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扩展Ribbon支持Nacos权重的三种方式

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Spring Cloud

Nacos支持权重配置，这是个比较实用的功能，例如：

把性能差的机器权重设低，性能好的机器权重设高，让请求优先打到性能高的机器上去；
某个实例出现异常时，把权重设低，排查问题，问题排查完再把权重恢复；
想要下线某个实例时，可先将该实例的权重设为0，这样流量就不会打到该实例上了——此时再去关停该实例，这样就能实现优雅下线啦。当然这是为Nacos量身定制的优雅下线方案——Spring Cloud中，要想实现优雅下线还有很多姿势，详见：《实用技巧：Spring Cloud中，如何优雅下线微服务？》，里面笔者总结了四种优雅下线的方式。

然而测试发现，Nacos权重配置对Spring Cloud Alibaba无效。也就是说，不管在Nacos控制台上如何配置，调用时都不管权重设置的。

Spring Cloud Alibaba通过整合Ribbon的方式，实现了负载均衡。所使用的负载均衡规则是 ZoneAvoidanceRule 。

本节来探讨如何扩展Ribbon，让其支持Nacos的权重配置，笔者总结了三种方案。

方案1：自己实现负载均衡规则

思路：

自己首先一个Ribbon负载均衡规则就可以了。

权重配置啥的，都可以在实例信息中获取到。
自己基于权重配置，计算出一个实例即可。

代码：

@Slf4j
public class NacosWeightRandomV1Rule extends AbstractLoadBalancerRule {
    @Override
    public void initWithNiwsConfig(IClientConfig iClientConfig) {
    }

    @Override
    public Server choose(Object key) {
        List<Server> servers = this.getLoadBalancer().getReachableServers();

        List<InstanceWithWeight> instanceWithWeights = servers.stream()
                .map(server -> {
                    // 注册中心只用Nacos，没同时用其他注册中心（例如Eureka），理论上不会实现
                    if (!(server instanceof NacosServer)) {
                        log.error("参数非法，server = {}", server);
                        throw new IllegalArgumentException("参数非法，不是NacosServer实例！");
                    }

                    NacosServer nacosServer = (NacosServer) server;
                    Instance instance = nacosServer.getInstance();
                    double weight = instance.getWeight();
                    return new InstanceWithWeight(
                            server,
                            Double.valueOf(weight).intValue()
                    );
                })
                .collect(Collectors.toList());

        Server server = this.weightRandom(instanceWithWeights);

        log.info("选中的server = {}", server);
        return server;
    }

    @Data
    @AllArgsConstructor
    @NoArgsConstructor
    private class InstanceWithWeight {
        private Server server;
        private Integer weight;
    }

    /**
     * 根据权重随机
     * 算法参考 https://blog.csdn.net/u011627980/article/details/79401026
     *
     * @param list 实例列表
     * @return 随机出来的结果
     */
    private Server weightRandom(List<InstanceWithWeight> list) {
        List<Server> instances = Lists.newArrayList();
        for (InstanceWithWeight instanceWithWeight : list) {
            int weight = instanceWithWeight.getWeight();
            for (int i = 0; i <= weight; i++) {
                instances.add(instanceWithWeight.getServer());
            }
        }
        int i = new Random().nextInt(instances.size());
        return instances.get(i);
    }
}

WARNING

本段代码存在优化空间，只是用来演示思考的过程，不建议用于生产，如打算使用本方案实现，请参考以下两点优化：

简单起见，我直接把double型的权重(weight)，转成了integer计算了，存在精度丢失。

InstanceWithWeight太重了，在 weightRandom 还得再两层for循环，还挺吃内存的，建议百度其他权重随机算法优化。不过实际项目一个微服务一般也就三五个实例，所以其实内存消耗也能忍受。不优化问题也不大。

方案2：利用Nacos Client的能力[推荐]

思路：

在阅读代码Nacos源码的过程中，发现Nacos Client本身就提供了负载均衡的能力，并且负载均衡算法正是我们想要的根据权重选择实例！

代码在 com.alibaba.nacos.api.naming.NamingService#selectOneHealthyInstance ，只要想办法调用到这行代码，就可以实现我们想要的功能啦！

代码：

@Slf4j
public class NacosWeightRandomV2Rule extends AbstractLoadBalancerRule {
    @Autowired
    private NacosDiscoveryProperties discoveryProperties;

    @Override
    public Server choose(Object key) {
        DynamicServerListLoadBalancer loadBalancer = (DynamicServerListLoadBalancer) getLoadBalancer();
        String name = loadBalancer.getName();
        try {
            Instance instance = discoveryProperties.namingServiceInstance()
                    .selectOneHealthyInstance(name);

            log.info("选中的instance = {}", instance);

            /*
             * instance转server的逻辑参考自：
             * org.springframework.cloud.alibaba.nacos.ribbon.NacosServerList.instancesToServerList
             */
            return new NacosServer(instance);
        } catch (NacosException e) {
            log.error("发生异常", e);
            return null;
        }
    }

    @Override
    public void initWithNiwsConfig(IClientConfig iClientConfig) {
    }
}

方案3：最暴力的玩法

思路：

在阅读源码的过程中，发现如下代码：

// 来自：org.springframework.cloud.alibaba.nacos.ribbon.NacosServerList#getServers
private List<NacosServer> getServers() {
  try {
    List<Instance> instances = discoveryProperties.namingServiceInstance()
      .selectInstances(serviceId, true);
    return instancesToServerList(instances);
  }
  catch (Exception e) {
    throw new IllegalStateException(
      "Can not get service instances from nacos, serviceId=" + serviceId,
      e);
  }
}

这个NacosServerList 就是给Ribbon去做负载均衡的”数据源”！如果把这里的代码改成 com.alibaba.nacos.api.naming.NamingService#selectOneHealthyInstance 不也可以实现我们想要的功能吗？

也就是说，交给Ribbon的List永远只有1个实例！这样不管Ribbon用什么负载均衡，都随他便了。

代码：

1 参考NacosServerList的代码，重写NacosRibbonServerList

/**
 * 参考org.springframework.cloud.alibaba.nacos.ribbon.NacosServerList
 */
@Slf4j
public class NacosRibbonServerList extends AbstractServerList<NacosServer> {

    private NacosDiscoveryProperties discoveryProperties;

    private String serviceId;

    public NacosRibbonServerList(NacosDiscoveryProperties discoveryProperties) {
        this.discoveryProperties = discoveryProperties;
    }

    @Override
    public List<NacosServer> getInitialListOfServers() {
        return getServers();
    }

    @Override
    public List<NacosServer> getUpdatedListOfServers() {
        return getServers();
    }

    private List<NacosServer> getServers() {
        try {
            Instance instance = discoveryProperties.namingServiceInstance()
                    .selectOneHealthyInstance(serviceId, true);
            log.debug("选择的instance = {}", instance);
            return instancesToServerList(
                    Lists.newArrayList(instance)
            );
        } catch (Exception e) {
            throw new IllegalStateException(
                    "Can not get service instances from nacos, serviceId=" + serviceId,
                    e);
        }
    }

    private List<NacosServer> instancesToServerList(List<Instance> instances) {
        List<NacosServer> result = new ArrayList<>();
        if (null == instances) {
            return result;
        }
        for (Instance instance : instances) {
            result.add(new NacosServer(instance));
        }
        return result;
    }

    public String getServiceId() {
        return serviceId;
    }

    @Override
    public void initWithNiwsConfig(IClientConfig iClientConfig) {
        this.serviceId = iClientConfig.getClientName();
    }
}

2 编写配置类

/**
 * 参考：org.springframework.cloud.alibaba.nacos.ribbon.NacosRibbonClientConfiguration
 */
@Configuration
public class NacosRibbonClientExtendConfiguration {
    @Bean
    public ServerList<?> ribbonServerList(IClientConfig config, NacosDiscoveryProperties nacosDiscoveryProperties) {
        NacosRibbonServerList serverList = new NacosRibbonServerList(nacosDiscoveryProperties);
        serverList.initWithNiwsConfig(config);
        return serverList;
    }
}

3 添加注解，让上面的NacosRibbonClientExtendConfiguration成为Ribbon的默认配置。

// ...其他注解
@RibbonClients(defaultConfiguration = NacosRibbonClientExtendConfiguration.class)
public class ConsumerMovieApplication {
  public static void main(String[] args) {
    SpringApplication.run(ConsumerMovieApplication.class, args);
  }
}

注意：

务必注意，将 NacosRibbonClientExtendConfiguration 放在ComponentScan上下文（默认是启动类所在包及其子包）以外！！！

总结与对比

方案1：是最容易想到的玩法。
方案2：是个人目前最喜欢的方案。首先简单，并且都是复用Nacos/Ribbon现有的代码——而Ribbon/Nacos本身都是来自于大公司生产环境，经过严苛的生产考验。
方案3：太暴力了，把Ribbon架空了。此方案中，扔给Ribbon做负载均衡选择时，List只有1个元素，不管用什么算法去算，最后总是会返回这个元素！

思考

既然Nacos Client已经有负载均衡的能力，Spring Cloud Alibaba为什么还要去整合Ribbon呢？

个人认为，这主要是为了符合Spring Cloud标准。Spring Cloud Commons有个子项目 spring-cloud-loadbalancer ，该项目制定了标准，用来适配各种客户端负载均衡器(虽然目前实现只有Ribbon，但Hoxton就会有替代的实现了)。

Spring Cloud Alibaba遵循了这一标准，所以整合了Ribbon，而没有去使用Nacos Client提供的负载均衡能力。