dubbo负载均衡策略及对应源码分析

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在集群负载均衡时,Dubbo 提供了多种均衡策略,缺省为 random 随机调用。我们还可以扩展自己的负责均衡策略,前提是你已经从一个小白变成了大牛,嘻嘻
1、Random LoadBalance
1.1 随机,按权重设置随机概率。
1.2 在一个截面上碰撞的概率高,但调用量越大分布越均匀,而且按概率使用权重后也比较均匀,有利于动态调整提供者权重。
1.3 源码分析
package com.alibaba.dubbo.rpc.cluster.loadbalance;

import java.util.List;
import java.util.Random;

import com.alibaba.dubbo.common.URL;
import com.alibaba.dubbo.rpc.Invocation;
import com.alibaba.dubbo.rpc.Invoker;

/**
* random load balance.
*
* @author qianlei
* @author william.liangf
*/
public class RandomLoadBalance extends AbstractLoadBalance {

public static final String NAME = “random”;

private final Random random = new Random();

protected <T> Invoker<T> doSelect(List<Invoker<T>> invokers, URL url, Invocation invocation) {
int length = invokers.size(); // 总个数
int totalWeight = 0; // 总权重
boolean sameWeight = true; // 权重是否都一样
for (int i = 0; i < length; i++) {
int weight = getWeight(invokers.get(i), invocation);
totalWeight += weight; // 累计总权重
if (sameWeight && i > 0
&& weight != getWeight(invokers.get(i – 1), invocation)) {
sameWeight = false; // 计算所有权重是否一样
}
}
if (totalWeight > 0 && ! sameWeight) {
// 如果权重不相同且权重大于 0 则按总权重数随机
int offset = random.nextInt(totalWeight);
// 并确定随机值落在哪个片断上
for (int i = 0; i < length; i++) {
offset -= getWeight(invokers.get(i), invocation);
if (offset < 0) {
return invokers.get(i);
}
}
}
// 如果权重相同或权重为 0 则均等随机
return invokers.get(random.nextInt(length));
}

}

说明:从源码可以看出随机负载均衡的策略分为两种情况
a. 如果总权重大于 0 并且权重不相同,就生成一个 1~totalWeight(总权重数) 的随机数,然后再把随机数和所有的权重值一一相减得到一个新的随机数,直到随机 数小于 0,那么此时访问的服务器就是使得随机数小于 0 的权重所在的机器
b. 如果权重相同或者总权重数为 0,就生成一个 1~length(权重的总个数) 的随机数,此时所访问的机器就是这个随机数对应的权重所在的机器
2、RoundRobin LoadBalance
2.1 轮循,按公约后的权重设置轮循比率。
2.2 存在慢的提供者累积请求的问题,比如:第二台机器很慢,但没挂,当请求调到第二台时就卡在那,久而久之,所有请求都卡在调到第二台上。
2.3 源码分析
package com.alibaba.dubbo.rpc.cluster.loadbalance;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
import java.util.concurrent.ConcurrentMap;

import com.alibaba.dubbo.common.URL;
import com.alibaba.dubbo.common.utils.AtomicPositiveInteger;
import com.alibaba.dubbo.rpc.Invocation;
import com.alibaba.dubbo.rpc.Invoker;

/**
* Round robin load balance.
*
* @author qian.lei
* @author william.liangf
*/
public class RoundRobinLoadBalance extends AbstractLoadBalance {

public static final String NAME = “roundrobin”;

private final ConcurrentMap<String, AtomicPositiveInteger> sequences = new ConcurrentHashMap<String, AtomicPositiveInteger>();

private final ConcurrentMap<String, AtomicPositiveInteger> weightSequences = new ConcurrentHashMap<String, AtomicPositiveInteger>();

protected <T> Invoker<T> doSelect(List<Invoker<T>> invokers, URL url, Invocation invocation) {
String key = invokers.get(0).getUrl().getServiceKey() + “.” + invocation.getMethodName();
int length = invokers.size(); // 总个数
int maxWeight = 0; // 最大权重
int minWeight = Integer.MAX_VALUE; // 最小权重
for (int i = 0; i < length; i++) {
int weight = getWeight(invokers.get(i), invocation);
maxWeight = Math.max(maxWeight, weight); // 累计最大权重
minWeight = Math.min(minWeight, weight); // 累计最小权重
}
if (maxWeight > 0 && minWeight < maxWeight) {// 权重不一样
AtomicPositiveInteger weightSequence = weightSequences.get(key);
if (weightSequence == null) {
weightSequences.putIfAbsent(key, new AtomicPositiveInteger());
weightSequence = weightSequences.get(key);
}
int currentWeight = weightSequence.getAndIncrement() % maxWeight;
List<Invoker<T>> weightInvokers = new ArrayList<Invoker<T>>();
for (Invoker<T> invoker : invokers) {// 筛选权重大于当前权重基数的 Invoker
if (getWeight(invoker, invocation) > currentWeight) {
weightInvokers.add(invoker);
}
}
int weightLength = weightInvokers.size();
if (weightLength == 1) {
return weightInvokers.get(0);
} else if (weightLength > 1) {
invokers = weightInvokers;
length = invokers.size();
}
}
AtomicPositiveInteger sequence = sequences.get(key);
if (sequence == null) {
sequences.putIfAbsent(key, new AtomicPositiveInteger());
sequence = sequences.get(key);
}
// 取模轮循
return invokers.get(sequence.getAndIncrement() % length);
}

}

说明:从源码可以看出轮循负载均衡的算法是:
a. 如果权重不一样时,获取一个当前的权重基数,然后从权重集合中筛选权重大于当前权重基数的集合,如果筛选出的集合的长度为 1,此时所访问的机器就是集合里面的权重对应的机器
b. 如果权重一样时就取模轮循
3、LeastActive LoadBalance
3.1 最少活跃调用数,相同活跃数的随机,活跃数指调用前后计数差 (调用前的时刻减去响应后的时刻的值)。
3.2 使慢的提供者收到更少请求,因为越慢的提供者的调用前后计数差会越大
3.3 对应的源码
package com.alibaba.dubbo.rpc.cluster.loadbalance;

import java.util.List;
import java.util.Random;

import com.alibaba.dubbo.common.Constants;
import com.alibaba.dubbo.common.URL;
import com.alibaba.dubbo.rpc.Invocation;
import com.alibaba.dubbo.rpc.Invoker;
import com.alibaba.dubbo.rpc.RpcStatus;

/**
* LeastActiveLoadBalance
*
* @author william.liangf
*/
public class LeastActiveLoadBalance extends AbstractLoadBalance {

public static final String NAME = “leastactive”;

private final Random random = new Random();

protected <T> Invoker<T> doSelect(List<Invoker<T>> invokers, URL url, Invocation invocation) {
int length = invokers.size(); // 总个数
int leastActive = -1; // 最小的活跃数
int leastCount = 0; // 相同最小活跃数的个数
int[] leastIndexs = new int[length]; // 相同最小活跃数的下标
int totalWeight = 0; // 总权重
int firstWeight = 0; // 第一个权重,用于于计算是否相同
boolean sameWeight = true; // 是否所有权重相同
for (int i = 0; i < length; i++) {
Invoker<T> invoker = invokers.get(i);
int active = RpcStatus.getStatus(invoker.getUrl(), invocation.getMethodName()).getActive(); // 活跃数
int weight = invoker.getUrl().getMethodParameter(invocation.getMethodName(), Constants.WEIGHT_KEY, Constants.DEFAULT_WEIGHT); // 权重
if (leastActive == -1 || active < leastActive) {// 发现更小的活跃数,重新开始
leastActive = active; // 记录最小活跃数
leastCount = 1; // 重新统计相同最小活跃数的个数
leastIndexs[0] = i; // 重新记录最小活跃数下标
totalWeight = weight; // 重新累计总权重
firstWeight = weight; // 记录第一个权重
sameWeight = true; // 还原权重相同标识
} else if (active == leastActive) {// 累计相同最小的活跃数
leastIndexs[leastCount ++] = i; // 累计相同最小活跃数下标
totalWeight += weight; // 累计总权重
// 判断所有权重是否一样
if (sameWeight && i > 0
&& weight != firstWeight) {
sameWeight = false;
}
}
}
// assert(leastCount > 0)
if (leastCount == 1) {
// 如果只有一个最小则直接返回
return invokers.get(leastIndexs[0]);
}
if (! sameWeight && totalWeight > 0) {
// 如果权重不相同且权重大于 0 则按总权重数随机
int offsetWeight = random.nextInt(totalWeight);
// 并确定随机值落在哪个片断上
for (int i = 0; i < leastCount; i++) {
int leastIndex = leastIndexs[i];
offsetWeight -= getWeight(invokers.get(leastIndex), invocation);
if (offsetWeight <= 0)
return invokers.get(leastIndex);
}
}
// 如果权重相同或权重为 0 则均等随机
return invokers.get(leastIndexs[random.nextInt(leastCount)]);
}
}

说明:源码里面的注释已经很清晰了,大致的意思就是活跃数越小的的机器分配到的请求越多
4、ConsistentHash LoadBalance
4.1 一致性 Hash,相同参数的请求总是发到同一提供者。
4.2 当某一台提供者挂时,原本发往该提供者的请求,基于虚拟节点,平摊到其它提供者,不会引起剧烈变动。
4.3 缺省只对第一个参数 Hash,如果要修改,请配置 <dubbo:parameter key=”hash.arguments” value=”0,1″ />
4.4 缺省用 160 份虚拟节点,如果要修改,请配置 <dubbo:parameter key=”hash.nodes” value=”320″ />
4.5 源码分析暂时还没有弄懂,后面弄懂了再补充进来,有兴趣的小伙伴可以自己去看一下源码,然后一起交流一下心得
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5、dubbo 官方的文档的负载均衡配置示例
服务端服务级别
<dubbo:service interface=”…” loadbalance=”roundrobin” />
客户端服务级别
<dubbo:reference interface=”…” loadbalance=”roundrobin” />
服务端方法级别
<dubbo:service interface=”…”>
<dubbo:method name=”…” loadbalance=”roundrobin”/>
</dubbo:service>
客户端方法级别
<dubbo:reference interface=”…”>
<dubbo:method name=”…” loadbalance=”roundrobin”/>
</dubbo:reference>

正文完
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dubbo负载均衡策略及对应源码分析

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共计 6563 个字符,预计需要花费 17 分钟才能阅读完成。

在集群负载均衡时,Dubbo 提供了多种均衡策略,缺省为 random 随机调用。我们还可以扩展自己的负责均衡策略,前提是你已经从一个小白变成了大牛,嘻嘻
1、Random LoadBalance
1.1 随机,按权重设置随机概率。
1.2 在一个截面上碰撞的概率高,但调用量越大分布越均匀,而且按概率使用权重后也比较均匀,有利于动态调整提供者权重。
1.3 源码分析

package com.alibaba.dubbo.rpc.cluster.loadbalance;

import java.util.List;
import java.util.Random;

import com.alibaba.dubbo.common.URL;
import com.alibaba.dubbo.rpc.Invocation;
import com.alibaba.dubbo.rpc.Invoker;

/**
* random load balance.
*
* @author qianlei
* @author william.liangf
*/
public class RandomLoadBalance extends AbstractLoadBalance {

public static final String NAME = “random”;

private final Random random = new Random();

protected <T> Invoker<T> doSelect(List<Invoker<T>> invokers, URL url, Invocation invocation) {
int length = invokers.size(); // 总个数
int totalWeight = 0; // 总权重
boolean sameWeight = true; // 权重是否都一样
for (int i = 0; i < length; i++) {
int weight = getWeight(invokers.get(i), invocation);
totalWeight += weight; // 累计总权重
if (sameWeight && i > 0
&& weight != getWeight(invokers.get(i – 1), invocation)) {
sameWeight = false; // 计算所有权重是否一样
}
}
if (totalWeight > 0 && ! sameWeight) {
// 如果权重不相同且权重大于 0 则按总权重数随机
int offset = random.nextInt(totalWeight);
// 并确定随机值落在哪个片断上
for (int i = 0; i < length; i++) {
offset -= getWeight(invokers.get(i), invocation);
if (offset < 0) {
return invokers.get(i);
}
}
}
// 如果权重相同或权重为 0 则均等随机
return invokers.get(random.nextInt(length));
}

}

说明:从源码可以看出随机负载均衡的策略分为两种情况
a. 如果总权重大于 0 并且权重不相同,就生成一个 1~totalWeight(总权重数) 的随机数,然后再把随机数和所有的权重值一一相减得到一个新的随机数,直到随机 数小于 0,那么此时访问的服务器就是使得随机数小于 0 的权重所在的机器
b. 如果权重相同或者总权重数为 0,就生成一个 1~length(权重的总个数) 的随机数,此时所访问的机器就是这个随机数对应的权重所在的机器
2、RoundRobin LoadBalance
2.1 轮循,按公约后的权重设置轮循比率。
2.2 存在慢的提供者累积请求的问题,比如:第二台机器很慢,但没挂,当请求调到第二台时就卡在那,久而久之,所有请求都卡在调到第二台上。
2.3 源码分析

package com.alibaba.dubbo.rpc.cluster.loadbalance;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
import java.util.concurrent.ConcurrentMap;

import com.alibaba.dubbo.common.URL;
import com.alibaba.dubbo.common.utils.AtomicPositiveInteger;
import com.alibaba.dubbo.rpc.Invocation;
import com.alibaba.dubbo.rpc.Invoker;

/**
* Round robin load balance.
*
* @author qian.lei
* @author william.liangf
*/
public class RoundRobinLoadBalance extends AbstractLoadBalance {

public static final String NAME = “roundrobin”;

private final ConcurrentMap<String, AtomicPositiveInteger> sequences = new ConcurrentHashMap<String, AtomicPositiveInteger>();

private final ConcurrentMap<String, AtomicPositiveInteger> weightSequences = new ConcurrentHashMap<String, AtomicPositiveInteger>();

protected <T> Invoker<T> doSelect(List<Invoker<T>> invokers, URL url, Invocation invocation) {
String key = invokers.get(0).getUrl().getServiceKey() + “.” + invocation.getMethodName();
int length = invokers.size(); // 总个数
int maxWeight = 0; // 最大权重
int minWeight = Integer.MAX_VALUE; // 最小权重
for (int i = 0; i < length; i++) {
int weight = getWeight(invokers.get(i), invocation);
maxWeight = Math.max(maxWeight, weight); // 累计最大权重
minWeight = Math.min(minWeight, weight); // 累计最小权重
}
if (maxWeight > 0 && minWeight < maxWeight) {// 权重不一样
AtomicPositiveInteger weightSequence = weightSequences.get(key);
if (weightSequence == null) {
weightSequences.putIfAbsent(key, new AtomicPositiveInteger());
weightSequence = weightSequences.get(key);
}
int currentWeight = weightSequence.getAndIncrement() % maxWeight;
List<Invoker<T>> weightInvokers = new ArrayList<Invoker<T>>();
for (Invoker<T> invoker : invokers) {// 筛选权重大于当前权重基数的 Invoker
if (getWeight(invoker, invocation) > currentWeight) {
weightInvokers.add(invoker);
}
}
int weightLength = weightInvokers.size();
if (weightLength == 1) {
return weightInvokers.get(0);
} else if (weightLength > 1) {
invokers = weightInvokers;
length = invokers.size();
}
}
AtomicPositiveInteger sequence = sequences.get(key);
if (sequence == null) {
sequences.putIfAbsent(key, new AtomicPositiveInteger());
sequence = sequences.get(key);
}
// 取模轮循
return invokers.get(sequence.getAndIncrement() % length);
}

}

说明:从源码可以看出轮循负载均衡的算法是:
a. 如果权重不一样时,获取一个当前的权重基数,然后从权重集合中筛选权重大于当前权重基数的集合,如果筛选出的集合的长度为 1,此时所访问的机 器就是集合里面的权重对应的机器
b. 如果权重一样时就取模轮循
3、LeastActive LoadBalance
3.1 最少活跃调用数,相同活跃数的随机,活跃数指调用前后计数差 (调用前的时刻减去响应后的时刻的值)。3.2 使慢的提供者收到更少请求,因为越慢的提供者的调用前后计数差会越大
3.3 对应的源码
package com.alibaba.dubbo.rpc.cluster.loadbalance;

import java.util.List;
import java.util.Random;

import com.alibaba.dubbo.common.Constants;
import com.alibaba.dubbo.common.URL;
import com.alibaba.dubbo.rpc.Invocation;
import com.alibaba.dubbo.rpc.Invoker;
import com.alibaba.dubbo.rpc.RpcStatus;

/**
* LeastActiveLoadBalance
*
* @author william.liangf
*/
public class LeastActiveLoadBalance extends AbstractLoadBalance {

public static final String NAME = “leastactive”;

private final Random random = new Random();

protected <T> Invoker<T> doSelect(List<Invoker<T>> invokers, URL url, Invocation invocation) {
int length = invokers.size(); // 总个数
int leastActive = -1; // 最小的活跃数
int leastCount = 0; // 相同最小活跃数的个数
int[] leastIndexs = new int[length]; // 相同最小活跃数的下标
int totalWeight = 0; // 总权重
int firstWeight = 0; // 第一个权重,用于于计算是否相同
boolean sameWeight = true; // 是否所有权重相同
for (int i = 0; i < length; i++) {
Invoker<T> invoker = invokers.get(i);
int active = RpcStatus.getStatus(invoker.getUrl(), invocation.getMethodName()).getActive(); // 活跃数
int weight = invoker.getUrl().getMethodParameter(invocation.getMethodName(), Constants.WEIGHT_KEY, Constants.DEFAULT_WEIGHT); // 权重
if (leastActive == -1 || active < leastActive) {// 发现更小的活跃数,重新开始
leastActive = active; // 记录最小活跃数
leastCount = 1; // 重新统计相同最小活跃数的个数
leastIndexs[0] = i; // 重新记录最小活跃数下标
totalWeight = weight; // 重新累计总权重
firstWeight = weight; // 记录第一个权重
sameWeight = true; // 还原权重相同标识
} else if (active == leastActive) {// 累计相同最小的活跃数
leastIndexs[leastCount ++] = i; // 累计相同最小活跃数下标
totalWeight += weight; // 累计总权重
// 判断所有权重是否一样
if (sameWeight && i > 0
&& weight != firstWeight) {
sameWeight = false;
}
}
}
// assert(leastCount > 0)
if (leastCount == 1) {
// 如果只有一个最小则直接返回
return invokers.get(leastIndexs[0]);
}
if (! sameWeight && totalWeight > 0) {
// 如果权重不相同且权重大于 0 则按总权重数随机
int offsetWeight = random.nextInt(totalWeight);
// 并确定随机值落在哪个片断上
for (int i = 0; i < leastCount; i++) {
int leastIndex = leastIndexs[i];
offsetWeight -= getWeight(invokers.get(leastIndex), invocation);
if (offsetWeight <= 0)
return invokers.get(leastIndex);
}
}
// 如果权重相同或权重为 0 则均等随机
return invokers.get(leastIndexs[random.nextInt(leastCount)]);
}
}

说明:源码里面的注释已经很清晰了,大致的意思就是活跃数越小的的机器分配到的请求越多
4、ConsistentHash LoadBalance
4.1 一致性 Hash,相同参数的请求总是发到同一提供者。
4.2 当某一台提供者挂时,原本发往该提供者的请求,基于虚拟节点,平摊到其它提供者,不会引起剧烈变动。
4.3 缺省只对第一个参数 Hash,如果要修改,请配置 <dubbo:parameter key=”hash.arguments” value=”0,1″ />
4.4 缺省用 160 份虚拟节点,如果要修改,请配置 <dubbo:parameter key=”hash.nodes” value=”320″ />
4.5 源码分析暂时还没有弄懂,后面弄懂了再补充进来,有兴趣的小伙伴可以自己去看一下源码,然后一起交流一下心得
5、dubbo 官方的文档的负载均衡配置示例
服务端服务级别
<dubbo:service interface=”…” loadbalance=”roundrobin” />

客户端服务级别
<dubbo:reference interface=”…” loadbalance=”roundrobin” />

服务端方法级别
<dubbo:service interface=”…”>
<dubbo:method name=”…” loadbalance=”roundrobin”/>
</dubbo:service>

客户端方法级别
<dubbo:reference interface=”…”>
<dubbo:method name=”…” loadbalance=”roundrobin”/>
</dubbo:reference>

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