负载均衡

场景描述

ServiceComb提供了非常强大的负载均衡能力。它的核心包括两部分,第一部分是DiscoveryTree,通过将微服务实例根据接口兼容性、数据中心、实例状态等分组,DiscoveryFilter是其主要组成部分;第二部分是基于Ribbon的负载均衡方案,支持随机、顺序、基于响应时间的权值等多种负载均衡路由策略IRule,以及可以支持Invocation状态的ServerListFilterExt。

DiscoveryTree的逻辑比较复杂,可以通过下面的处理流程了解其处理过程。

负载均衡适用于Consumer处理链,名称为loadbalance,示例如下:

servicecomb:
  handler:
    chain:
      Consumer:
        default: loadbalance

POM依赖:

 <dependency>
  <groupId>org.apache.servicecomb</groupId>
  <artifactId>handler-loadbalance</artifactId>
  </dependency>

按照数据中心信息进行路由转发

服务提供者和消费者都可以通过在microservice.yaml中声明自己的服务中心信息:

servicecomb:
  datacenter:
    name: mydatacenter
    region: my-Region
    availableZone: my-Zone

消费者通过比较自己的数据中心信息和提供者的信息,优先将请求转发到region和availableZone都相同的实例;如果不存在,则转发到region相同的实例;如果仍然不存在,则转发到其他实例。

这里的region和availableZone是一般性的概念,用户可以自行确定其业务含义以便应用于资源隔离的场景中。可以参见微服务实例之间的逻辑隔离关系,了解更多其他实例发现相关的隔离机制。

该规则默认启用,如果不需要使用,可以通过servicecomb.loadbalance.filter.zoneaware.enabled进行关闭。数据中心信息隔离功能在ZoneAwareDiscoveryFilter实现。

根据实例属性进行路由转发

微服务可以指定实例的属性。实例属性可以在microservice.yaml中指定,也可以通过服务中心的API进行修改。

instance_description:
  properties:
    tags:
      tag_key: tag_value

消费者可以指定消费具备某些属性的实例,不访问其他实例

servicecomb:
  loadbalance:
    provider:   # 这里表示配置对名为"provider"的服务生效,如果是跨应用调用,则还需要加上AppID,如"AppIDOfProvider:provider"
      transactionControl:
        options:
          tags:
            tag_key: expected_tag_value

上面的配置表示只访问myservice所有实例中tag_key属性为expected_tag_value的实例。

该规则需要给每个服务单独配置,未配置表示不启用该规则,不支持对于所有服务的全局配置。

该规则默认启用,如果不需要使用,可以通过servicecomb.loadbalance.filter.instanceProperty.enabled进行关闭。根据实例属性进行路由转发功能在InstancePropertyDiscoveryFilter实现。

实例隔离功能

开发者可以配置实例隔离的参数,以暂时屏蔽对于错误实例的访问,提升系统可靠性和性能。下面是其配置项和缺省值

servicecomb:
  loadbalance:
    isolation:
      enabled: true
      errorThresholdPercentage: 0
      enableRequestThreshold: 5
      singleTestTime: 60000
      continuousFailureThreshold: 5
      maxSingleTestWindow: 60000 # 为了保证在并发情况下只有一个实例放通,会锁定放通实例。这个时间表示最大锁定时间。
      minIsolationTime: 3000 # 最短隔离时间。并发情况下,实例隔离后进行中的请求可能快速刷新隔离状态,增加最短隔离时间。
      recoverImmediatelyWhenSuccess:true # 放通实例,如果调用成功,立即清除统计状态,保证后续请求能够使用该实例。 2.1.3 新增。

隔离的统计周期是1分钟。按照上面的配置,在1分钟内,如果请求总数大于5,并且连续错误超过2次,那么就会将实例隔离。 错误率默认值为0,表示不启用,可通过配置100以内的整数来启用,例如配置为20,则表示,在1分钟内,如果请求总数大于5,并且[1]错误率大于20%或者[2]连续错误超过2次,那么就会将实例隔离。 实例隔离的时间是60秒,60秒后会尝试启用实例(还需要根据负载均衡策略确定是否选中)。

注意事项:

  1. 2.1.2 之前的版本,当错误率达到设定值导致实例隔离后,要想恢复,需要等待隔离时间窗结束后的第一次成功请求进行周期性累加,直到总的错误率下降到设定值以下才行。 由于请求总数是触发实例隔离的门槛,若请求总数达到设定值时计算出来的错误率远大于设定值,要想恢复是需要很久的。 使用 2.1.3 及其之后的版本没有这个问题。
  2. ServiceComb为了检测实例状态,在后台启动类一个线程,每隔10秒检测一次实例状态(如果实例在10秒内有被访问,则不检测),如果检测失败,每次检测会将错误计数加1。这里的计数,也会影响实例隔离。

系统缺省的实例状态检测机制是发送一个telnet指令,参考SimpleMicroserviceInstancePing的实现。如果业务需要覆盖状态检测机制,可以通过如下两个步骤完成:

  1. 实现MicroserviceInstancePing接口
  2. 配置SPI:增加META-INF/services/org.apache.servicecomb.serviceregistry.consumer.MicroserviceInstancePing,内容为实现类的全名

开发者可以针对不同的微服务配置不一样的隔离策略。只需要给配置项增加服务名,例如:

servicecomb:
  loadbalance:
    myservice:
      isolation:
        enabled: true
        errorThresholdPercentage: 20
        enableRequestThreshold: 5
        singleTestTime: 10000
        continuousFailureThreshold: 2

注意: 多数异常都会触发隔离计数。但一般的 InvocationException 不会触发隔离计数。详细可以参考 LoadbalanceHandlerisFailedResponse 方法实现。

配置路由规则

开发者可以通过配置项指定负载均衡策略。

servicecomb:
  loadbalance:
    strategy:
      name: RoundRobin # Support RoundRobin,Random,WeightedResponse,SessionStickiness

开发者可以针对不同的微服务配置不一样的策略,只需要给配置项增加服务名,例如:

servicecomb:
  loadbalance:
    myservice:
      strategy:
        name: RoundRobin # Support RoundRobin,Random,WeightedResponse,SessionStickiness

每种策略还有一些专属配置项,也支持针对不同微服务进行配置。

  • SessionStickiness
servicecomb:
  loadbalance:
    SessionStickinessRule:
      sessionTimeoutInSeconds: 30 # 客户端闲置时间,超过限制后选择后面的服务器
      successiveFailedTimes: 5 # 客户端失败次数,超过后会切换服务器

设置重试策略

负载均衡模块还支持配置失败重试的策略。

servicecomb:
  loadbalance:
    retryEnabled: false
    retryOnNext: 0
    retryOnSame: 0

缺省情况未启用重试。同时也支持对不同的服务设置特殊的策略:

servicecomb:
  loadbalance:
    myservice:
      retryEnabled: true
      retryOnNext: 1
      retryOnSame: 0

retryOnNext表示失败以后,根据负载均衡策略,重新选择一个实例重试(可能选择到同一个实例)。 retryOnSame表示仍然使用上次失败的实例进行重试。

注意事项:

​ 1.并不是所有的异常都会触发重试。缺省的情况,只有网络异常,或者 503 错误码才会触发重试。 详细可以参考 DefaultRetryExtensionsFactory 的定义。

​ 2.retry的场景下,对于同步调用, 同步调用的主线程已经被挂起,无法再主线程中进行重试,重试也不能在网络线程(event-loop)中进行,未被保护的阻塞操作会导致网络线程挂起,因此当前的重试机制会另起一个retry-pool-thread进行重试,因此如果业务在扩展HttpClientFilter的时候,如果涉及到通过ThreadLocal获取线程上下文的时候,会存在获取不到的情况,针对这种场景,建议在获取的时候做个判断处理,或者针对涉及ThreadLocal获取线程上下文的业务场景,建议采取通过扩展Handler的机制,进行处理,并保证扩展的Handler在loadbalance之前执行。

自定义

负载均衡模块提供的功能已经非常强大,能够通过配置支持大部分应用场景。同时它也提供了强大的扩展能力,包括DiscoveryFilter、ServerListFilterExt、ExtensionsFactory(扩展IRule,RetryHandler等)。loadbalance模块本身包含了每一个扩展的实现,这里不再详细描述如何扩展,只简单描述步骤。开发者可以自行下载ServiceComb源码进行参考。

  • DiscoveryFilter
  • 实现DiscoveryFilter接口
  • 配置SPI:增加META-INF/services/org.apache.servicecomb.serviceregistry.discovery.DiscoveryFilter文件,内容为实现类的全名

  • ServerListFilterExt

  • 实现ServerListFilterExt接口
  • 配置SPI:增加META-INF/services/org.apache.servicecomb.loadbalance.ServerListFilterExt文件,内容为实现类的全名
  • 注意:这个开发说明适用于1.0.0及其以后的版本,早期的版本开发方式不同。

  • ExtensionsFactory

  • 实现ExtensionsFactory,并使用@Component将其发布为一个spring bean。