【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）

2022-10-24 285

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简介： 【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）

@[toc]

一、前言

在前面的文章，博主聊了Ribbon如何与SpringCloud、Eureka集成，Ribbon如何自定义负载均衡策略：

【云原生&微服务一】SpringCloud之Ribbon实现负载均衡详细案例（集成Eureka、Ribbon）

【云原生&微服务二】SpringCloud之Ribbon自定义负载均衡策略（含Ribbon核心API）

前面我们学会了怎么使用Ribbon，那么为什么给RestTemplate类上加上了@LoadBalanced注解就可以使用Ribbon的负载均衡？SpringCloud是如何集成Ribbon的？Ribbon如何作用到RestTemplate上的？如何获取到的ILoadBalancer？

本文就这几个问题展开讨论。

PS： 文章中涉及到的SpringBoot相关知识点，比如自动装配，移步博主的SpringBoot专栏：Spring Boot系列。

PS2：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>

==下面以请求http://localhost:9090/say/saint为入口进行debug。==

二、@LoadBalanced注解原理

这里我们就来看看为什么采用@Bean方法将RestTemplate注入到Spring容器时，加上@LoadBalanced注解就可以实现负载均衡？
在这里插入图片描述

1、找找@LoadBalanced注解在哪

在这里插入图片描述

@LoadBalanced在org.springframework.cloud.client.loadbalancer包下，属于spring-cloud-commons项目；

嗯，然后呢？既然是SpringCloud项目，二话不说开找自动装配类XXXAutoConfiguration 或配置类XXXConfiguration。

上面说了@LoadBalanced属于spring-cloud-commons项目，找到其jar包下/META-INF/spring.factories文件（为啥找这个文件呢，见SpringBoot自动装配机制原理）：
在这里插入图片描述
既然是负载均衡，我们从类的命名来推测，锁定AsyncLoadBalancerAutoConfiguration类和LoadBalancerAutoConfiguration类；这两个类选哪个呢，“小公鸡点到谁就是谁”？还是看命名，AsyncLoadBalancerAutoConfiguration中有Async，是异步负载均衡请求的；我们看同步，同步好debug，进一步锁定到LoadBalancerAutoConfiguration类。

1）@LoadBalanced流程图总述

在这里插入图片描述

2）LoadBalancerAutoConfiguration自动装配类

在这里插入图片描述
进到类里，我们发现它组合了一个RestTemplate集合，即：我们创建的那个RestTemplate实例（被@LoadBalanced注解标注）会放到这里来！

此处细节涉及到SpringBoot的源码，为了避免偏题，本文仅提供一种思路，不做详细解释；

在LoadBalancerAutoConfiguration类中会注入一个SmartInitializingSingleton实例；
在这里插入图片描述 SmartInitializingSingleton接口中只有一个afterSingletonsInstantiated()方法；在SpringBoot启动过程中，当RestTemplate实例化完之后，会执行这个方法，做如下操作：

遍历每个RestTemplate实例，然后再遍历所有的RestTemplateCustomizer对每个RestTemplate实例做定制化操作，即添加拦截器LoadBalancerInterceptor操作。

1> RestTemplateCustomizer从哪里来的？

还是在LoadBalancerAutoConfiguration类中会通过@Bean方法注入RestTemplateCustomizer；
在这里插入图片描述

2> LoadBalancerInterceptor拦截器

RestTemplateCustomizer所做的定制化就是给RestTemplate添加一个LoadBalancerInterceptor 拦截器；LoadBalancerInterceptor和RestTemplateCustomizer都在LoadBalancerAutoConfiguration的静态内部类LoadBalancerInterceptorConfig中，在SpringBoot启动流程中我们知道，同一个类中@Bean方法的加载是从上至下的，所以肯定是LoadBalancerInterceptor先加载到Spring容器中。

此外，LoadBalancerAutoConfiguration类中还会自动装配一些Retry....相关的类，用于请求重试。

看到这，我们知道了Ribbon如何作用到RestTemplate上！但是好像还差一点东西，我要通过RestTemplate做一个操作时，入口在哪？

2、RestTemplate执行请求时的入口

上面我们说到，针对每一个RestTemplate，都会给其添加一个LoadBalancerInterceptor拦截器，所以我们对RestTemplate执行某个操作时，会被LoadBalancerInterceptor所拦截。
在这里插入图片描述
LoadBalancerInterceptor中组合了LoadBalancerClient，通过LoadBalancerClient做负载均衡；

然而想要将LoadBalancerInterceptor注入到Spring容器，需要先将LoadBalancerClient注入到Spring容器。那么LoadBalancerClient是何时注入的？

1）LoadBalancerClient何时注入到Spring容器

去哪找？我去哪找？既然我们集成了netflix-ribbon，找一下以netflix-ribbon命名的jar包；找到spring-cloud-netflix-ribbonjar包；老规矩，SpringClout项目直接就开找自动装配类XxxAutoConfiguration，自动装配类找不到注入Bean，再找配置类XxxConfiguration。
在这里插入图片描述

找到RibbonAutoConfiguration类，其中会注入LoadBalancerClient：

在这里插入图片描述
注意@AutoConfigureAfter注解和@AutoConfigureBefore注解，其表示：RibbonAutoConfiguration类加载要发生在LoadBalancerAutoConfiguration类加载之前、发生在EurekaClientAutoConfiguration类加载之后。

到这里，LoadBalancerClient实例比定在LoadBalancerAutoConfiguration加载之前已经注入到了Spring容器，我们回到LoadBalancerAutoConfiguration类，看其中注入LoadBalancerInterceptor类到Spring容器的地方；

2）LoadBalancerInterceptor#intercept()方法拦截请求

在这里插入图片描述
LoadBalancerInterceptor类实现ClientHttpRequestInterceptor接口，其中只有一个核心方法：intercept()用于拦截通过RestTemplate执行的请求。

在intercept()方法中，会基于LoadBalancerRequestFactory创建出来一个对RestTemplate请求包装后的请求，并将请求转发给组合的LoadBalancerClient接口的实现类RibbonLoadBalancerClient#execute()方法去执行；

这里我们也就知道了真正执行RestTemplate请求方法的入口是RibbonLoadBalancerClient#execute()。

下面我们就继续来看RibbonLoadBalancerClient#execute()里面都做了什么？

3、RibbonLoadBalancerClient执行请求

从LoadBalancerInterceptor#intercept()方法进入到RibbonLoadBalancerClient#execute()方法代码执行流程如下：
在这里插入图片描述
最终进入到RibbonLoadBalancerClient#execute()方法中会做三件事：

根据服务名从Ribbon自己的Spring子上下文中获取服务名对应的ApplicationContext，进而获取到ILoadBalancer；

根据负载均衡器ILoadBalancer从Eureka Client获取到的List<Server>中选出一个Server。

拼装真正的请求URI，做HTTP请求调用。

本文我们重点看一下如何获取到ILoadBalancer？

1）获取ILoadBalancer流程图总述

在这里插入图片描述

2）如何获取到ILoadBalancer？

进入到#RibbonLoadBalancerClient#getLoadBalancer(String serviceId)方法；

protected ILoadBalancer getLoadBalancer(String serviceId) {
    // 通过SpringClientFactory来获取对应的LoadBalancer
    return this.clientFactory.getLoadBalancer(serviceId);
}

其将请求交给SpringClientFactory的getLoadBalancer(String)方法处理：
在这里插入图片描述

看SpringClientFactory的类图：

在这里插入图片描述
SpringClientFactory继承自NamedContextFactory，所以super.getInstance(name, type)方法为NamedContextFactory#getInstance()方法：

SpringClientFactory不是spring包下的，而是spring cloud与ribbon整合代码的包（org.springframework.cloud.netflix.ribbon）下的；

其对spring进行了一定程度上的封装，从spring里面获取bean的入口，都变成了这个spring cloud ribbon自己的SpringClientFactory；

也就是说：对于每个服务名称，都会有一个独立的spring的ApplicationContext容器（体现在NamedContextFactory类的contexts属性中）；

ApplicationContext中包含了自己这个服务的独立的一堆的组件，比如说LoadBalancer；

如果要获取一个服务对应的LoadBalancer，其实就是在自己的那个ApplicationContext里获取LoadBalancer接口类型的实例化Bean；

在这里插入图片描述
默认可以通过父类NamedContextFactory的getLoadBalacner()方法获取到ILoadBalancer接口对应的实例ZoneAwareLoadBalancer。即获取到的ILoadBalancer为ZoneAwareLoadBalancer。

1> 为什么默认实例化的ILoadBalancer是ZoneAwareLoadBalancer？

在spring-cloud-netflix-ribbonjar包下找到RibbonClientConfiguration类，RibbonClientConfiguration类中加载了的ILoadBalancer的实例bean --> ZoneAwareLoadBalancer：

在这里插入图片描述

默认的LoadBalancer是ZoneAwareLoadBalancer，ZoneAwareLoadBalancer类图如下：
在这里插入图片描述

ZoneAwareLoadBalancer继承自DynamicServerListLoadBalancer，DynamicServerListLoadBalancer继承自BaseLoadBalancer。

三、后续文章

下一篇文章，我们继续分析：

ZoneAwareLoadBalancer（属于ribbon）如何与eureka整合，通过eureka client获取到对应注册表?

ZoneAwareLoadBalancer如何持续从Eureka中获取最新的注册表信息?

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？

【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）

一、前言

二、@LoadBalanced注解原理

1、找找@LoadBalanced注解在哪

1）@LoadBalanced流程图总述

2）LoadBalancerAutoConfiguration自动装配类

1> RestTemplateCustomizer从哪里来的？

2> LoadBalancerInterceptor拦截器

2、RestTemplate执行请求时的入口

1）LoadBalancerClient何时注入到Spring容器

2）LoadBalancerInterceptor#intercept()方法拦截请求

3、RibbonLoadBalancerClient执行请求

1）获取ILoadBalancer流程图总述

2）如何获取到ILoadBalancer？

1> 为什么默认实例化的ILoadBalancer是ZoneAwareLoadBalancer？

三、后续文章

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