关于java:Soul网关探秘divide插件原理

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一、插件概述

插件定位

divide 插件是一个 http 正向代理插件，所有的 http 申请都由该插件进行负载平衡解决（具体的负载平衡策略在规定中指定）。

失效机会

当申请头的 rpcType = http 且插件开启时，它将依据申请参数匹配规定，最终交由上游插件进行响应式代理调用。

二、插件解决流程

1）先回顾下申请解决类插件的通用流程（AbstractSoulPlugin # execute）：

public Mono<Void> execute(final ServerWebExchange exchange, final SoulPluginChain chain) {
    // 获取插件数据
    String pluginName = named();
    final PluginData pluginData = BaseDataCache.getInstance().obtainPluginData(pluginName);
    if (pluginData != null && pluginData.getEnabled()) {
        // 获取选择器数据
        final Collection<SelectorData> selectors = BaseDataCache.getInstance().obtainSelectorData(pluginName);
        ...
        // 匹配选择器
        final SelectorData selectorData = matchSelector(exchange, selectors);
        ...
        // 获取规定数据
        final List<RuleData> rules = BaseDataCache.getInstance().obtainRuleData(selectorData.getId());
        ...
        // 匹配规定
        RuleData rule;
        if (selectorData.getType() == SelectorTypeEnum.FULL_FLOW.getCode()) {
            //get last
            rule = rules.get(rules.size() - 1);
        } else {rule = matchRule(exchange, rules);
        }
        ...
        // 执行自定义解决
        return doExecute(exchange, chain, selectorData, rule);
    }
    // 继续执行插件链解决
    return chain.execute(exchange);
}

AbstractSoulPlugin 先匹配到对应的选择器和规定，匹配通过则执行插件的自定义解决。

2）再来看看 divide 插件的自定义解决流程（DividePlugin # doExecute）：

protected Mono<Void> doExecute(final ServerWebExchange exchange, final SoulPluginChain chain, final SelectorData selector, final RuleData rule) {
    ...
    // 筹备规定解决对象（外部持有：负载平衡算法名、重试次数以及超时工夫）final DivideRuleHandle ruleHandle = GsonUtils.getInstance().fromJson(rule.getHandle(), DivideRuleHandle.class);
    // 获取选择器对应的可用服务列表
    final List<DivideUpstream> upstreamList = UpstreamCacheManager.getInstance().findUpstreamListBySelectorId(selector.getId());
    ...
    // 抉择具体散发的服务实例 ip（负载平衡）final String ip = Objects.requireNonNull(exchange.getRequest().getRemoteAddress()).getAddress().getHostAddress();
    DivideUpstream divideUpstream = LoadBalanceUtils.selector(upstreamList, ruleHandle.getLoadBalance(), ip);
    ...
    // 设置 http url、超时工夫以及重试次数
    String domain = buildDomain(divideUpstream);
    String realURL = buildRealURL(domain, soulContext, exchange);
    exchange.getAttributes().put(Constants.HTTP_URL, realURL);
    exchange.getAttributes().put(Constants.HTTP_TIME_OUT, ruleHandle.getTimeout());
    exchange.getAttributes().put(Constants.HTTP_RETRY, ruleHandle.getRetry());
    // 继续执行插件链解决
    return chain.execute(exchange);
}

DividePlugin 先获取到选择器对应的可用服务列表，而后进行负载平衡抉择行将散发的指标服务器实例 ip，最初设置最终的 url、超时工夫以及重试次数并交由插件链上游进行解决。

留神：

divide 插件本身只是负责依据选择器、规定和负载平衡策略选出待散发的服务器实例，并不间接向后端服务发动 http 申请。

三、主机探活

下面提到，divide 须要获取服务列表，看下获取的实现（UpstreamCacheManager # findUpstreamListBySelectorId）：

public List<DivideUpstream> findUpstreamListBySelectorId(final String selectorId) {return UPSTREAM_MAP_TEMP.get(selectorId);
}

外部通过 UPSTREAM_MAP_TEMP 获取存活服务列表。

UpstreamCacheManager 外部保护了两份散列表：

  • UPSTREAM_MAP：

    全量服务散列表，负责寄存全量的上游服务信息，key 为 选择器 id，value 为应用雷同选择器的服务列表。

  • UPSTREAM_MAP_TEMP：

    长期服务散列表，负责寄存流动的上游服务信息，key 为 选择器 id，value 为应用雷同选择器的服务列表。

后面章节咱们提到，数据同步时，submit 办法同时更新了 UPSTREAM_MAP 和 UPSTREAM_MAP_TEMP，但后续服务下线如何保护 UPSTREAM_MAP_TEMP 呢，所有还得从 ip 探活说起。

3.1 探活机会

探活机会得从 UpstreamCacheManager 初始化说起：

private UpstreamCacheManager() {
    // 探活开关查看
    boolean check = Boolean.parseBoolean(System.getProperty("soul.upstream.check", "false"));
    if (check) {
        // 启动定时探活工作
        new ScheduledThreadPoolExecutor(1, SoulThreadFactory.create("scheduled-upstream-task", false))
                .scheduleWithFixedDelay(this::scheduled,
                        30, Integer.parseInt(System.getProperty("soul.upstream.scheduledTime", "30")), TimeUnit.SECONDS);
    }
}

UpstreamCacheManager 初始化时，若探活开关关上，则创立定时探活工作，此处默认 30 秒执行一次。

此处共波及到两个配置参数：

  • soul.upstream.check 探活开关：默认为 ture，设置为 false 示意不检测
  • soul.upstream.scheduledTime 探活工夫距离，默认 10 秒

3.2 探活工作

1）接下来看看探活工作实现（UpstreamCacheManager # scheduled）：

private void scheduled() {if (UPSTREAM_MAP.size() > 0) {UPSTREAM_MAP.forEach((k, v) -> {
            // 流动查看
            List<DivideUpstream> result = check(v);
            if (result.size() > 0) {UPSTREAM_MAP_TEMP.put(k, result);
            } else {UPSTREAM_MAP_TEMP.remove(k);
            }
        });
    }
}

工作负责逐条遍历注销全量服务散列表，查看服务活性：

  • 若存活数大于 0，则更新存活服务散列表
  • 否则，移除存活服务散列表相应内容

2）持续看服务列表活性查看解决（UpstreamCacheManager # check）：

private List<DivideUpstream> check(final List<DivideUpstream> upstreamList) {List<DivideUpstream> resultList = Lists.newArrayListWithCapacity(upstreamList.size());
    for (DivideUpstream divideUpstream : upstreamList) {
        // 查看服务活性
        final boolean pass = UpstreamCheckUtils.checkUrl(divideUpstream.getUpstreamUrl());
        if (pass) {
            // 更新服务状态
            if (!divideUpstream.isStatus()) {divideUpstream.setTimestamp(System.currentTimeMillis());
                divideUpstream.setStatus(true);
                ...
            }
            // 记录存活的服务
            resultList.add(divideUpstream);
        } else {
            // 更新服务状态
            divideUpstream.setStatus(false);
            ...
        }
    }
    return resultList;
}

负责遍历服务列表，依据 url 查看各服务活性并注销存活的服务。

3.3 活性查看

1）服务活性查看实现（UpstreamCheckUtils # checkUrl）：

public static boolean checkUrl(final String url) {
    ...
    // 查看 url 是否为 ip+ 端口格局
    if (checkIP(url)) {
        // 解决 ip 和端口
        String[] hostPort;
        if (url.startsWith(HTTP)) {final String[] http = StringUtils.split(url, "\\/\\/");
            hostPort = StringUtils.split(http[1], Constants.COLONS);
        } else {hostPort = StringUtils.split(url, Constants.COLONS);
        }
        // 测试主机是否可连通
        return isHostConnector(hostPort[0], Integer.parseInt(hostPort[1]));
    } else {
        // 测试主机是否可达
        return isHostReachable(url);
    }
}

查看 url 是否为 ip + port 格局：

  • 若为 ip + 端口格局，则测试主机是否可连贯
  • 否则，测试主机是否可达

2）测试主机是否可连贯（UpstreamCheckUtils # isHostConnector）：

private static boolean isHostConnector(final String host, final int port) {try (Socket socket = new Socket()) {socket.connect(new InetSocketAddress(host, port));
    } catch (IOException e) {return false;}
    return true;
}

通过 socket 的 connection 测试 ip 的连通性。

3）测试主机是否可达（UpstreamCheckUtils # isHostReachable）：

private static boolean isHostReachable(final String host) {
    try {return InetAddress.getByName(host).isReachable(1000);
    } catch (IOException ignored) { }
    return false;
}

非 ip + 端口格局 url 尝试应用域名格局测试主机是否可达。

整体看下来，divide 插件从缓存里拿到的服务器信息，来源于数据同步，由探活工作定期被动更新。

四、负载平衡

下面提到，divide 通过负载平衡算法筛选最终散发的服务 ip，看下负载平衡的实现（LoadBalanceUtils # selector）：

public static DivideUpstream selector(final List<DivideUpstream> upstreamList, final String algorithm, final String ip) {LoadBalance loadBalance = ExtensionLoader.getExtensionLoader(LoadBalance.class).getJoin(algorithm);
    return loadBalance.select(upstreamList, ip);
}

外部利用扩大加载器，通过算法名加载对应的负载平衡算法，执行负载平衡计算最终散发到的服务 ip。

soul 网关里默认反对三种负载平衡策略

  • HASH(须要计算，可能存在不平衡的状况)
  • RANDOM(最简略最快，大量申请下简直均匀)
  • ROUND_ROBIN(须要记录状态，有肯定的影响，大数据量下随机和轮询并无太大后果上的差别)

默认为 RANDOM 随机算法，算法解决如下（RandomLoadBalance # doSelect）：

public DivideUpstream doSelect(final List<DivideUpstream> upstreamList, final String ip) {int totalWeight = calculateTotalWeight(upstreamList);
    boolean sameWeight = isAllUpStreamSameWeight(upstreamList);
    // 若权重不统一，则按总权重随机
    if (totalWeight > 0 && !sameWeight) {return random(totalWeight, upstreamList);
    }
    // 按服务数随机
    return random(upstreamList);
}

判断服务列表内服务的权重是否统一：

  • 若权重不统一，则按总权重随机
  • 否则，按服务数随机

按总权重随机细节（RandomLoadBalance # random）：

private DivideUpstream random(final int totalWeight, final List<DivideUpstream> upstreamList) {
    // 按总权重取随机数
    int offset = RANDOM.nextInt(totalWeight);
    // 确定随机值落在哪个段上
    for (DivideUpstream divideUpstream : upstreamList) {offset -= getWeight(divideUpstream);
        if (offset < 0) {return divideUpstream;}
    }
    return upstreamList.get(0);
}

五、小结

divide 插件解决流程：

  • 获取可用服务列表

    • 服务列表最后来自 soul-admin 数据同步
    • 可用服务列表默认每 30 秒被动探活更新

  • 负载平衡

    • 扩大加载器加载指标负载平衡算法
    • 执行具体平衡策略
    • 返回一个最终抉择的服务信息
  • 设置最终服务的的 url 信息
  • 交由插件链上游进行解决

正文完
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发表至： java
2021-02-05
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