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怎么通过Java实现反向代理集群服务的平滑分配

发表于：2025-01-22 作者：千家信息网编辑

千家信息网最后更新 2025年01月22日，本文小编为大家详细介绍"怎么通过Java实现反向代理集群服务的平滑分配"，内容详细，步骤清晰，细节处理妥当，希望这篇"怎么通过Java实现反向代理集群服务的平滑分配"文章能帮助大家解决疑惑，下面跟着小

千家信息网最后更新 2025年01月22日怎么通过Java实现反向代理集群服务的平滑分配

本文小编为大家详细介绍"怎么通过Java实现反向代理集群服务的平滑分配"，内容详细，步骤清晰，细节处理妥当，希望这篇"怎么通过Java实现反向代理集群服务的平滑分配"文章能帮助大家解决疑惑，下面跟着小编的思路慢慢深入，一起来学习新知识吧。

1.理解全过程

1.1.概述

需要具备的知识

Socket网络编程
反向代理的理解
平滑加权轮询算法的理解
线程池的理解

目的：实现Socket 集群服务的平滑加权轮询负载。

业务实现：客户端通过用户名来查询集群服务中的用户信息。

1.2.整个流程

客户端发起Socket请求给反向代理的Socket服务（客户端并不知道服务端是反向代理服务器）
反向代理服务器接收到Socket服务请求
线程池开启服务线程去处理请求
线程服务通过平滑加权轮询算法寻找当前权重最高的下游服务
通过负载均衡算法返回的服务节点信息来创建Socket请求
反向代理服务器使用客户端信息，发起Socket请求给下游服务
Socket集群服务节点收到Socket请求，查询用户信息，再将处理结果返回给反向代理服务器
反向代理服务器再将结果返回给客户端。

几个细节点

使用反向代理服务，对客户端无感，客户端并不知道具体访问了哪个真实服务器；
反向代理服务器每次访问下游服务失败时，就会降低该下游服务器器的有效权重；每次访问下游服务成功时，就会提高该下游服务器的有效权重（不超过配置的权重值）；
平滑加权轮询算法会对宕机服务降权和提权，起到"剔除"宕机服务和缓冲恢复宕机服务的效果；
反向代理服务器重启后，所有配置恢复为配置参数；
反向代理服务器使用线程池发布Socket服务，支持多个客户端同时请求同时分发。

2.代码实现

2.1.节点类

用于保存服务节点相关信息

package com.yty.proxy.lba;public class Node implements Comparable{    private String ip;    private Integer port;    private final Integer weight;    private Integer effectiveWeight;    private Integer currentWeight;    // 默认权重为：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，恢复有效权重1，不超过配置的起始权重    public void onInvokeSuccess(){        if(effectiveWeight < weight) effectiveWeight++;    }    // 每失败一次，有效权重减少1，无底线的减少    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 +                '}';    }}

2.2.代理配置类

一般都是放在配置文件中配置，然后读取指定key的配置文件信息来完成配置。模拟为了简单就直接写代码里了。

package com.yty.proxy;import com.yty.proxy.lba.Node;import java.util.ArrayList;import java.util.List;public class ProxyConfig {    private static List nodes = new ArrayList<>();    // 在配置文件中读取：节点集合信息。如果在同一台服务器测试，那就将ip配成一样    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 getProxyConfig(){        return nodes;    }}

2.3.负载均衡算法接口

package com.yty.proxy.lba;public interface Robin {    Node selectNode();}

2.4.平滑加权轮询算法

详细介绍可以阅读前两篇负载均衡算法的文章

package com.yty.proxy.lba;import com.yty.proxy.ProxyConfig;import java.util.List;/** * 加权轮询算法：平滑加权轮询算法 */public class WeightedRoundRobin implements Robin {    private static List nodes;    // 读取配置信息    static {        nodes = ProxyConfig.getProxyConfig();    }    /**     * 按照当前权重（currentWeight）最大值获取IP     * @return Node     */    public Node selectNode(){        if (nodes ==null || nodes.size()<=0) return null;        if (nodes.size() == 1)  return nodes.get(0);        // 权重之和        Integer totalWeight = 0;        for(Node node : nodes){            totalWeight += node.getEffectiveWeight();        }        synchronized (nodes){            // 选出当前权重最大的节点            Node nodeOfMaxWeight = null;            for (Node node : nodes) {                if (nodeOfMaxWeight == null)                    nodeOfMaxWeight = node;                else                    nodeOfMaxWeight = nodeOfMaxWeight.compareTo(node) > 0 ? nodeOfMaxWeight : node;            }            // 平滑负载均衡            nodeOfMaxWeight.setCurrentWeight(nodeOfMaxWeight.getCurrentWeight() - totalWeight);            nodes.forEach(node -> node.setCurrentWeight(node.getCurrentWeight()+node.getEffectiveWeight()));            return nodeOfMaxWeight;        }    }}

2.5.代理服务线程类

用于处理代理服务请求的线程类，不同请求创建不同线程来处理

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 {        // 代理接收客户端请求        byte[] proxyDataBytes =null;        proxyDataBytes = getData(proxyIn);        System.out.println("代理收到请求数据："+new String(proxyDataBytes));        if (proxyDataBytes == null){            proxyOut.write("请求内容异常".getBytes());        }        byte[] serverData = this.dispatcherService(proxyDataBytes);        // 代理响应客户端        assert serverData != null;        proxyOut.write(serverData);        proxySocket.shutdownOutput();        System.out.println("代理响应客户端数据："+new String(proxyDataBytes));    }    private byte[] dispatcherService(byte[] proxyDataBytes){        // 选择节点：发送请求和接收响应信息        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("真实服务端响应数据："+ new String(serverData));            node.onInvokeSuccess();//提权        } catch (IOException e) {            node.onInvokeFault();//降权            serverData = "代理的下游服务器异常".getBytes();        }        System.out.println("负载均衡到：" + node);        return serverData;    }    private byte[] getData(InputStream in) throws IOException {        List 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;i2.6.代理服务类
通过线程池来管理代理服务线程，不同的请求分发到不同线程处理。这里用的是newCachedThreadPool 线程池。
代理服务器在本地启动。这里也可以新建一个类来启动服务，这样可以启动多个代理服务，这里为了简单就直接在本类的main方法启动。可以对比后面的业务服务类，业务服务类就是这么起的，因为要放到不同的服务器启动业务服务。
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("开启代理服务……");        proxyServer.start();    }}
2.7.业务实体类
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 + '}';    }}
2.8.业务类
处理具体业务的类，通过用户名称简单获取信息
package com.yty.proxy.server;import java.util.ArrayList;import java.util.List;public class MyUserService {    private static List list = new ArrayList<>();    static{        list.add(new MyUser("张三",18));        list.add(new MyUser("张三丰",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;    }}
2.9.业务服务线程类
用于处理业务服务请求的线程类，不同请求创建不同线程来处理
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 {        // 接收客户端请求        byte[] dataBytes =null;        dataBytes = getData(serverIn);        if (dataBytes == null){            serverOut.write("请求内容异常".getBytes());        }        String username = new String(dataBytes);        System.out.println("收到请求数据："+username);        // 具体业务代码        MyUserService myUserService = new MyUserService();        MyUser user = myUserService.findByUsername(new String(dataBytes));        String serverData = "没有查询到用户" + username + "的数据";        if(user!=null){            serverData = user.toString();            serverOut.write(user.toString().getBytes());        }        System.out.println("响应客户端数据：" + serverData);    }    private byte[] getData(InputStream in) throws IOException {        List 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;i2.10.业务服务类
通过线程池来管理业务服务线程，不同的请求分发到不同线程处理。这里用的也是newCachedThreadPool 线程池。
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();        }    }}
2.11.启动三个业务服务(服务集群)
本次测试是分在两台服务器测试，1台【192.168.233.100】、另外都是本地【127.0.0.1】。如果觉得麻烦，那就都配成本地【127.0.0.1】，然后起服务都在本地起。
服务1：在IP为192.168.233.100 的服务器启动
package com.yty.proxy.test;import com.yty.proxy.server.SocketServer;public class StartServer1 {    public static void main(String[] args) {        System.out.println("开启后端服务8001……");        new SocketServer(8001).start();    }}
服务2：在本地服务器启动
package com.yty.proxy.test;import com.yty.proxy.server.SocketServer;public class StartServer2 {    public static void main(String[] args) {        System.out.println("开启后端服务8002……");        new SocketServer(8002).start();    }}
服务3：在本地服务器启动
package com.yty.proxy.test;import com.yty.proxy.server.SocketServer;public class StartServer3 {    public static void main(String[] args) {        System.out.println("开启后端服务8003……");        new SocketServer(8003).start();    }}
2.12.客户端
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();        // 发送数据        out.write("小白".getBytes());        out.flush();        socket.shutdownOutput();        // 读取数据        byte[] data = new Client().getData(in);        System.out.println("响应数据："+new String(data));        out.close();    }    private byte[] getData(InputStream in) throws IOException {        BufferedInputStream bin = new BufferedInputStream(in);        List 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;i3.开始测试
3.1.启动所有服务
在代理配置类（ProxyConfig）中指定的服务器启动三个业务服务；
在你喜欢的服务器中启动代理服务（ProxyServer），这里在本地启动【127.0.0.1】；
客户端在本地测试咯（IP必须是代理服务器的IP，这里测试的代理服务器IP是【127.0.0.1】。
所有服务启动后的截图：
3.2.客户端发起第一次请求
正常命中权重最高的节点2服务：节点信息在代理服务器中打印出来了【127.0.0.1、8002】。这些日志信息正常情况是写入到日志文件，这里只在控制台打印出来。
3.3.客户端发起第二次请求
改了用户名再请求试试，发现忘记打印请求数据了……
第二次命中节点3服务，跟平滑加权算法预定的结果一样。
3.4.客户端发起第三次请求
这次命中了节点2：192.168.233.100，8001的服务。到此可以看到平滑加权轮询算法正常运作中。
3.5.客户端发起第四次请求（测试降权）
通过平滑加权轮询算法运算，我们知道这次肯定命中节点2服务。所以，在发起请求前，先关闭节点2服务，再由客户端发起请求。
细心的应该发现，有效权重没变小啊，是不是降权有问题？
其实不是，是打印信息的位置没放对……。要在下次访问才可以看到上一次的降权结果，额，有点呆（上面的代码我已经改了）。
3.6.客户端发起第N次请求（测试提权）
先把宕机的服务启动起来，然后多测试几次，看看测试结果。可以看到，权重降低后又提起来了，说明测试提权成功。
还有两个点没测：第一个是一直降权后，会不会出现宕机的服务不再分配到？这就起到"剔除"宕机服务的效果？第二个是服务恢复后，会不会出现宕机再起的服务需要慢慢恢复权重，直到一定值后才可以分配到？
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