rpc项目中的负载均衡算法

一致性hash算法（根据IP一致性hash）

一致性哈希策略的实现方式：我们先把服务列表中的地址进行哈希计算，把计算后的值放到哈希环上，接收到请求后，根据请求的固定属性值来进行哈希计算，然后根据请求的哈希值在哈希环上顺时针寻找服务地址的哈希值，寻找到哪个服务地址的哈希值，就把请求分配给哪个服务。

步骤：

• 首先获取到节点列表

• 根据节点列表得到每一个节点的hash值，同时在增加一些虚拟节点，比如原始服务节点上192.168.0.3 那么虚拟节点就是192.168.0.3#1 和192.168.0.3#2 注意所有节点计算hash值都是用string类型的hashcode方法

• 根据消费者的ip计算出消费者的节点请求的hash值，根据Map.tailMap（）方法得到所有有大于 requestHash 的 key，取第一个

虚拟节点主要是解决服务节点hash分布不均匀的问题

/**
 * 一致性哈希策略 Demo
 */
public class ConsistentHashingStrategy {
    public static void main(String[] args) {
        // 模拟 Server 地址列表
        String[] serverList = {"192.168.0.15", "192.168.0.30", "192.168.0.45"};
        // 新建 TreeMap 集合 ，以 Key，Value 的方式绑定 Hash 值与地址
        SortedMap<Integer, String> serverHashMap = new TreeMap<>();
        // 计算 Server 地址的 Hash 值
        for (String address : serverList) {
            int serverHash = Math.abs(address.hashCode());
            // 绑定 Hash 值与地址
            serverHashMap.put(serverHash, address);
        }
        // 模拟 Request 地址
        String[] requestList = {"192.168.0.10", "192.168.0.20", "192.168.0.40", "192.168.0.50"};
        // 计算 Request 地址的 Hash 值
        for (String request : requestList) {
            int requestHash = Math.abs(request.hashCode());
            // 在 serverHashMap 中寻找所有大于 requestHash 的 key
            SortedMap<Integer, String> tailMap = serverHashMap.tailMap(requestHash);
            //如果有大于 requestHash 的 key， 第一个 key 就是离 requestHash 最近的 serverHash
            if (!tailMap.isEmpty()) {
                Integer key = tailMap.firstKey();
                // 根据 key 获取 Server address
                String address = serverHashMap.get(key);
                System.out.println("请求 " + request + " 被分配给服务 " + address);
            } else {
                // 如果 serverHashMap 中没有比 requestHash 大的 key
                // 则直接在 serverHashMap 取第一个服务
                Integer key = serverHashMap.firstKey();
                // 根据 key 获取 Server address
                String address = serverHashMap.get(key);
                System.out.println("请求 " + request + " 被分配给服务 " + address);
            }
        }
    }
}

 

 

 

基于最小连接数的负载均衡算法（）

 

服务提供者

注册临时节点到zookeeper 的时候增加一个data字段，初始化为0

/**
 * 最小连接数策略 Demo
 * Server 服务端注册地址
 */
@Component
public class MinimumConnectionsStrategyServer implements ApplicationRunner {
​
    @Autowired
    private CuratorService curatorService;
​
    // Curator 客户端
    public CuratorFramework client;
    // 当前服务地址的临时节点
    public static String SERVER_IP;
    // 当前服务地址临时节点的父节点，节点类型为持久节点
    public static final String IMOOC_SERVER = "/imooc-server";
​
    /**
     * 服务启动后自动执行
     *
     * @param args args
     * @throws Exception Exception
     */
    @Override
    public void run(ApplicationArguments args) throws Exception {
        // Curator 客户端开启会话
        client = curatorService.getCuratorClient();
        client.start();
        // 注册地址信息到 Zookeeper
        registerAddressToZookeeper();
    }
​
    /**
     * 注册地址信息到 Zookeeper
     * 服务启动时和服务手动上线时调用此方法
     *
     * @throws Exception Exception
     */
    public void registerAddressToZookeeper() throws Exception {
        // 判断父节点是否存在，不存在则创建持久节点
        Stat stat = client.checkExists().forPath(IMOOC_SERVER);
        if (stat == null) {
            client.create().creatingParentsIfNeeded().forPath(IMOOC_SERVER);
        }
        // 获取本机地址
        String address = InetAddress.getLocalHost().getHostAddress();
        // 创建临时节点，节点路径为 /IMOOC_SERVER/address，节点 data 为 请求会话数，初始化时为 0.
        // /imooc-server/192.168.0.77
        SERVER_IP = client.create()
                .withMode(CreateMode.EPHEMERAL)
                .forPath(IMOOC_SERVER + "/" + address, "0".getBytes());
    }
​
    /**
     * 注销在 Zookeeper 上的注册的地址
     * 服务手动下线时调用此方法
     *
     * @throws Exception Exception
     */
    public void deregistrationAddress() throws Exception {
        // 检查该节点是否存在
        Stat stat = client.checkExists().forPath(SERVER_IP);
        // 存在则删除
        if (stat != null) {
            client.delete().forPath(SERVER_IP);
        }
    }
}

 

消费者

在客户端的请求调用集群服务之前，先使用 Curator 获取 IMOOC_SERVER 下所有的临时节点，并寻找出 data 最小的临时节点，也就是最小连接数的服务。

在客户端发送请求时，我们可以让当前 Server 的请求会话数加 1，并更新到临时节点的 data，完成请求时，我们可以让当前 Server 的请求会话数减 1，并更新到临时节点的 data 。

/**
 * 最小连接数策略 Demo
 * Client 客户端发送请求
 */
@Component
public class MinimumConnectionsStrategyClient implements ApplicationRunner {
​
    @Autowired
    private CuratorService curatorService;
​
    // Curator 客户端
    public CuratorFramework client;
    // 服务列表节点的 父节点
    public static final String IMOOC_SERVER = "/imooc-server";
​
    @Override
    public void run(ApplicationArguments args) throws Exception {
        // Curator 客户端开启会话
        client = curatorService.getCuratorClient();
        client.start();
    }
​
    /**
     * 获取最小连接数的服务
     * 发送请求前调用此方法，获取服务地址
     *
     * @return String
     * @throws Exception Exception
     */
    public String getTheMinimumNumberOfConnectionsService() throws Exception {
        // 获取所有子节点
        List<String> list = client.getChildren().forPath(IMOOC_SERVER);
        // 新建 Map
        Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
        // 遍历服务列表，保存服务地址与请求会话数的映射关系
        for (String s : list) {
            byte[] bytes = client.getData().forPath(IMOOC_SERVER + "/" + s);
            int i = Integer.parseInt(new String(bytes));
            map.put(s, i);
        }
        // 寻找 map 中会话数最小的值
        Optional<Map.Entry<String, Integer>> min = map.entrySet().stream().min(Map.Entry.comparingByValue());
        // 不为空的话
        if (min.isPresent()) {
            // 返回 服务地址 ip
            Map.Entry<String, Integer> entry = min.get();
            return entry.getKey();
        } else {
            // 没有则返回服务列表第一个服务地址 ip
            return list.get(0);
        }
    }
​
    /**
     * 增加该服务的请求会话数量
     * 使用服务地址处理业务前调用此方法
     *
     * @param ip 服务地址
     * @throws Exception Exception
     */
    public void increaseTheNumberOfRequestedSessions(String ip) throws Exception {
        byte[] bytes = client.getData().forPath(IMOOC_SERVER + "/" + ip);
        int i = Integer.parseInt(new String(bytes));
        i++;
        client.setData().forPath(IMOOC_SERVER + "/" + ip, String.valueOf(i).getBytes());
    }
​
    /**
     * 减少该服务的请求会话数量
     * 请求结束时调用此方法减少会话数量
     *
     * @param ip 服务地址
     * @throws Exception Exception
     */
    public void reduceTheNumberOfRequestedSessions(String ip) throws Exception {
        byte[] bytes = client.getData().forPath(IMOOC_SERVER + "/" + ip);
        int i = Integer.parseInt(new String(bytes));
        i--;
        client.setData().forPath(IMOOC_SERVER + "/" + ip, String.valueOf(i).getBytes());
    }
}