云原生微服务 Spring Cloud Hystrix 降级、熔断实战应用

系列文章目录

第一章 Java线程池技术应用
第二章 CountDownLatch和Semaphone的应用
第三章 Spring Cloud 简介
第四章 Spring Cloud Netflix 之 Eureka
第五章 Spring Cloud Netflix 之 Ribbon
第六章 Spring Cloud 之 OpenFeign
第七章 Spring Cloud 之 GateWay
第八章 Spring Cloud Netflix 之 Hystrix

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前言

多个微服务之间调用的时候，假如微服务A调用微服务B和微服务C，微服务B和微服务C又调用其他的微服务，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的时间过长或者不可用，对微服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，即"雪崩效应"。


这时就需要一个组件（hytrix），来保证微服务出现故障时，不会导致整个系统出现雪崩效应，以提高分布式系统弹性。

1、Hystrix概念

• Hystrix是一个用于处理分布式系统的延迟和容错的开源库，可以保证一个服务出现故障时，不会导致整个系统出现雪崩效应，以提高分布式系统弹性；
• 作为“断路器”，在一个服务出现故障时，可以通过短路器监控，返回一个可以处理的响应结果，保证服务调用线程不会长时间被占用，避免故障蔓延

2、Hystrix作用

2.1、服务降级

当某个服务单元发生故障后，通过断路器的故障监控，向调用方法返回一个服务预期的、可处理的备选响应，而不是长时间的等待或者抛出调用方法无法处理的异常，避免了故障在分布式系统中的蔓延。

2.2、服务熔断

当某个服务单元发生故障后，通过断路器的故障监控，直接返回一个预设的失败响应，而不是长时间的等待或者抛出调用方法无法处理的异常，避免了故障在分布式系统中的蔓延。

3、案例

3.1、服务提供端降级

3.1.1、修改pom.xml配置依赖

<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloudgroupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-hystrixartifactId>
    <version>2.2.10.RELEASEversion>
dependency>

3.1.2、在微服务方法上添加降级注解代码

//超过3秒钟降级到userInfoListFallBack
@HystrixCommand(fallbackMethod = "userInfoListFallBack",commandProperties = {@HystrixProperty(name = "execution.isolation.thread.timeoutInMilliseconds"
        ,value = "3000")})

• 参数 fallbackMethod 属性用于指定降级方法。
• 参数 execution.isolation.thread.timeoutInMilliseconds 用于设置自身调用超时时间的峰值，峰值内可以正常运行，否则执行降级方法

3.1.3、在启动类加上注解

@EnableHystrix

3.2、消费端降级

3.2.1、修改pom.xml配置依赖

<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloudgroupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-hystrixartifactId>
    <version>2.2.10.RELEASEversion>
dependency>

3.2.2、修改application.yml配置

hystrix:
  command:
    default:
      execution:
        isolation:
          thread:
            timeoutInMilliseconds: 3000

3.2.3、在消费端方法上添加代码

@HystrixCommand(fallbackMethod = "fallbackMethod")

3.2.4、在消费端启动类上加上注解

@EnableHystrix

3.3、全局降级

@RestController
@RequestMapping("/user")
@DefaultProperties(defaultFallback = "globalFallback")
@Slf4j
public class UserConsumer {
	@GetMapping("/userInfoList")
	@HystrixCommand
	public List<UserInfo> userInfoList(){
	}
}

3.4、解耦降级

不管是业务方法指定的降级方法还是全局降级方法，它们都必须和业务方法在同一个类中才能生效，业务逻辑与降级逻辑耦合度极高。

3.4.1、修改application.yml

feign:
#  hystrix:
#    enabled: true
  circuitbreaker:
    enabled: true

3.4.2、在方法上修改

@FeignClient(value = "USER-SERVICE",fallback = UserServiceFallBack.class)

public class UserServiceFallBack implements UserService{

3.5、服务熔断

熔断机制是为了应对雪崩效应而出现的一种微服务链路保护机制。
在熔断机制中涉及了三种熔断状态：

• 熔断关闭状态（Closed）：当服务访问正常时，熔断器处于关闭状态，服务调用方可以正常地对服务进行调用。
• 熔断开启状态（Open）：默认情况下，在固定时间内接口调用出错比率达到一个阈值（例如 50%），熔断器会进入熔断开启状态。进入熔断状态后，后续对该服务的调用都会被切断，熔断器会执行本地的降级（FallBack）方法。
• 半熔断状态（Half-Open）： 在熔断开启一段时间之后，熔断器会进入半熔断状态。在半熔断状态下，熔断器会尝试恢复服务调用方对服务的调用，允许部分请求调用该服务，并监控其调用成功率。如果成功率达到预期，则说明服务已恢复正常，熔断器进入关闭状态；如果成功率仍旧很低，则重新进入熔断开启状态。
  

3.5.1、Hystrix 实现服务熔断的步骤

• 当服务的调用出错率达到或超过 Hystix 规定的比率（默认为 50%）后，熔断器进入熔断开启状态。
• 熔断器进入熔断开启状态后，Hystrix 会启动一个休眠时间窗，在这个时间窗内，该服务的降级逻辑会临时充当业务主逻辑，而原来的业务主逻辑不可用。
• 当有请求再次调用该服务时，会直接调用降级逻辑快速地返回失败响应，以避免系统雪崩。
• 当休眠时间窗到期后，Hystrix 会进入半熔断转态，允许部分请求对服务原来的主业务逻辑进行调用，并监控其调用成功率。
• 如果调用成功率达到预期，则说明服务已恢复正常，Hystrix 进入熔断关闭状态，服务原来的主业务逻辑恢复；否则 Hystrix 重新进入熔断开启状态，休眠时间窗口重新计时，继续重复第 2 到第 5 步。

参数	描述
metrics.rollingStats.timeInMilliseconds	统计时间窗。
circuitBreaker.sleepWindowInMilliseconds	休眠时间窗，熔断开启状态持续一段时间后，熔断器会自动进入半熔断状态，这段时间就被称为休眠窗口期。
circuitBreaker.requestVolumeThreshold	请求总数阀值。 在统计时间窗内，请求总数必须到达一定的数量级，Hystrix 才可能会将熔断器打开进入熔断开启转态，而这个请求数量级就是 请求总数阀值。Hystrix 请求总数阈值默认为 20，这就意味着在统计时间窗内，如果服务调用次数不足 20 次，即使所有的请求都调用出错，熔断器也不会打开。
circuitBreaker.errorThresholdPercentage	错误百分比阈值。 当请求总数在统计时间窗内超过了请求总数阀值，且请求调用出错率超过一定的比例，熔断器才会打开进入熔断开启转态，而这个比例就是错误百分比阈值。错误百分比阈值设置为 50，就表示错误百分比为 50%，如果服务发生了 30 次调用，其中有 15 次发生了错误，即超过了 50% 的错误百分比，这时候将熔断器就会打开。

3.5.2、实例

@HystrixCommand(fallbackMethod = "paymentCircuitBreaker_fallback",commandProperties = {
        @HystrixProperty(name = "circuitBreaker.enabled",value = "true"),// 是否开启断路器
        @HystrixProperty(name = "metrics.rollingStats.timeInMilliseconds",value = "10000")//时间窗口10秒
        @HystrixProperty(name = "circuitBreaker.requestVolumeThreshold",value = "10"),// 请求次数
        @HystrixProperty(name = "circuitBreaker.sleepWindowInMilliseconds",value = "30000"), // 时间窗口期
        @HystrixProperty(name = "circuitBreaker.errorThresholdPercentage",value = "60"),// 失败率达到多少后跳闸
})

public interface UserService {
    public String paymentCircuitBreaker(@PathVariable("id") Integer id);
}

@Service
public class UserServiceImpl implements UserService {
    @Override
    @HystrixCommand(fallbackMethod = "paymentCircuitBreakerFallback",commandProperties = {
            @HystrixProperty(name = "circuitBreaker.enabled",value = "true"),// 是否开启断路器
            @HystrixProperty(name = HystrixPropertiesManager.METRICS_ROLLING_STATS_TIME_IN_MILLISECONDS,value = "10000"),
            @HystrixProperty(name = HystrixPropertiesManager.CIRCUIT_BREAKER_REQUEST_VOLUME_THRESHOLD,value = "10"),// 请求次数
            @HystrixProperty(name = "circuitBreaker.sleepWindowInMilliseconds",value = "30000"), // 时间窗口期
            @HystrixProperty(name = "circuitBreaker.errorThresholdPercentage",value = "60"),// 失败率达到多少后跳闸
    })
    public String paymentCircuitBreaker(Integer id) {
        if(id < 0)        {
            throw new RuntimeException("******id 不能负数");
        }
        String serialNumber = UUID.randomUUID().toString();
        return Thread.currentThread().getName()+"\t"+"调用成功，流水号: " + serialNumber;
    }
    
    public String paymentCircuitBreakerFallback(@PathVariable("id") Integer id) {
        return "id 不能负数，请稍后再试，/(ㄒoㄒ)/~~   id: " +id;
    }
}

总结

Hystrix是Netflix开源的一个用于处理分布式系统的延迟和容错的库，通过资源隔离、服务降级和熔断等方法，提高分布式系统的可用性和稳定性。在本章节中， 介绍了Hystrix具体方法上熔断、全局熔断案例，通过实战演练让大家更容易理解Hystrix断路器的作用。