微服务熔断与隔离

为什么需要做服务隔离与熔断

        微服务是当前业界的一个趋势，其原理是将职责单一的功能独立化成子服务，一个后台服务依赖多个微服务。假设某服务由30个微服务组成，每个微服务的可用性是99.99%，那么99.99%的30次方≈99.7%，也就是说有0.3%的请求会失败，若有一亿次请求则有300000次失败。

        微服务间通过RPC来进行数据交换，所以我们可以做一个假设：在IO型服务中，假设服务A依赖服务B和服务C，而B服务和C服务有可能继续依赖其他的服务，继续下去会使得调用链路过长，技术上称1->N扇出。如果在A的链路上某个或几个被调用的子服务不可用或延迟较高，则会导致调用A服务的请求被堵住，堵住的请求会消耗占用掉系统的线程、io等资源，当该类请求越来越多，占用的计算机资源越来越多的时候，会导致系统瓶颈出现，造成其他的请求同样不可用，最终导致业务系统崩溃，又称：雪崩效应。

解决或缓解服务雪崩的方案

一般情况对于服务依赖的保护主要有3中解决方案：

（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，不在继续调用目标服务，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，当某个小岛被火少光了，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。

熔断设计

        熔断的设计主要参考了hystrix的做法。其中最重要的是三个模块：熔断请求判断算法、熔断恢复机制、熔断报警

      （1）熔断请求判断机制算法：使用无锁循环队列计数，每个熔断器默认维护10个bucket，每1秒一个bucket，每个blucket记录请求的成功、失败、超时、拒绝的状态，默认错误超过50%且10秒内超过20个请求进行中断拦截。

      （2）熔断恢复：对于被熔断的请求，每隔5s允许部分请求通过，若请求都是健康的（RT<250ms）则对请求健康恢复。

      （3）熔断报警：对于熔断的请求打日志，异常请求超过某些设定则报警

超时机制设计

        超时分两种，一种是请求的等待超时，一种是请求运行超时。

       等待超时：在任务入队列时设置任务入队列时间，并判断队头的任务入队列时间是否大于超时时间，超过则丢弃任务。

       运行超时：直接可使用线程池提供的get方法。

参考

       1、Hystrix官方文档：https://github.com/Netflix/Hystrix/wiki

       2、Hystrix使用与分析：http://hot66hot.iteye.com/blog/2155036