负载算法

1.RandomLoadBalance(随机)

随机,按权重设置随机概率。

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。

这个随机的策略是默认的策略,但是这个随机和我们理解上的随机还是不一样的,因为他还有个概念叫weight(权重),这个"权重"的概念Android的同学一定不会陌生,因为在LinearLayout布局中就有这个概念,在前端的CSS框架Bootstrap的栅格和也有类似概念.说白了,这里说的权重就是用来控制这个随机的概率的,我们来看代码实现.

数学分析

假设有四个集群节点A,B,C,D,对应的权重分别是1,2,3,4,那么请求到A节点的概率就为1/(1+2+3+4) = 10%.B,C,D节点依次类推为20%,30%,40%.

我们知道总权重为10,(1+2+3+4),那么怎么做到按权重随机呢?根据10随机出一个整数,假如为随机出来的是2.然后依次和权重相减,比如2(随机数)-1(A的权重) = 1,然后1(上一步计算的结果)-2(B的权重) = -1,此时-1 < 0,那么则调用B,其他的以此类推

2.RoundRobinLoadBalance(轮询)

轮循,按公约后的权重设置轮循比率。

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。

3.LeastActiveLoadBalance(最少活跃数)

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。

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。

看完文档可能还是不明白究竟是什么意思,那我举个例子.每个服务有一个活跃计数器,那么我们假如有A,B两个提供者.计数均为0.当A提供者开始处理请求,该计数+1,此时A还没处理完,当处理完后则计数-1.而B请求接收到请求处理得很快.B处理完后A还没处理完,所以此时A,B的计数为1,0.那么当有新的请求来的时候,就会选择B提供者(B的活跃计数比A小).这就是文档说的,使慢的提供者收到更少请求

假设A,B,C,D节点的最小活跃数分别是1,1,2,3,权重为1,2,3,4.则leastIndexs(该数组是最小活跃数组,因为A,B的活跃数是1,均为最小)数组内容为[A,B].A,B的权重是1和2,所以调用A的概率为 1/(1+2) = 1/3,B的概率为 2/(1+2) = 2/3

活跃数的变化是在com.alibaba.dubbo.rpc.filter.ActiveLimitFilter中,如果没有配置dubbo:reference的actives属性,默认是调用前活跃数+1,调用结束-1,鉴于很多人可能没用过这个属性,所以我把文档截图贴出来

另外如果使用该种负载均衡算法,则dubbo:service中还需要配置filter="activelimit"

4.ConsistentHashLoadBalance(一致性哈希)

一致性 Hash,相同参数的请求总是发到同一提供者。

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。

算法参见:http://en.wikipedia.org/wiki/Consistent_hashing

原理

简单讲就是,假设我们有个时钟,各服务器节点映射放在钟表的时刻上,把key也映射到钟表的某个时刻上,然后key顺时针走,碰到的第一个节点则为我们需要找的服务器节点

还是假如我们有a,b,c,d四个节点(感觉整篇文章都在做这个假如....),把他们通过某种规则转成整数,分别为0,3,6,9.所以按照时钟分布如下图

假设这个key通过某种规则转化成1,那么他顺时针碰到的第一个节点就是b,也就是b是我们要找的节点

那么我们可能就有疑问了,这个某种规则究竟是什么规则?

这个规则你可以自己设计,但是要注意的是,不同的节点名,转换为相同的整数的概率就是衡量这个规则的好坏,如果你能做到不同的节点名唯一对应一个整数,那就是棒棒哒.当然java里面的CRC32这个类你可以了解一下.

说到这里可能又会有另个疑问,时钟点数有限,万一装不下怎么办

其实这个时钟只是方便大家理解做的比喻而已,在实际中,我们可以在圆环上分布[0,2^32-1]的数字,这量级全世界的服务器都可以装得下.

down机影响

通过上图我们可以看出,当b节点挂了之后,根据顺时针的规则,那么目标节点就是c,也就是说,只影响了一个节点,其他节点不受影响.

如果是轮询的取模算法,假设从N台服务器变成了N-1台,那么命中率就变成1/(N-1),因此服务器越多,影响也就越大.

虚拟节点

为什么要有虚拟节点的概念呢?我们还是回到第一个假设,我们还是有a,b,c,d四个节点,他们通过某个规则转化成0,3,6,9这种自然是均匀的.但是万一是0,1,2,3这样,那就是非常不均匀了.事实上, 一般的Hash函数对于节点在圆环上的映射,并不均匀.所以我们需要引入虚拟节点,那么什么是虚拟节点呢?

假如有N个真实节点,把每个真实节点映射成M个虚拟节点,再把 M*N 个虚拟节点, 散列在圆环上. 各真实节点对应的虚拟节点相互交错分布这样,某真实节点down后,则把其影响平均分担到其他所有节点上.

也就是a,b,c,d的虚拟节点a0,a1,a2,b0,b1,b2,c0,c1,c2,d0,d1,d2散落在圆环上,假设C号节点down,则c0,c1,c2的压力分别传给d0,a1,b1,如下图

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