Spring Cloud 负载均衡器

负载均衡器

首先我们来看一张上篇文章中的旧图：

这是ILoadBalancer接口的一张类关系图，我们就从这张图里看起吧。

AbstractLoadBalancer

AbstractLoadBalancer类的定义如下：

public abstract class AbstractLoadBalancer implements ILoadBalancer {

    public enum ServerGroup{
        ALL,
        STATUS_UP,
        STATUS_NOT_UP        
    }
    public Server chooseServer() {
        return chooseServer(null);
    }
    public abstract List<Server> getServerList(ServerGroup serverGroup);
    public abstract LoadBalancerStats getLoadBalancerStats();    
}

关于这个类我说以下几点：
1. AbstractLoadBalancer实现了ILoadBalancer接口，但它是一个抽象类，它里边定义了一个关于服务实例的分组枚举类，包含了三种类型的服务：ALL表示所有服务，STATUS_UP表示正常运行的服务，STATUS_NOT_UP表示下线的服务。
2. chooseServer方法毫无疑问是用来选取一个服务实例，但是要怎么选这里并没有说，我们以后在它的实现类里边寻找选取策略。
3. getServerList方法用来获取某一个分组中所有的的服务实例。
4. getLoadBalancerStats方法用来获取LoadBalancerStats对象，LoadBalancerStats对象中保存了每一个服务的所有细节信息。

BaseLoadBalancer

BaseLoadBalancer是AbstractLoadBalancer的一个实现类，源码比较长我就不贴出来的，我们在这里主要来说说BaseLoadBalancer提供了哪些功能：

1. 首先这个类中有两个List集合中放的Server对象，一个List集合用来保存所有的服务实例，还有一个List集合用来保存当前有效的服务实例。
2. BaseLoadBalancer中定义了一个IPingStrategy，用来描述服务检查策略，IPingStrategy默认实现采用了SerialPingStrategy实现，SerialPingStrategy中的pingServers方法就是遍历所有的服务实例，一个一个发送请求，查看这些服务实例是否还有效，如果网络环境不好的话，这种检查策略效率会很低，如果我们想自定义检查策略的话，可以重写SerialPingStrategy的pingServers方法。
3. 在BaseLoadBalancer的chooseServer方法中(负载均衡的核心方法)，我们发现最终调用了IRule中的choose方法来找到一个具体的服务实例，IRule是一个接口，在BaseLoadBalancer它的默认实现是RoundRobinRule类，RoundRobinRule类中采用了最常用的线性负载均衡规则，也就是所有有效的服务端轮流调用。
4. 在BaseLoadBalancer的构造方法中会启动一个PingTask，这个PingTask用来检查Server是否有效，PingTask的默认执行时间间隔为10秒。
5. markServerDown方法用来标记一个服务是否有效，标记方式为调用Server对象的setAlive方法设置isAliveFlag属性为false。
6. getReachableServers方法用来获取所有有效的服务实例列表。
7. getAllServers方法用来获取所有服务的实例列表。
8. addServers方法表示向负载均衡器中添加一个新的服务实例列表。

BaseLoadBalancer的功能大概就这么多。

DynamicServerListLoadBalancer

DynamicServerListLoadBalancer是BaseLoadBalancer的一个子类，在DynamicServerListLoadBalancer中对基础负载均衡器的功能做了进一步的扩展，我们来看看。

1. 首先DynamicServerListLoadBalancer类一开始就声明了一个变量serverListImpl，serverListImpl变量的类型是一个ServerList<T extends Server>，这里的泛型得是Server的子类，ServerList是一个接口，里边定义了两个方法：一个getInitialListOfServers用来获取初始化的服务实例清单；另一个getUpdatedListOfServers用于获取更新的服务实例清单。
2. ServerList接口有很多实现类，DynamicServerListLoadBalancer默认使用了DomainExtractingServerList类作为ServerList的实现，但是在DomainExtractingServerList的构造方法中又传入了DiscoveryEnabledNIWSServerList对象，查看源码发现最终两个清单的获取方式是由DiscoveryEnabledNIWSServerList类来提供的。
3. DomainExtractingServerList类中的obtainServersViaDiscovery方法是用来发现服务实例并获取的，obtainServersViaDiscovery方法的主要逻辑是这样：首先依靠EurekaClient从服务注册中心获取到具体的服务实例InstanceInfo列表，然后对这个列表进行遍历，将状态为UP的实例转换成DiscoveryEnabledServer对象并放到一个集合中，最后将这个集合返回。
4. DynamicServerListLoadBalancer中还定义了一个ServerListUpdater.UpdateAction类型的服务更新器，Spring Cloud提供了两种服务更新策略：一种是PollingServerListUpdater，表示定时更新；另一种是EurekaNotificationServerListUpdater表示由Eureka的事件监听来驱动服务列表的更新操作，默认的实现策略是第一种，即定时更新，定时的方式很简单，创建Runnable，调用DynamicServerListLoadBalancer中updateAction对象的doUpdate方法，Runnable延迟启动时间为1秒，重复周期为30秒。
5. 在更新服务清单的时候，调用了我们在第一点提到的getUpdatedListOfServers方法，拿到实例清单之后，又调用了一个过滤器中的方法进行过滤。过滤器的类型有好几种，默认是DefaultNIWSServerListFilter，这是一个继承自ZoneAffinityServerListFilter的过滤器，具有区域感知功能。即它会对服务提供者所处的Zone和服务消费者所处的Zone进行比较，过滤掉哪些不是同一个区域的实例。

综上，DynamicServerListLoadBalancer主要是实现了服务实例清单在运行期间的动态更新能力，同时提供了对服务实例清单的过滤功能。

ZoneAwareLoadBalancer

ZoneAwareLoadBalancer是DynamicServerListLoadBalancer的子类，ZoneAwareLoadBalancer的出现主要是为了弥补DynamicServerListLoadBalancer的不足。由于DynamicServerListLoadBalancer中并没有重写chooseServer方法，所以DynamicServerListLoadBalancer中负责均衡的策略依然是我们在BaseLoadBalancer中分析出来的线性轮询策略，这种策略不具备区域感知功能，这样当需要跨区域调用时，可能会产生高延迟。ZoneAwareLoadBalancer重写了setServerListForZones方法，该方法在其父类中的功能主要是根据区域Zone分组的实例列表，为负载均衡器中的LoadBalancerStats对象创建ZoneStats并存入集合中，ZoneStats是一个用来存储每个Zone的状态和统计信息。重写之后的setServerListForZones方法主要做了两件事：一件是调用getLoadBalancer方法来创建负载均衡器，同时创建服务选择策略；另一件是对Zone区域中的实例清单进行检查，如果对应的Zone下已经没有实例了，则将Zone区域的实例列表清空，防止节点选择时出现异常。