Spring cloud - Hystrix服务限流、熔断及降级

Hystrix的作用

Hystrix的主要作用是在微服务环境下防止服务雪崩，确保服务弹性及可用性。

具体来说，Hystrix可以实现：

1. 服务降级：通过fallback实现服务不可达情况下的服务降级作用。
2. 熔断：服务不可达的情况下在设定时间窗口范围内熔断服务，快速fallback。
3. 限流：通过信号量或线程池的模式实现限流，确保服务在流量高峰时的可用性。

Hystrix服务降级

前面文章我们已经分析过，通过@HystrixCommand注解实现服务降级：

@HystrixCommand(fallbackMethod = "fallback",commandProperties = {
            @HystrixProperty(name = "execution.isolation.thread.timeoutInMilliseconds", value = "5000")
    })

@HystrixProperty之execution.isolation.thread.timeoutInMilliseconds：指定Hystrix的服务超时判定时长，超过该时长则认为服务调用失败
fallbackMethod：服务调用超时或发生异常的情况下的fallback替代方法，也就是降级后的服务。

Hystrix熔断

官网熔断流程图：

熔断机制的含义是，在服务不可用的情况下，除了fallback提供服务降级之外，如果失败的调用达到设定的条件后，会触发断路开关打开，断路开关打开后，后续对失败服务的请求会被直接fallback，直到断路开关状态变更为半开半闭或闭合。

可以发现熔断的概念和电路保险熔断的概念一样：当电路中某一电器工作不正常后，会自动熔断保险丝断开电路，起到对该电器以及电路的保护，直到电器恢复正常后重新焊接保险丝后，电路才会正常工作。

Hystrix断路开关的状态：

1. 闭合：默认为闭合状态，可以对服务正常调用。
2. 打开：服务调用失败达到设定的阈值后打开，一定时间范围（MTTR 平均故障处理时间）内不会调用服务。打开时长达到MTTR设置的时间后，切换到半熔断状态（半开半闭）。
3. 半开半闭：半熔断状态，此状态下允许请求访问服务一次，如果访问成功则关闭断路器，否则再次打开断路器。

默认情况下Hystrix的断路开关处于闭合状态，触发断路开关打开的条件是：在设定时间窗口范围内、请求次数达到设置次数、错误调用达到一定比例。

Hystrix断路器设置：

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

断路器的重要参数：
circuitBreaker.sleepWindowInMilliseconds：时间窗口期
circuitBreaker.requestVolumeThreshold：请求次数
circuitBreaker.errorThresholdPercentage：请求失败的比例
circuitBreaker.circuitBreakerSleepWindowInMilliseconds：故障恢复时长。断路器打开状态下、本参数设置的时间窗口范围内的请求直接被fallback，之后的一次请求会被放行访问服务。如果访问成功则关闭断路器，否则再次打开断路器。

以上设置的含义是：在10秒的时间范围内，请求次数达到10次，并且请求失败的比例达到60%，则打开断路开关。

以上配置下，如果在10秒内连续请求某服务10次、错误6次，则打开断路器。

Hystrix限流

Hystrix提供两种方式的限流：

1. 线程池
2. 信号量

线程池限流

Hystrix允许通过@HystrixCommand注解设置当前服务的线程池：

        @HystrixCommand(
        groupKey="threadA",
        threadPoolKey="threadA",
        threadPoolProperties = {
                @HystrixProperty(name = "coreSize", value = "20"),
                @HystrixProperty(name = "maximumSize", value = "30"),
                @HystrixProperty(name = "maxQueueSize", value = "20"),
                @HystrixProperty(name =  "keepAliveTimeMinutes", value = "2")
        },commandProperties = {
        @HystrixProperty(name = "execution.isolation.strategy",value = "THREAD")

每一服务的线程池单独设置、互不影响。

参数：

1. “execution.isolation.strategy”：设置为“THREAD”指定限流方式为线程池。
2. coreSize：线程池核心线程数。
3. maximumSize：线程池最大线程数。
4. maxQueueSize：最大队列数。
5. keepAliveTimeMinutes：空闲线程最大存活时长。

采用线程池的方式可以实现有效限流，当并发请求大于maximumSize后，如果队列已满则立即fallback，否则请求会进入到队列排队等待线程释放后再执行。所以，在线程池控制下，并发请求数不会超过maximumSize。

信号量

@HystrixCommand(
        fallbackMethod = "fallback",
        commandProperties = {
                @HystrixProperty(name = "execution.isolation.semaphore.maxConcurrentRequests",value = "100"),
                @HystrixProperty(name = "execution.isolation.strategy", value = "SEMAPHORE"),
                @HystrixProperty(name = "execution.isolation.thread.timeoutInMilliseconds", value = "10000")
              }
         )

参数

1. execution.isolation.strategy：SEMAPHORE通过信号量方式隔离
2. maxConcurrentRequests：最大并发请求数