.NET微服务架构指南：实现断路器模式提升应用弹性

最新推荐文章于 2025-06-21 13:42:22 发布

廉娴鹃Everett

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.NET微服务架构指南：实现断路器模式提升应用弹性

docs This repository contains .NET Documentation. 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/docs2/docs

断路器模式概述

在分布式系统中，服务间通信失败是常态而非例外。断路器模式（Circuit Breaker Pattern）是一种重要的容错机制，它类似于家庭电路中的保险丝——当系统检测到连续故障达到阈值时，会自动"熔断"服务调用，防止故障扩散引发雪崩效应。

为什么需要断路器

在微服务架构中，服务依赖关系复杂，一个服务的故障可能导致级联失败：

瞬时故障：网络抖动、服务短暂不可用等，可通过重试机制解决
持续性故障：服务完全宕机、严重性能问题等，持续重试只会加重系统负担

传统重试模式在遇到持续性故障时会产生反效果：

客户端不断重试失败请求
服务端负载不降反增
最终可能导致整个系统瘫痪

.NET中的断路器实现

核心组件

Polly库：.NET生态中最流行的弹性策略库
IHttpClientFactory：.NET Core提供的HTTP客户端工厂

基础实现步骤

// 1. 定义断路器策略
static IAsyncPolicy<HttpResponseMessage> GetCircuitBreakerPolicy()
{
    return HttpPolicyExtensions
        .HandleTransientHttpError()
        .CircuitBreakerAsync(
            handledEventsAllowedBeforeBreaking: 5,  // 连续5次故障后熔断
            durationOfBreak: TimeSpan.FromSeconds(30)  // 熔断30秒
        );
}

// 2. 注册到HttpClient
builder.Services.AddHttpClient<IMyService, MyService>()
    .AddPolicyHandler(GetRetryPolicy())  // 先添加重试策略
    .AddPolicyHandler(GetCircuitBreakerPolicy());  // 再添加断路器策略

策略参数详解

handledEventsAllowedBeforeBreaking：熔断前允许的连续故障次数
durationOfBreak：熔断持续时间
onBreak：熔断时触发的回调
onReset：电路恢复时触发的回调
onHalfOpen：半开状态时触发的回调

断路器状态机

断路器有三种核心状态：

Closed（闭合）：正常状态，所有请求直接通过
Open（断开）：熔断状态，所有请求立即失败
Half-Open（半开）：尝试恢复状态，允许少量请求通过测试

stateDiagram
    [*] --> Closed
    Closed --> Open: 故障次数达到阈值
    Open --> HalfOpen: 经过熔断时间
    HalfOpen --> Closed: 测试请求成功
    HalfOpen --> Open: 测试请求失败

实际应用场景

电商系统案例

在eShopOnContainers示例中，购物车服务可能遇到以下情况：

数据库启动慢：SQL Server容器初始化期间
服务不可用：部署或扩展过程中
网络分区：Kubernetes集群节点间通信问题

测试断路器

模拟故障中间件：

app.MapGet("/failing", () => "状态检查");
app.MapGet("/failing/enable", () => { middlewareEnabled = true; });
app.MapGet("/failing/disable", () => { middlewareEnabled = false; });

客户端处理：

try
{
    var response = await _httpClient.GetAsync("basket/api");
    // 正常处理
}
catch (BrokenCircuitException)
{
    // 显示友好错误信息
    TempData["Error"] = "服务暂时不可用，请稍后重试";
}

高级主题

与重试模式配合

正确顺序应该是：

先应用重试策略处理瞬时故障
再应用断路器策略防止持续故障

.AddPolicyHandler(GetRetryPolicy())
.AddPolicyHandler(GetCircuitBreakerPolicy())

熔断后的降级策略

当断路器打开时，可提供备选方案：

返回缓存数据
使用简化版服务
提供友好的用户界面提示

var result = await Policy<HttpResponseMessage>
    .Handle<BrokenCircuitException>()
    .FallbackAsync(backupResponse)
    .ExecuteAsync(() => client.GetAsync("api/values"));