<em>Mac</em>Book项目 2009年学校开始实施<em>Mac</em>Book项目,所有师生配备一本<em>Mac</em>Book,并同步更新了校园无线网络。学校每周进行电脑技术更新,每月发送技术支持资料,极大改变了教学及学习方式。因此2011
2021-06-01 09:32:01
需要具備的知識
目的:實現Socket 叢集服務的平滑加權輪詢負載。
業務實現:使用者端通過使用者名稱來查詢叢集服務中的使用者資訊。
幾個細節點
用於儲存服務節點相關資訊
package com.yty.proxy.lba; public class Node implements Comparable<Node>{ private String ip; private Integer port; private final Integer weight; private Integer effectiveWeight; private Integer currentWeight; // 預設權重為:1 public Node(String ip,Integer port){ this(ip,port,1); } public Node(String ip,Integer port, Integer weight){ this.ip = ip; this.port = port; this.weight = weight; this.effectiveWeight = weight; this.currentWeight = weight; } public String getIp() { return ip; } public void setIp(String ip) { this.ip = ip; } public Integer getPort() { return port; } public void setPort(Integer port) { this.port = port; } public Integer getWeight() { return weight; } public Integer getEffectiveWeight() { return effectiveWeight; } public void setEffectiveWeight(Integer effectiveWeight) { this.effectiveWeight = effectiveWeight; } public Integer getCurrentWeight() { return currentWeight; } public void setCurrentWeight(Integer currentWeight) { this.currentWeight = currentWeight; } // 每成功一次,恢復有效權重1,不超過設定的起始權重 public void onInvokeSuccess(){ if(effectiveWeight < weight) effectiveWeight++; } // 每失敗一次,有效權重減少1,無底線的減少 public void onInvokeFault(){ effectiveWeight--; } @Override public int compareTo(Node node) { return currentWeight > node.currentWeight ? 1 : (currentWeight.equals(node.currentWeight) ? 0 : -1); } @Override public String toString() { return "Node{" + "ip='" + ip + ''' + ", port=" + port + ", weight=" + weight + ", effectiveWeight=" + effectiveWeight + ", currentWeight=" + currentWeight + '}'; } }
一般都是放在組態檔中設定,然後讀取指定key的組態檔資訊來完成設定。模擬為了簡單就直接寫程式碼裡了。
package com.yty.proxy; import com.yty.proxy.lba.Node; import java.util.ArrayList; import java.util.List; public class ProxyConfig { private static List<Node> nodes = new ArrayList<>(); // 在組態檔中讀取:節點集合資訊。如果在同一臺伺服器測試,那就將ip配成一樣 static { nodes.add(new Node("192.168.233.100",8001,2)); nodes.add(new Node("127.0.0.1",8002,5)); nodes.add(new Node("127.0.0.1",8003,3)); } public static List<Node> getProxyConfig(){ return nodes; } }
package com.yty.proxy.lba; public interface Robin { Node selectNode(); }
詳細介紹可以閱讀前兩篇負載均衡演演算法的文章
package com.yty.proxy.lba; import com.yty.proxy.ProxyConfig; import java.util.List; /** * 加權輪詢演演算法:平滑加權輪詢演演算法 */ public class WeightedRoundRobin implements Robin { private static List<Node> nodes; // 讀取設定資訊 static { nodes = ProxyConfig.getProxyConfig(); } /** * 按照當前權重(currentWeight)最大值獲取IP * @return Node */ public Node selectNode(){ if (nodes ==null || nodes.size()<=0) return null; if (nodes.size() == 1) return nodes.get(0); // 權重之和 Integer totalWeight = 0; for(Node node : nodes){ totalWeight += node.getEffectiveWeight(); } synchronized (nodes){ // 選出當前權重最大的節點 Node nodeOfMaxWeight = null; for (Node node : nodes) { if (nodeOfMaxWeight == null) nodeOfMaxWeight = node; else nodeOfMaxWeight = nodeOfMaxWeight.compareTo(node) > 0 ? nodeOfMaxWeight : node; } // 平滑負載均衡 nodeOfMaxWeight.setCurrentWeight(nodeOfMaxWeight.getCurrentWeight() - totalWeight); nodes.forEach(node -> node.setCurrentWeight(node.getCurrentWeight()+node.getEffectiveWeight())); return nodeOfMaxWeight; } } }
用於處理代理服務請求的執行緒類,不同請求建立不同執行緒來處理
package com.yty.proxy; import java.io.*; import java.net.Socket; import java.util.ArrayList; import java.util.List; public class ProxyServerThread implements Runnable { private Socket proxySocket; private OutputStream proxyOut; private InputStream proxyIn; private Socket socket; private OutputStream serverOut; private InputStream serverIn; public ProxyServerThread(Socket proxySocket) throws IOException { this.proxySocket = proxySocket; this.proxySocket.setSoTimeout(6000); this.proxyOut = proxySocket.getOutputStream(); this.proxyIn = proxySocket.getInputStream(); } @Override public void run() { try { this.proxyService(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); }finally { this.close(); } } private void proxyService() throws IOException { // 代理接收使用者端請求 byte[] proxyDataBytes =null; proxyDataBytes = getData(proxyIn); System.out.println("代理收到請求資料:"+new String(proxyDataBytes)); if (proxyDataBytes == null){ proxyOut.write("請求內容異常".getBytes()); } byte[] serverData = this.dispatcherService(proxyDataBytes); // 代理響應使用者端 assert serverData != null; proxyOut.write(serverData); proxySocket.shutdownOutput(); System.out.println("代理響應使用者端資料:"+new String(proxyDataBytes)); } private byte[] dispatcherService(byte[] proxyDataBytes){ // 選擇節點:傳送請求和接收響應資訊 Robin wrr = new WeightedRoundRobin(); Node node = wrr.selectNode(); byte[] serverData = null; try { this.socket = new Socket(node.getIp(), node.getPort()); socket.setSoTimeout(6000); serverIn = socket.getInputStream(); serverOut= socket.getOutputStream(); serverOut.write(proxyDataBytes); socket.shutdownOutput(); serverData = getData(serverIn); System.out.println("真實伺服器端響應資料:"+ new String(serverData)); node.onInvokeSuccess();//提權 } catch (IOException e) { node.onInvokeFault();//降權 serverData = "代理的下游伺服器異常".getBytes(); } System.out.println("負載均衡到:" + node); return serverData; } private byte[] getData(InputStream in) throws IOException { List<Byte> byteList = new ArrayList<>(); int temp = -1; while (true) { temp = in.read(); if (temp != -1) byteList.add((byte) temp); else break; } byte[] bytes = new byte[byteList.size()]; for (int i=0;i<byteList.size();i++){ bytes[i]=byteList.get(i); } return bytes; } private void close() { try { if (proxySocket!=null){ proxySocket.shutdownInput(); proxySocket.close(); } if (socket!=null){ socket.shutdownInput(); socket.close(); } }catch (IOException e){ e.printStackTrace(); System.out.println("代理服務關閉socket資源異常"); } } }
通過執行緒池來管理代理服務執行緒,不同的請求分發到不同執行緒處理。這裡用的是newCachedThreadPool 執行緒池。
代理伺服器在本地啟動。這裡也可以新建一個類來啟動服務,這樣可以啟動多個代理服務,這裡為了簡單就直接在本類的main方法啟動。可以對比後面的業務服務類,業務服務類就是這麼起的,因為要放到不同的伺服器啟動業務服務。
package com.yty.proxy; import java.io.IOException; import java.net.ServerSocket; import java.net.Socket; import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors; public class ProxyServer { private final Integer port; private ServerSocket serverSocket; public ProxyServer(Integer port) { this.port = port; } public void start(){ ExecutorService threadPool = Executors.newCachedThreadPool(); try { serverSocket = new ServerSocket(port); while (true){ Socket socket = serverSocket.accept(); threadPool.execute(new ProxyServerThread(socket)); } } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } public static void main(String[] args) { Integer proxyPort=8000; ProxyServer proxyServer = new ProxyServer(proxyPort); System.out.println("開啟代理服務……"); proxyServer.start(); } }
package com.yty.proxy.server; public class MyUser { private String name; private int age; public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } public int getAge() { return age; } public void setAge(int age) { this.age = age; } public MyUser(String name, int age) { this.name = name; this.age = age; } public MyUser() { } @Override public String toString() { return "{" +"name='" + name + ''' + ", age=" + age + '}'; } }
處理具體業務的類,通過使用者名稱稱簡單獲取資訊
package com.yty.proxy.server; import java.util.ArrayList; import java.util.List; public class MyUserService { private static List<MyUser> list = new ArrayList<>(); static{ list.add(new MyUser("張三",18)); list.add(new MyUser("張三丰",38)); list.add(new MyUser("小白",18)); } public MyUser findByUsername(String username){ for (MyUser user:list){ if (user.getName().equals(username)){ return user; } } return null; } }
用於處理業務服務請求的執行緒類,不同請求建立不同執行緒來處理
package com.yty.proxy.server; import java.io.IOException; import java.io.InputStream; import java.io.OutputStream; import java.net.Socket; import java.util.ArrayList; import java.util.List; public class SocketServerThread implements Runnable { private Socket socket; private OutputStream serverOut; private InputStream serverIn; public SocketServerThread(Socket socket) throws IOException { this.socket = socket; socket.setSoTimeout(6000); this.serverOut = socket.getOutputStream(); this.serverIn = socket.getInputStream(); } @Override public void run() { try { this.service(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); }finally { this.close(); } } private void service() throws IOException { // 接收使用者端請求 byte[] dataBytes =null; dataBytes = getData(serverIn); if (dataBytes == null){ serverOut.write("請求內容異常".getBytes()); } String username = new String(dataBytes); System.out.println("收到請求資料:"+username); // 具體業務程式碼 MyUserService myUserService = new MyUserService(); MyUser user = myUserService.findByUsername(new String(dataBytes)); String serverData = "沒有查詢到使用者" + username + "的資料"; if(user!=null){ serverData = user.toString(); serverOut.write(user.toString().getBytes()); } System.out.println("響應使用者端資料:" + serverData); } private byte[] getData(InputStream in) throws IOException { List<Byte> byteList = new ArrayList<>(); int temp = -1; while (true) { temp = in.read(); if (temp != -1) byteList.add((byte) temp); else break; } byte[] bytes = new byte[byteList.size()]; for (int i=0;i<byteList.size();i++){ bytes[i]=byteList.get(i); } return bytes; } private void close() { try { if (socket!=null){ socket.shutdownInput(); socket.shutdownOutput(); socket.close(); } }catch (IOException e){ e.printStackTrace(); System.out.println("服務關閉socket資源異常"); } } }
通過執行緒池來管理業務服務執行緒,不同的請求分發到不同執行緒處理。這裡用的也是newCachedThreadPool 執行緒池。
package com.yty.proxy.server; import java.io.IOException; import java.net.ServerSocket; import java.net.Socket; import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors; public class SocketServer { private final Integer port; private ServerSocket serverSocket; private Integer threads = 3; public SocketServer(Integer port) { this.port = port; } public void start(){ ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(threads); try { serverSocket = new ServerSocket(port); while (true){ Socket socket = serverSocket.accept(); threadPool.execute(new SocketServerThread(socket)); } } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } }
本次測試是分在兩臺伺服器測試,1臺【192.168.233.100】、另外都是本地【127.0.0.1】。如果覺得麻煩,那就都配成本地【127.0.0.1】,然後起服務都在本地起。
服務1:在IP為192.168.233.100 的伺服器啟動
package com.yty.proxy.test; import com.yty.proxy.server.SocketServer; public class StartServer1 { public static void main(String[] args) { System.out.println("開啟後端服務8001……"); new SocketServer(8001).start(); } }
服務2:在本地伺服器啟動
package com.yty.proxy.test; import com.yty.proxy.server.SocketServer; public class StartServer2 { public static void main(String[] args) { System.out.println("開啟後端服務8002……"); new SocketServer(8002).start(); } }
服務3:在本地伺服器啟動
package com.yty.proxy.test; import com.yty.proxy.server.SocketServer; public class StartServer3 { public static void main(String[] args) { System.out.println("開啟後端服務8003……"); new SocketServer(8003).start(); } }
package com.yty.proxy.test; import java.io.BufferedInputStream; import java.io.IOException; import java.io.InputStream; import java.io.OutputStream; import java.net.Socket; import java.util.ArrayList; import java.util.List; public class Client { public static void main(String[] args) throws IOException { String ip = "127.0.0.1"; int port = 8000; Socket socket = new Socket(ip, port); socket.setSoTimeout(6000); OutputStream out = socket.getOutputStream(); InputStream in = socket.getInputStream(); // 傳送資料 out.write("小白".getBytes()); out.flush(); socket.shutdownOutput(); // 讀取資料 byte[] data = new Client().getData(in); System.out.println("響應資料:"+new String(data)); out.close(); } private byte[] getData(InputStream in) throws IOException { BufferedInputStream bin = new BufferedInputStream(in); List<Byte> byteList = new ArrayList<>(); while (true) { int temp = bin.read(); if (temp != -1) byteList.add((byte) temp); else break; } byte[] bytes = new byte[byteList.size()]; for (int i=0;i<byteList.size();i++){ bytes[i]=byteList.get(i); } return bytes; } }
在代理設定類(ProxyConfig)中指定的伺服器啟動三個業務服務;
在你喜歡的伺服器中啟動代理服務(ProxyServer),這裡在本地啟動【127.0.0.1】;
使用者端在本地測試咯(IP必須是代理伺服器的IP,這裡測試的代理伺服器IP是【127.0.0.1】。
所有服務啟動後的截圖:
正常命中權重最高的節點2服務:節點資訊在代理伺服器中列印出來了【127.0.0.1、8002】。這些紀錄檔資訊正常情況是寫入到紀錄檔檔案,這裡只在控制檯列印出來。
改了使用者名稱再請求試試,發現忘記列印請求資料了……
第二次命中節點3服務,跟平滑加權演演算法預定的結果一樣。
這次命中了節點2:192.168.233.100,8001的服務。到此可以看到平滑加權輪詢演演算法正常運作中。
通過平滑加權輪詢演演算法運算,我們知道這次肯定命中節點2服務。所以,在發起請求前,先關閉節點2服務,再由使用者端發起請求。
細心的應該發現,有效權重沒變小啊,是不是降權有問題?
其實不是,是列印資訊的位置沒放對……。要在下次存取才可以看到上一次的降權結果,額,有點呆(上面的程式碼我已經改了)。
先把宕機的服務啟動起來,然後多測試幾次,看看測試結果。可以看到,權重降低後又提起來了,說明測試提權成功。
還有兩個點沒測:第一個是一直降權後,會不會出現宕機的服務不再分配到?這就起到”剔除“宕機服務的效果?第二個是服務恢復後,會不會出現宕機再起的服務需要慢慢恢復權重,直到一定值後才可以分配到?
使用自己編寫的平滑加權輪詢演演算法,結合執行緒池和Socket 網路程式設計等,實現了反向代理叢集服務的平滑分配,並通過降權/提權實現宕機服務的”剔除“和緩衝恢復。
到此這篇關於通過Java實現反向代理叢集服務的平滑分配的文章就介紹到這了,更多相關Java叢集服務平滑分配內容請搜尋it145.com以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大家以後多多支援it145.com!
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