微服务-API网关-熔断降级

本文探讨了微服务架构中API网关的熔断和降级设计,旨在防止服务雪崩,实现故障隔离和优雅降级。文章讨论了熔断器的运行形态,建议以插件形式运行,并放置于调用侧。架构设计部分涉及流程分析、熔断器状态计算和粒度选择,提出在API接口级别进行熔断。同时,文章提到了数据库选型、降级机制以及熔断器的三种状态,并给出了故障恢复后的自动切换策略。

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介绍

在微服务架构中,各个服务之间往往是级联在一起的,一个服务发生故障时可能会造成以下灾难:

  • 服务依赖方调用超时,导致任务队列打满,引起链式反应,最终导致整个集群雪崩。
  • 服务依赖方调用返回失败,引起链式反应,最终导致整个集群不可用。

所以需要在微服务不可用时切断故障服务与其他服务的通讯。

熔断是对服务提供者说的,由于某些原因(比如网络不通、服务挂了、请求处理不过来)造成服务提供者不能提供服务时,服务提供者就需要切断和服务调用者的连接,不然就造成资源浪费或者队列打满,从而导致链式反应。

降级是对服务调用者来说的,当A服务调用B服务不通时,A服务就切断与B服务的通讯,同时采取降级措施,比如重试、返回空值,生成相应错误信息等。

设计目的

  • 隔离有故障的服务。
  • 停止复杂分布式系统中的级联故障。
  • 故障恢复后自动由隔离转为通行。
  • 在可能的情况下,后退并优雅地降级。
  • 启用近实时监视、警报和操作控制。

形态设计

以什么方式运行

我们应该以什么方式来运行熔断呢?微服务还是第三方库?

如果独立出来以微服务方式运行熔断器的话,有以下两方面问题:

  • 所有请求都要先通过熔断器服务,这样在网络IO上就是很大的开销,会造成网关整体性能的下降。

  • 不利于熔断状态的判断,比如由于队列满造成服务调用失败,这时就应该开启熔断器,但是如果熔断器是以微服务方式运行,这种情况就不好做。

所以最理想的方式是以三方库或者叫插件的方式来运行。

放在调用侧还是被调用侧

如果把熔断器放在被调用服务侧的话会有两方面的问题:

  • 依赖方需要和故障方通讯
### 微服务架构下的网关熔断降级配置 在微服务架构中,为了应对网络连接失败或降级等问题[^3],以及更好地管理大量松散耦合的服务节点之间的通信效率和稳定性[^2],通常会在服务网关层面实施熔断降级策略。 #### 使用Spring Cloud Gateway配合Resilience4j实现熔断降级 对于采用Java生态系统的项目来说,可以利用Spring Cloud Gateway作为API网关,并结合Resilience4j来设置熔断器。下面是一个具体的例子: 1. **引入依赖** 首先,在`pom.xml`文件里加入必要的Maven依赖项以便能够使用Spring Cloud Gateway和Resilience4j的功能: ```xml <dependency> <groupId>org.springframework.cloud</groupId> <artifactId>spring-cloud-starter-gateway</artifactId> </dependency> <!-- 添加resilience4j的支持 --> <dependency> <groupId>io.github.resilience4j</groupId> <artifactId>resilience4j-spring-boot2</artifactId> </dependency> ``` 2. **定义路由规则并启用熔断功能** 接着,在应用程序属性文件(application.yml)内指定要保护的目标服务路径及其对应的熔断参数: ```yaml spring: cloud: gateway: routes: - id: example_route_with_circuitbreaker uri: lb://example-service predicates: - Path=/api/** filters: - name: RequestRateLimiter args: redis-rate-limiter.replenishRate: 10 redis-rate-limiter.burstCapacity: 20 - name: CircuitBreaker args: name: fallbackcmd fallbackUri: forward:/fallback ``` 此段配置说明当请求匹配到特定URL模式时(`/api/**`)将会被转发给名为`example_service`的服务实例;同时启用了限流(RequestRateLimiter)和熔断(CircuitBreaker)两个过滤器。其中CircuitBreaker指定了一个备用处理逻辑(fallback),即如果目标服务不可达,则返回由本地控制器提供的响应数据(/fallback)。 3. **创建Fallback Controller** 最后一步是在工程内部编写用于处理异常情况的Controller类,它将在主叫方无法正常获取远程资源的情况下发挥作用: ```java @RestController public class FallbackController { @GetMapping("/fallback") public String handleFallback() { return "Service is temporarily unavailable."; } } ``` 以上就是一种典型的基于Spring Cloud Gateway和服务网格技术栈构建起来的具有自我修复能力的应用程序设计方案之一。通过这种方式不仅可以有效提高整个分布式系统的容错性和可用性水平,同时也简化了运维人员日常管理工作量。
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