter != null) {
                servers = filter.getFilteredListOfServers(servers);//过滤服务列表
                LOGGER.debug("Filtered List of Servers for {} obtained from Discovery client: {}",
                        getIdentifier(), servers);
            }
        }
        updateAllServerList(servers);
    }
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此时serverListImpl 实现类是 DiscoveryEnabledNIWSServerList DiscoveryEnabledNIWSServerList#getUpdatedListOfServers 执行obtainServersViaDiscovery方法

private List<DiscoveryEnabledServer> obtainServersViaDiscovery() {
 //获取 DiscoveryClient   
 EurekaClient eurekaClient = (EurekaClient)this.eurekaClientProvider.get();
 //获取服务列表          
List<InstanceInfo> listOfInstanceInfo = eurekaClient.getInstancesByVipAddress(vipAddress, this.isSecure, this.targetRegion);
                    ....
}
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eurekaClientProvider其实就是对DiscoveryManager的一个代理。DiscoveryManager 在Eureka客户端的秘密说过，就是对DiscoveryClient的管理者。

eurekaClient.getInstancesByVipAddress 最终调用DiscoveryClient.localRegionApps获取服务列表。

DiscoveryClient.localRegionApps 在Eureka客户端的秘密已经说过是客户端服务列表的缓存。

从此，我们也可以看出，Ribbon在与Eureka一起使用时，是从DiscoveryClient获取服务列表的。

ServerListFilter 服务列表过滤

updateListOfServers 方法中获取到服务列表后，并没有直接返回，而是通过 ServerListFilter进行了过滤

此时默认的是ZonePreferenceServerListFilter ，会过滤出同区域的服务实例, 也就是区域优先

servers = filter.getFilteredListOfServers(servers);
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IPing： 检查服务状态

updateListOfServers 方法中执行完过滤后，最后还做了一个操作updateAllServerList。

updateAllServerList(servers);

 protected void updateAllServerList(List<T> ls) {
        // other threads might be doing this - in which case, we pass
        if (serverListUpdateInProgress.compareAndSet(false, true)) {
            try {
                for (T s : ls) {
                    s.setAlive(true); // set so that clients can start using these
                }
                setServersList(ls);
                super.forceQuickPing();
            } finally {
                serverListUpdateInProgress.set(false);
            }
        }
    }
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updateAllServerList 中最终的一步，就是ping操作，用于检测服务时候存活。此时默认是DummyPing ，

public boolean isAlive(Server server) {
        return true;//默认永远是存活状态。
    }
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Ping任务其实是有一个定时任务存在的：

BaseLoadBalancer 负载均衡器，在初始化时会创建一个定时任务 NFLoadBalancer-PingTimer- 以10秒的间隔定时去执行Ping任务

public BaseLoadBalancer() {
        this.name = DEFAULT_NAME;
        this.ping = null;
        setRule(DEFAULT_RULE);
        setupPingTask();
        lbStats = new LoadBalancerStats(DEFAULT_NAME);
    }
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至此： Ribbon负载均衡的工作原理轮廓就展现出来了， 因为本文的目的在于阐述Ribbon的工作原理。具体向IRule 的具体策略细节，不在本文范围内，以后找机会再说。