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Spring Cloud Ribbon 核心原理

ai 2025/9/5 13:07:19

Spring Cloud Ribbon 是一个客户端负载均衡框架，可以结合 Spring Cloud Eureka 使用。

主要特点

• 负载均衡: Ribbon 提供了多种内置的负载均衡策略（如轮询、随机等），也可以自定义这些策略，以满足不同的业务需求。
• 与 Eureka 集成: Ribbon 可以无缝地与 Spring Cloud Eureka 集成，自动从 Eureka Server 获取服务列表，并根据负载均衡策略选择合适的服务实例进行调用。
• 重试机制: 支持配置请求失败后的重试逻辑，提高系统可靠性。

简单使用示例

pom.xml 添加依赖：

<dependency><groupId>org.springframework.cloud</groupId><artifactId>spring-cloud-starter-netflix-ribbon</artifactId>
</dependency>
<dependency><groupId>org.springframework.cloud</groupId><artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-client</artifactId>
</dependency>

在 application.yml 中配置 Eureka 客户端，注册到 Eureka Server：

eureka:client:serviceUrl:defaultZone: http://localhost:8761/eureka/

创建一个 RestTemplate Bean，并通过 @LoadBalanced 注解来启用 Ribbon 负载均衡：

import org.springframework.cloud.client.loadbalancer.LoadBalanced;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.web.client.RestTemplate;@Configuration
publicclassConfig {@Bean@LoadBalancedpublic RestTemplate restTemplate() {returnnewRestTemplate();}
}

使用 RestTemplate 进行服务调用：

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Service;
import org.springframework.web.client.RestTemplate;@Service
publicclassGreetingService {privatefinal RestTemplate restTemplate;@AutowiredpublicGreetingService(RestTemplate restTemplate) {this.restTemplate = restTemplate;}public String getGreeting() {// 注意这里直接使用服务名return restTemplate.getForObject("http://greeting-service/api/greeting", String.class);}
}

核心原理

下文源码基于 spring-cloud-starter-netflix-ribbon ： 2.1.6.RELEASE

核心组件
• ILoadBalancer：这是 Ribbon 中用于管理服务实例列表并根据某种策略选择实例的核心接口。它负责维护所有已知的服务实例，并提供方法来获取这些实例。
• IRule：定义了从可用的服务实例列表中选择一个实例的逻辑。Ribbon 提供了多种规则实现，如轮询（RoundRobinRule）、随机（RandomRule）等。
• IPing：用于检查服务实例是否存活。通过定期 ping 服务实例来确定它们的状态是 UP 还是 DOWN 。
• ServerListUpdater：负责更新服务实例列表。当使用与服务发现组件（如 Eureka ）集成时，它会定期刷新服务器列表以反映最新的服务状态。

    // BaseLoadBalancer 继承自 AbstractLoadBalancer。 AbstractLoadBalancer是实现了 ILoadBalancer 接口抽象基类publicclassBaseLoadBalancerextendsAbstractLoadBalancerimplementsPrimeConnections.PrimeConnectionListener, IClientConfigAware {// 默认负载均衡规则：轮询策略privatefinalstaticIRuleDEFAULT_RULE=newRoundRobinRule();// 负载均衡规则protectedIRulerule= DEFAULT_RULE;// 默认 Ping 策略：SerialPingStrategy，按顺序逐一 Ping 所有 ServerprivatefinalstaticSerialPingStrategyDEFAULT_PING_STRATEGY=newSerialPingStrategy();// Ping 策略protectedIPingStrategypingStrategy= DEFAULT_PING_STRATEGY;// IPing 接口：定义如何判断 Server 是否“存活”。比如 NIWSDiscoveryPing：结合 Eureka 注册中心判断是否在线protectedIPingping=null;// allServerList：所有已知的 Server 列表（包括 Up 和 Down）@Monitor(name = PREFIX + "AllServerList", type = DataSourceType.INFORMATIONAL)protectedvolatile List<Server> allServerList = Collections.synchronizedList(newArrayList<Server>());// upServerList：当前健康的 Server 列表@Monitor(name = PREFIX + "UpServerList", type = DataSourceType.INFORMATIONAL)protectedvolatile List<Server> upServerList = Collections.synchronizedList(newArrayList<Server>());// （省略其他）...}// DynamicServerListLoadBalancer 继承自 BaseLoadBalancer// 扩展功能：支持动态更新服务列表，适用于服务注册中心场景（如 Eureka、Consul 等）// DynamicServerListLoadBalancer 的工作流程：// [定时任务/事件通知]  -> ServerListUpdater //                   -> 触发updateAction.doUpdate()  //                   -> updateListOfServers()//                   -> serverListImpl.getServerList() 获取原始服务列表//                   -> filter.getFilteredListOfServers(...) 过滤 //                   -> BaseLoadBalancer.setServers(List<Server>) 更新内部服务实例列表publicclassDynamicServerListLoadBalancer<T extendsServer> extendsBaseLoadBalancer {// 负责从服务注册中心拉取最新的服务实例列表。支持定期刷新机制，保证本地缓存与注册中心一致// ServerList 常见实现：DiscoveryEnabledNIWSServerList（结合 Eureka 使用）、ConfigurationBasedServerList（基于静态配置的服务列表）volatile ServerList<T> serverListImpl;// 服务列表过滤器，用于在从注册中心获取原始服务列表后，对其进行筛选，只保留符合要求的实例，例如：剔除不健康的节点、按 Zone 过滤等。// ServerListFilter 常见实现：ZoneAffinityServerListFilter（根据区域亲和性过滤）、NoOpServerListFilter（不过滤）volatile ServerListFilter<T> filter;// UpdateAction 接口定义了当需要更新服务列表时要执行的动作，由 ServerListUpdater 触发调用protectedfinal ServerListUpdater.UpdateActionupdateAction=newServerListUpdater.UpdateAction() {@OverridepublicvoiddoUpdate() {// 实际更新服务列表updateListOfServers();}};// 负责定时触发服务列表的更新// 主要实现：PollingServerListUpdater（默认实现，通过定时任务周期性地更新服务列表）protectedvolatile ServerListUpdater serverListUpdater;// （省略其他）...}publicinterfaceServerList<T extendsServer> {public List<T> getInitialListOfServers();/*** Return updated list of servers. This is called say every 30 secs* (configurable) by the Loadbalancer's Ping cycle**/public List<T> getUpdatedListOfServers();}

组件关系：
在这里插入图片描述

工作流程
• 初始化阶段：
• 拦截器注册：RestTemplate 上的 @LoadBalanced 注解会触发相应的自动配置逻辑，这些逻辑包括注册一个特殊的拦截器 —— LoadBalancerInterceptor，这个拦截器会在每次使用 RestTemplate 发起HTTP请求时被调用，实现与负载均衡器集成，使得我们可以直接使用服务名而不是具体的 URL 来发起 HTTP 请求。LoadBalancerInterceptor 内部使用了 LoadBalancerClient 接口的实现类（如 RibbonLoadBalancerClient）来解析服务名并选择合适的服务实例，在这个过程中，它利用了 ILoadBalancer 、IRule 等组件来进行负载均衡决策。
• 负载均衡组件初始化：创建 ILoadBalancer 实例，实例内部会初始化一个 ServerList，这通常是通过服务发现组件（如 Eureka ）获取的一组服务实例。同时，依据配置或默认设置，初始化 IRule 和 IPing 对象。
• 服务调用阶段：
• 当通过 RestTemplate 发起一个 HTTP 请求，并且 URL 中的 host 部分是一个服务名而不是具体的 IP 地址或域名时，会触发 LoadBalancerInterceptor 拦截器。LoadBalancerInterceptor 会将服务名传递给 LoadBalancerClient，后者内部会通过 ILoadBalancer 获取该服务的所有可用实例列表（通过查询 Eureka 或其他服务发现机制获取）。ILoadBalancer 使用 IPing 来过滤掉不可用的服务实例，然后应用 IRule 负载均衡策略（默认是轮询）来从剩余的可用服务实例中选择一个实例。
• 选定实例后，最后会将原始请求的 URL 替换为所选实例的具体地址（ IP + 端口），然后执行 HTTP 请求。
• 健康检查与更新：
• IPing会定期检查每个服务实例的健康状况，并将不健康的实例标记为不可用。
• ServerListUpdater也会定期更新服务实例列表，确保其反映最新的服务状态。

public classLoadBalancerInterceptorimplementsClientHttpRequestInterceptor {private LoadBalancerClient loadBalancer;// (省略其他) ...@Overridepublic ClientHttpResponse intercept(final HttpRequest request, final byte[] body,final ClientHttpRequestExecution execution)throws IOException {// 获取原始请求的 URIfinalURIoriginalUri= request.getURI();// 从 URI 中提取主机名部分作为服务名。在微服务架构中，这个“主机名”实际上是服务的逻辑名称，而非实际的物理地址。StringserviceName= originalUri.getHost();Assert.state(serviceName != null, "Request URI does not contain a valid hostname: " + originalUri);// 通过 LoadBalancerClient 执行负载均衡逻辑returnthis.loadBalancer.execute(serviceName, requestFactory.createRequest(request, body, execution));}
}publicclassRibbonLoadBalancerClientimplementsLoadBalancerClient {// (省略其他) .../*** 执行负载均衡策略， 然后发起请求*/@Overridepublic <T> T execute(String serviceId, LoadBalancerRequest<T> request)throws IOException {// 获取 ILoadBalancer 实例（比如：继承了DynamicServerListLoadBalancer 的 ZoneAwareLoadBalancer ）// ILoadBalancer 对象包含了特定服务的所有可用实例及其健康状态等信息ILoadBalancerloadBalancer= getLoadBalancer(serviceId);// 从 loadBalancer 中选择一个服务实例。此方法内部会通过 ILoadBalancer 使用 IRule 策略来选择具体的 Server 实例（即服务实例）。// IRule 定义了不同的负载均衡算法，例如轮询（RoundRobinRule）、随机（RandomRule）等。默认情况下，使用的是轮询策略。Serverserver= getServer(loadBalancer);// 如果没有可用的服务实例，则抛出异常if (server == null) {thrownewIllegalStateException("No instances available for " + serviceId);}// 创建一个 RibbonServer 对象，封装了服务ID、选定的服务实例、安全标志以及元数据信息RibbonServerribbonServer=newRibbonServer(serviceId, server, isSecure(server,serviceId), serverIntrospector(serviceId).getMetadata(server));// 实际执行请求return execute(serviceId, ribbonServer, request);}/*** 对服务实例发起请求* @param serviceId  服务名，如 greeting-service* @param serviceInstance 中的服务实例，通常为 RibbonServer 类型* @param request 封装了实际请求逻辑的函数式接口*/public <T> T execute(String serviceId, ServiceInstance serviceInstance, LoadBalancerRequest<T> request)throws IOException {Serverserver=null;// 获取 Server 实例，包含了服务实例的主机名、端口等信息if(serviceInstance instanceof RibbonServer) {server = ((RibbonServer)serviceInstance).getServer();}if (server == null) {thrownewIllegalStateException("No instances available for " + serviceId);}// 获取负载均衡上下文，该上下文对象封装了 Ribbon 的核心组件（如 ILoadBalancer, IClientConfig, ServerIntrospector 等），并在执行请求时提供上下文支持。RibbonLoadBalancerContextcontext=this.clientFactory.getLoadBalancerContext(serviceId);// 创建统计记录器，用于记录请求的成功、失败、响应时间等统计信息。它会更新 LoadBalancerStats 中的数据，供后续的健康检查、负载均衡策略使用。RibbonStatsRecorderstatsRecorder=newRibbonStatsRecorder(context, server);try {// 实际执行 HTTP 请求的逻辑TreturnVal= request.apply(serviceInstance);statsRecorder.recordStats(returnVal);return returnVal;}// catch IOException and rethrow so RestTemplate behaves correctlycatch (IOException ex) {statsRecorder.recordStats(ex);throw ex;}catch (Exception ex) {statsRecorder.recordStats(ex);ReflectionUtils.rethrowRuntimeException(ex);}returnnull;}
}

流程总结：

在这里插入图片描述

http://www.xdnf.cn/news/19955.html

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