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Redis实现高效的负载均衡算法

article 2025/3/1 3:50:58

1. Redis存储设计

我们需要在 Redis 中存储以下信息：

配置列表（List<Config>）：存储所有配置项。
总权重：存储所有配置的总权重。
当前轮询状态：存储当前的轮询状态（如当前随机值或索引）。

2. 实现加权轮询

以下是改进后的代码，使用 Redis 来存储和管理状态。

WeightedConfigSelector

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.stereotype.Service;

import java.util.List;
import java.util.Random;

@Service
public class WeightedConfigSelector {

    @Autowired
    private RedisTemplate<String, Object> redisTemplate;

    @Autowired
    private NebulaProperties nebulaProperties;

    private static final String CONFIG_LIST_KEY = "nebula:config_list";
    private static final String TOTAL_WEIGHT_KEY = "nebula:total_weight";

    /**
     * 初始化配置到 Redis 中
     */
    public void initialize() {
        List<NebulaProperties.Config> configs = nebulaProperties.getConfig();
        // 将配置列表存储到 Redis 中  
        redisTemplate.delete(CONFIG_LIST_KEY); // 清空旧数据  
        configs.forEach(config -> redisTemplate.opsForList().rightPush(CONFIG_LIST_KEY, config));

        // 计算总权重并存储  
        int totalWeight = configs.stream().mapToInt(NebulaProperties.Config::getWeight).sum();
        redisTemplate.opsForValue().set(TOTAL_WEIGHT_KEY, totalWeight);
    }

    /**
     * 根据权重从 Redis 中选择配置
     */
    public NebulaProperties.Config selectConfig() {
        if (Boolean.FALSE.equals(redisTemplate.hasKey(CONFIG_LIST_KEY))) {
            initialize();
        }

        // 获取总权重  
        Integer totalWeight = (Integer) redisTemplate.opsForValue().get(TOTAL_WEIGHT_KEY);
        if (totalWeight == null || totalWeight == 0) {
            throw new RuntimeException("Total weight is zero or not initialized.");
        }

        // 随机生成一个值  
        int rand = new Random().nextInt(totalWeight);

        // 遍历配置列表，根据权重选择配置  
        List<Object> configList = redisTemplate.opsForList().range(CONFIG_LIST_KEY, 0, -1);
        if (configList == null || configList.isEmpty()) {
            throw new RuntimeException("No configs available in Redis.");
        }

        for (Object obj : configList) {
            NebulaProperties.Config config = (NebulaProperties.Config) obj;
            rand -= config.getWeight();
            if (rand < 0) {
                return config;
            }
        }

        return null; // 不应该到达这里  
    }
}

3. 控制器使用示例

在控制器中调用 WeightedConfigSelector 的 selectConfig 方法来获取加权选择的配置。

ConfigController

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

@RestController
public class ConfigController {

    @Autowired
    private WeightedConfigSelector weightedConfigSelector;

    @GetMapping("/getConfig")
    public NebulaProperties.Config getConfig() {
        return weightedConfigSelector.selectConfig();
    }
}