SpringCloud（4）Hystrix断路器

其他 2020-03-30 09:39:02 阅读次数: 0

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一 分布式系统面临的问题

复杂分布式体系结构中的应用程序有数十个依赖关系，每个依赖关系在某些时候将不可避免地失败。
在这里插入图片描述

服务雪崩

多个微服务之间调用的时候，假设微服务A调用微服务B和微服务C，微服务B和微服务C又调用其它的微服务，这就是所谓的“扇出”。如果扇出的链路上某个微服务的调用响应时间过长或者不可用，对微服务A的调用就会占用越来越多的系统资源，进而引起系统崩溃，所谓的“雪崩效应”.

对于高流量的应用来说，单一的后端依赖可能会导致所有服务器上的所有资源都在几秒钟内饱和。比失败更糟糕的是，这些应用程序还可能导致服务之间的延迟增加，备份队列，线程和其他系统资源紧张，导致整个系统发生更多的级联故障。这些都表示需要对故障和延迟进行隔离和管理，以便单个依赖关系的失败，不能取消整个应用程序或系统。

服务依赖的保护的3种解决方案

（1）熔断模式：这种模式主要是参考电路熔断，如果一条线路电压过高，保险丝会熔断，防止火灾。放到我们的系统中，如果某个目标服务调用慢或者有大量超时，此时，熔断该服务的调用，对于后续调用请求，不再继续调用目标服务，直接返回!!!，快速释放资源。如果目标服务情况好转则恢复调用。

（2）隔离模式：这种模式就像对系统请求按类型划分成一个个小岛的一样，当某个小岛被火烧光了，不会影响到其他的小岛。例如可以对不同类型的请求使用线程池来资源隔离，每种类型的请求互不影响，如果一种类型的请求线程资源耗尽，则对后续的该类型请求直接返回!!!，不再调用后续资源。这种模式使用场景非常多，例如将一个服务拆开，对于重要的服务使用单独服务器来部署，再或者公司最近推广的多中心。

（3）限流模式：上述的熔断模式和隔离模式都属于出错后的容错处理机制，而限流模式则可以称为预防模式。限流模式主要是提前对各个类型的请求设置最高的QPS阈值，若高于设置的阈值则对该请求直接返回!!!，不再调用后续资源。这种模式不能解决服务依赖的问题，只能解决系统整体资源分配问题，因为没有被限流的请求依然有可能造成雪崩效应。

小结
反正最后的解决办法都是直接返回！！！.熔断有点像监控服务的状态，隔离是给每个服务固定资源，限流就是顾名思义：限制QPS

二 简介

https://github.com/Netflix/Hystrix/wiki/How-To-Use

熔断机制是应对雪崩效应的一种微服务链路保护机制。
当扇出链路的某个微服务不可用或者响应时间太长时，会进行服务的降级，进而熔断该节点微服务的调用，快速返回"错误"的响应信息。当检测到该节点微服务调用响应正常后恢复调用链路。在SpringCloud框架里熔断机制通过Hystrix实现。Hystrix会监控微服务间调用的状况，当失败的调用到一定阈值，缺省是5秒内20次调用失败就会启动熔断机制。熔断机制的注解是@HystrixCommand。
在这里插入图片描述
请求熔断与服务降级是两个概念，但一般一起使用

设计原则

  1. 防止单个服务的故障，耗尽整个系统服务的容器（比如tomcat）的线程资源，避免分布式环境里大量级联失败。通过第三方客户端访问（通常是通过网络）依赖服务出现失败、拒绝、超时或短路时执行回退逻辑

  2. 用快速失败代替排队(每个依赖服务维护一个小的线程池或信号量，当线程池满或信号量满，会立即拒绝服务而不会排队等待)和优雅的服务降级；当依赖服务失效后又恢复正常，快速恢复

  3. 提供接近实时的监控和警报，从而能够快速发现故障和修复。监控信息包括请求成功，失败（客户端抛出的异常），超时和线程拒绝。如果访问依赖服务的错误百分比超过阈值,断路器会跳闸，此时服务会在一段时间内停止对特定服务的所有请求

  4. 将所有请求外部系统（或请求依赖服务）封装到HystrixCommand或HystrixObservableCommand对象中，然后这些请求在一个独立的线程中执行。使用隔离技术来限制任何一个依赖的失败对系统的影响。每个依赖服务维护一个小的线程池（或信号量），当线程池满或信号量满，会立即拒绝服务而不会排队等待

特性

  1. 请求熔断： 当Hystrix Command请求后端服务失败数量超过一定比例(默认50%), 断路器会切换到开路状态(Open). 这时所有请求会直接失败而不会发送到后端服务. 断路器保持在开路状态一段时间后(默认5秒), 自动切换到半开路状态(HALF-OPEN).
    这时会判断下一次请求的返回情况, 如果请求成功, 断路器切回闭路状态(CLOSED), 否则重新切换到开路状态(OPEN). Hystrix的断路器就像我们家庭电路中的保险丝, 一旦后端服务不可用, 断路器会直接切断请求链, 避免发送大量无效请求影响系统吞吐量, 并且断路器有自我检测并恢复的能力.

  2. 服务降级：Fallback相当于是降级操作. 对于查询操作, 我们可以实现一个fallback方法, 当请求后端服务出现异常的时候, 可以使用fallback方法返回的值. fallback方法的返回值一般是设置的默认值或者来自缓存.告知后面的请求服务不可用了，不要再来了。

  3. 依赖隔离(采用舱壁模式，Docker就是舱壁模式的一种)：在Hystrix中, 主要通过线程池来实现资源隔离. 通常在使用的时候我们会根据调用的远程服务划分出多个线程池.比如说，一个服务调用两外两个服务，你如果调用两个服务都用一个线程池，那么如果一个服务卡在哪里，资源没被释放
    后面的请求又来了，导致后面的请求都卡在哪里等待，导致你依赖的A服务把你卡在哪里，耗尽了资源，也导致了你另外一个B服务也不可用了。这时如果依赖隔离，某一个服务调用A B两个服务，如果这时我有100个线程可用，我给A服务分配50个，给B服务分配50个，这样就算A服务挂了，我的B服务依然可以用。

  4. 请求缓存：比如一个请求过来请求我userId=1的数据，你后面的请求也过来请求同样的数据，这时我不会继续走原来的那条请求链路了，而是把第一次请求缓存过了，把第一次的请求结果返回给后面的请求。

  5. 请求合并：我依赖于某一个服务，我要调用N次，比如说查数据库的时候，我发了N条请求发了N条SQL然后拿到一堆结果，这时候我们可以把多个请求合并成一个请求，发送一个查询多条数据的SQL的请求，这样我们只需查询一次数据库，提升了效率。
    在这里插入图片描述

流程说明

1: 每次调用创建一个新的HystrixCommand,把依赖调用封装在run()方法中.
　　2: 执行execute()/queue做同步或异步调用.
　　4:判断熔断器(circuit-breaker)是否打开,如果打开跳到步骤8,进行降级策略,如果关闭进入步骤5.
　　5:判断线程池/队列/信号量是否跑满，如果跑满进入降级步骤8,否则继续后续步骤6.
　　6:调用HystrixCommand的run方法.运行依赖逻辑
　　6a:依赖逻辑调用超时,进入步骤8.
　　7:判断逻辑是否调用成功
　　7a:返回成功调用结果
　　7b:调用出错，进入步骤8.
　　8:计算熔断器状态,所有的运行状态(成功, 失败, 拒绝,超时)上报给熔断器，用于统计从而判断熔断器状态.
　　9:getFallback()降级逻辑.以下四种情况将触发getFallback调用：
　　　　(1):run()方法抛出非HystrixBadRequestException异常。
　　　　(2):run()方法调用超时
　　　　(3):熔断器开启拦截调用
　　　　(4):线程池/队列/信号量是否跑满
　　9a:没有实现getFallback的Command将直接抛出异常
　　9b:fallback降级逻辑调用成功直接返回
　　9c:降级逻辑调用失败抛出异常
　　10:返回执行成功结果

三 熔断demo

创建新项目

参考microservicecloud-provider-dept-8001，新建microservicecloud-provider-dept-hystrix-8001

  1. pom新增依赖
   <!--  hystrix -->
   <dependency>
     <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
     <artifactId>spring-cloud-starter-hystrix</artifactId>
   </dependency>
  1. yml调整eureka.instance.instance-id为microservicecloud-dept8001-hystrix

@HystrixCommand注解

注释在方法上，一旦调用服务方法失败并抛出了错误信息后，会自动调用@HystrixCommand标注好的fallbackMethod调用类中的指定方法

import java.util.List;

import com.netflix.hystrix.contrib.javanica.annotation.HystrixCommand;
import com.zyc.springcloud.entitys.Dept;
import com.zyc.springcloud.service.DeptService;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.*;


@RestController
public class DeptController
{
    @Autowired
    private DeptService service;

    @PostMapping(value="/dept/add1")
    public boolean add(@RequestBody Dept dept)
    {
        return service.add(dept);
    }

    @GetMapping(value="/dept/get/{id}")
    @HystrixCommand(fallbackMethod = "processHystrix_Get")
    public Dept get(@PathVariable("id") Long id)
    {
        Dept dept =  this.service.get(id);
        if(null == dept)
        {
            throw new RuntimeException("该ID："+id+"没有没有对应的信息");
        }
        return dept;

    }

    @GetMapping(value="/dept/list")
    public List<Dept> list()
    {
        return service.list();
    }


    public Dept processHystrix_Get(@PathVariable("id") Long id)
    {
        return new Dept().setDeptno(id)
                .setDname("该ID："+id+"没有没有对应的信息,null--@HystrixCommand")
                .setDb_source("no this database in MySQL");
    }



}

@EnableCircuitBreaker

启动类中加入@EnableCircuitBreaker注解，表示允许断路器


import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.cloud.client.circuitbreaker.EnableCircuitBreaker;
import org.springframework.cloud.netflix.eureka.EnableEurekaClient;

@SpringBootApplication
@EnableEurekaClient
@EnableCircuitBreaker
public class DeptProvider8001_Hystrix_App
{
    public static void main(String[] args)
    {
        SpringApplication.run(DeptProvider8001_Hystrix_App.class, args);
    }
}

这里的例子是写在服务提供端的，消费端也肯定可以使用Hystrix

四 异步调用

参考：SpringCloud实战3-Hystrix请求熔断与服务降级

五 Hystrix线程隔离&请求缓存&请求合并

参考：https://www.cnblogs.com/huangjuncong/p/9043844.html

上面看完了，对整体有些了解（似懂非懂），但细节上还不是很清楚。
请继续查看：Hystrix-request collapsing(请求合并)

说实话，我也没实际用过。只能后面用到了，再来深入研究。参考：Hystrix 线程 命令名称commandKey、分组groupKey以及线程池划分threadPoolKey

六 feign整合FallbackFactory

步骤

  1. 修改microservicecloud-api工程，根据已经有的DeptClientService接口新建一个实现了FallbackFactory接口的类DeptClientServiceFallbackFactory
package com.zyc.springcloud.service;

import java.util.List;

import com.zyc.springcloud.entitys.Dept;
import org.springframework.stereotype.Component;


import feign.hystrix.FallbackFactory;

@Component//不要忘记添加，不要忘记添加
public class DeptClientServiceFallbackFactory implements FallbackFactory<DeptClientService>
{
    @Override
    public DeptClientService create(Throwable throwable)
    {
        return new DeptClientService() {
            @Override
            public Dept get(long id)
            {
                return new Dept().setDeptno(id)
                        .setDname("该ID："+id+"没有没有对应的信息,Consumer客户端提供的降级信息,此刻服务Provider已经关闭")
                        .setDb_source("no this database in MySQL");
            }

            @Override
            public List<Dept> list()
            {
                return null;
            }

            @Override
            public boolean add(Dept dept)
            {
                return false;
            }
        };
    }
}
  1. 修改microservicecloud-api工程，DeptClientService接口在注解@FeignClient中添加fallbackFactory属性值
package com.zyc.springcloud.service;

import com.zyc.springcloud.entitys.Dept;
import org.springframework.cloud.netflix.feign.FeignClient;
import org.springframework.web.bind.annotation.PathVariable;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMethod;

import java.util.List;


@FeignClient(value = "MICROSERVICECLOUD-DEPT",fallbackFactory=DeptClientServiceFallbackFactory.class)
public interface DeptClientService
{
    @RequestMapping(value = "/dept/get/{id}",method = RequestMethod.GET)
    public Dept get(@PathVariable("id") long id);

    @RequestMapping(value = "/dept/list",method = RequestMethod.GET)
    public List<Dept> list();

    @RequestMapping(value = "/dept/add",method = RequestMethod.POST)
    public boolean add(Dept dept);
}
  1. yml开启配置
feign: 
  hystrix: 
    enabled: true

注意
这个降级是在客户端生效的,即microservicecloud-consumer-dept-feign来引入上面的改动。

六 服务监控

除了隔离依赖服务的调用以外，Hystrix还提供了准实时的调用监控（Hystrix Dashboard），Hystrix会持续地记录所有通过Hystrix发起的请求的执行信息，并以统计报表和图形的形式展示给用户，包括每秒执行多少请求多少成功，多少失败等。Netflix通过hystrix-metrics-event-stream项目实现了对以上指标的监控。Spring Cloud也提供了Hystrix Dashboard的整合，对监控内容转化成可视化界面。

实战

  1. 新建工程microservicecloud-consumer-hystrix-dashboard
  2. 添加依赖
<dependencies>
        <!-- 自己定义的api -->
        <dependency>
            <groupId>com.zyc.springcloud</groupId>
            <artifactId>microservicecloud-api</artifactId>
            <version>${project.version}</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
        </dependency>
        <!-- 修改后立即生效，热部署 -->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework</groupId>
            <artifactId>springloaded</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-devtools</artifactId>
        </dependency>
        <!-- Ribbon相关 -->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-eureka</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-ribbon</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-config</artifactId>
        </dependency>
        <!-- feign相关 -->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-feign</artifactId>
        </dependency>
        <!-- hystrix和 hystrix-dashboard相关-->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-hystrix</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-hystrix-dashboard</artifactId>
        </dependency>
    </dependencies>
  1. yml配置
server:
  port: 9001
  1. 创建主启动类
package com.zyc.springcloud;

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.cloud.netflix.hystrix.dashboard.EnableHystrixDashboard;

@SpringBootApplication
@EnableHystrixDashboard
public class DeptConsumer_DashBoard_App
{
    public static void main(String[] args)
    {
        SpringApplication.run(DeptConsumer_DashBoard_App.class,args);
    }
}
  1. 所有的服务提供端添加依赖
   <!-- actuator监控信息完善 -->
   <dependency>
     <groupId>org.springframework.boot</groupId>
     <artifactId>spring-boot-starter-actuator</artifactId>
   </dependency>
  1. 启动必要服务
    在这里插入图片描述
  2. 打开地址http://localhost:9001/hystrix，看到
    在这里插入图片描述
  3. 测试/查看提供端（被监控端）状况。接口：http://localhost:8001/dept/get/1和http://localhost:8001/hystrix.stream
  4. 多次刷新http://localhost:8001/dept/get/1，并在界面填写地址，点击monitor按钮
    在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

参考

  1. SpringCloud实战3-Hystrix请求熔断与服务降级
  2. 尚硅谷 2019最新 spring cloud开发
  3. github源码
ycCoding
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