熔断器Hystrix

最新推荐文章于 2023-07-30 15:40:34 发布

Hhy971107

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本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/weixin_44487309/article/details/104099250

Hystrix是Netflix开源的延迟和容错库，用于隔离远程服务调用，防止级联失败。本文介绍Hystrix如何通过服务降级、线程隔离和服务熔断等手段解决微服务架构中的雪崩问题。

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熔断器Hystrix

简介：

H有strix 在于英文的意思是好豪猪，它的logo看下面的图是一头豪猪，它在为服务系统中是一款提供保护机制的组件，和eureka一样也是netflix公司开发。

网站主页：https://github.com/Netflix/Hystrix/
在这里插入图片描述
那么Hystrix的作用是什么呢？具体要保护什么呢？
Hystrix是Netflix开源的一个延迟和容错库，用于隔离访问远程服务、第三方库，防止出现级联失败。

雪崩问题

微服务中，服务间调用关系错综复杂，一个请求，可能需要调用多个微服务接口才能实现，会形成非常复杂的调用链路：
在这里插入图片描述
如图，一次业务请求，需要调用A、P、H、I四个服务，这四个服务又可能调用其它服务。
如果此时，某个服务出现异常

例如：微服务I 发生异常，请求阻塞，用户请求就不会得到响应，则tomcat的这个线程不会释放，于是越来越多的用户请求到来，越来越多的线程会阻塞：
在这里插入图片描述
服务器支持的线程和并发数有限，请求一直阻塞，会导致服务器资源耗尽，从而导致所有其它服务都不可用，形成雪
崩效应。

这就好比，一个汽车生产线，生产不同的汽车，需要使用不同的零件，如果某个零件因为种种原因无法使用，那么就
会造成整台车无法装配，陷入等待零件的状态，直到零件到位，才能继续组装。此时如果有很多个车型都需要这个
零件，那么整个工厂都将陷入等待的状态，导致所有生产都陷入瘫痪。一个零件的波及范围不断扩大。

Hystrix解决雪崩问题的手段主要是服务降级，包括：

线程隔离
服务熔断

线程隔离&服务降级

原理

线程隔离示意图：
在这里插入图片描述
解读：

Hystrix为每个依赖服务调用分配一个晓得线程池，如果线程池已满调用将被立即拒绝，默认不采用排队，加速失败判定
用户的请求将不再直接访问服务，而是通过线程池中的空闲线程来访问服务，如果线程池已满，或者请求超时，则会进行降级处理，什么是服务降级？

服务降级：优先保证核心服务，而非核心服务不可用或弱可用。

用户的请求故障时，不会被阻塞，更不会无休止的等待或者看到系统崩溃，至少可以看到一个执行结果（例如返回友好的提示信息）。

服务降级虽然会导致请求失败，但是不会导致阻塞，而且最多会影响这个依赖服务对应的线程池中的资源，对其它服务没有响应。

触发Hystrix服务降级的情况：

线程池已满
请求超时

动手实践

引入依赖

在服务消费方来做服务降级的处理
在 consumer-demo 消费端系统的pom.xml文件添加如下依赖：

<dependency>
  <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
  <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-hystrix</artifactId>
</dependency>

开启熔断

在启动类 ConsumerApplication 上添加注解：@EnableCircuitBreaker

@SpringBootApplication
@EnableDiscoveryClient
@EnableCircuitBreaker
public class ConsumerApplication {
// ...
}

可以看到，我们类上的注解越来越多，在微服务中，经常会引入上面的三个注解，于是Spring就提供了一个组合注解：@SpringCloudApplication
在这里插入图片描述
因此，我们可以使用这个组合注解来代替之前的3个注解。

@SpringCloudApplication
public class ConsumerApplication {
  // ...
}

编写降级逻辑

当目标服务的调用出现故障，我们希望快速失败，给用户一个友好提示。因此需要提前编写好失败时的降级处理逻辑，要使用HystrixCommand来完成。

改造 consumer-demo\src\main\java\com\itheima\consumer\controller\ConsumerController.java
处理器类，如下

package com.itheima.consumer.controller;
import com.itheima.consumer.pojo.User;
import com.netflix.hystrix.contrib.javanica.annotation.HystrixCommand;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.cloud.client.ServiceInstance;
import org.springframework.cloud.client.discovery.DiscoveryClient;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.PathVariable;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
import org.springframework.web.client.RestTemplate;
import java.util.List;


@RestController
@RequestMapping("/consumer")
@Slf4j
public class ConsumerController {
  @Autowired
  private RestTemplate restTemplate;
  @Autowired
  private DiscoveryClient discoveryClient;
  @GetMapping("{id}")
  @HystrixCommand(fallbackMethod = "queryByIdFallback") //失败后调用的方法 失败的方法与本方法的返回值需要一致
  public String queryById(@PathVariable Long id){
    String url = "http://localhost:9091/user/" + id;
    //获取eureka中注册的user-service实例列表
    /*List<ServiceInstance> serviceInstanceList =
	discoveryClient.getInstances("user-service");
    ServiceInstance serviceInstance = serviceInstanceList.get(0);
     url = "http://" + serviceInstance.getHost() + ":" + serviceInstance.getPort()
	+ "/user/" + id;*/
    url = "http://user-service/user/" + id;
    return restTemplate.getForObject(url, String.class);
 	}
 
 
	 public String queryByIdFallback(Long id){ //参数需要和方法一致
	    log.error("查询用户信息失败。id：{}", id);
	    return "对不起，网络太拥挤了！";
	 }
}

要注意；因为熔断的降级逻辑方法必须跟正常逻辑方法保证：相同的参数列表和返回值声明。

失败逻辑中返回User对象没有太大意义，一般会返回友好提示。所以把queryById的方法改造为返回String，反正也是Json数据。这样失败逻辑中返回一个错误说明，会比较方便。

说明：
@HystrixCommand(fallbackMethod = “queryByIdFallBack”)：用来声明一个降级逻辑的方法

测试：

当 user-service 正常提供服务时，访问与以前一致。但是当将 user-service 停机时，会发现页面返回了降级处理信息：
在这里插入图片描述

默认的Fallback

刚才把fallback写在了某个业务方法上，如果这样的方法很多，那岂不是要写很多。所以可以把Fallback配置加在类上，实现默认fallback；

再次改造 consumer-demo\src\main\java\com\itheima\consumer\controller\ConsumerController.java

package com.itheima.consumer.controller;
import com.itheima.consumer.pojo.User;
import com.netflix.hystrix.contrib.javanica.annotation.DefaultProperties;
import com.netflix.hystrix.contrib.javanica.annotation.HystrixCommand;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.cloud.client.ServiceInstance;
import org.springframework.cloud.client.discovery.DiscoveryClient;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.PathVariable;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
import org.springframework.web.client.RestTemplate;
import java.util.List;
@RestController
@RequestMapping("/consumer")
@Slf4j
@DefaultProperties(defaultFallback = "defaultFallback")
public class ConsumerController {
  @Autowired
  private RestTemplate restTemplate;
  @Autowired
  private DiscoveryClient discoveryClient;
  @GetMapping("{id}")
  //@HystrixCommand(fallbackMethod = "queryByIdFallback")
  @HystrixCommand
  public String queryById(@PathVariable Long id){
    String url = "http://localhost:9091/user/" + id;
    //获取eureka中注册的user-service实例列表
    /*List<ServiceInstance> serviceInstanceList =
discoveryClient.getInstances("user-service");
    ServiceInstance serviceInstance = serviceInstanceList.get(0);
    url = "http://" + serviceInstance.getHost() + ":" + serviceInstance.getPort()
+ "/user/" + id;*/
    url = "http://user-service/user/" + id;
    return restTemplate.getForObject(url, String.class);
 }
  public String queryByIdFallback(Long id){
    log.error("查询用户信息失败。id：{}", id);
    return "对不起，网络太拥挤了！";
 }
  public String defaultFallback(){
    return "默认提示：对不起，网络太拥挤了！";
 }
}

@DefaultProperties(defaultFallback = “defaultFallBack”)：在类上指明统一的失败降级方法；该类中所有方法返回类型要与处理失败的方法的返回类型一致。

在这里插入图片描述

超时设置

在之前的案例中，请求在超过1秒后都会返回错误信息，这是因为Hystrix的默认超时时长为1，我们可以通过配置修改这个值；修改 consumer-demo\src\main\resources\application.yml 添加如下配置：

hystrix:
command:
 default:
  execution:
   isolation:
    thread:
     timeoutInMilliseconds: 2000

这个配置会作用于全局所有方法。为了方便复制到yml配置文件中，可以复制
hystrix.command.default.execution.isolation.thread.timeoutInMilliseconds=2000 到yml文件中会自动格式化后再进行修改

也可以在单独的方法中修改：
demo\src\main\java\com\itheima\consumer\controller\ConsumerController.java

 @HystrixCommand(commandProperties = {
	@HystrixProperty(name = "execution.isolation.thread.timeoutInMilliseconds",value = "2000")
})

为了触发超时，可以在 user-service\src\main\java\com\itheima\user\service\UserService.java 的方法中
休眠2秒

@Service
public class UserService {
  @Autowired
  private UserMapper userMapper;
  public User queryById(Long id) {
    try {
      Thread.sleep(2000);
   } catch (InterruptedException e) {
      e.printStackTrace();
   }
    return userMapper.selectByPrimaryKey(id);
 }
}

测试：
在这里插入图片描述
可以发现，请求的时长已经到了2s+，证明配置生效了。如果把修改时间修改到2秒以下，又可以正常访问。

服务熔断

熔断原理:

在服务熔断中，使用的熔断器，也叫断路器，其英文单词为：Circuit Breaker

熔断机制与家里使用的电路熔断原理类似；当如果电路发生短路的时候能立刻熔断电路，避免发生灾难。在分布式系统中应用服务熔断后；服务调用方可以自己进行判断哪些服务反应慢或存在大量超时，可以针对这些服务进行主动熔断，防止整个系统被拖垮。

Hystrix的服务熔断机制，可以实现弹性容错；当服务请求情况好转之后，可以自动重连。通过断路的方式，将后续请求直接拒绝，一段时间（默认5秒）之后允许部分请求通过，如果调用成功则回到断路器关闭状态，否则继续打开，拒绝请求的服务。

Hystrix的熔断状态机模型：
在这里插入图片描述
状态机有3个状态：

Closed：关闭状态（断路器关闭），所有请求都正常访问。
Open：打开状态（断路器打开），所有请求都会被降级。Hystrix会对请求情况计数，当一定时间内失败请求百分比达到阈值，则触发熔断，断路器会完全打开。默认失败比例的阈值是50%，请求次数最少不低于20次。
Half Open：半开状态，不是永久的，断路器打开后会进入休眠时间（默认是5S）。随后断路器会自动进入半开状态。此时会释放部分请求通过，若这些请求都是健康的，则会关闭断路器，否则继续保持打开，再次进行休眠计时

动手实践

为了能够精确控制请求的成功或失败，在 consumer-demo 的处理器业务方法中加入一段逻辑；
修改 consumer-demo\src\main\java\com\itheima\consumer\controller\ConsumerController.java

@GetMapping("{id}")
@HystrixCommand
public String queryById(@PathVariable("id") Long id){
  if(id == 1){
    throw new RuntimeException("太忙了");
 }
  String url = "http://user-service/user/" + id;
  String user = restTemplate.getForObject(url, String.class);
  return user;
}

这样如果参数是id为1，一定失败，其它情况都成功。（不要忘了清空user-service中的休眠逻辑）
我们准备两个请求窗口：

一个请求：http://localhost:8080/consumer/1，注定失败
一个请求：http://localhost:8080/consumer/2，肯定成功

当我们疯狂访问id为1的请求时（超过20次），就会触发熔断。断路器会打开，一切请求都会被降级处理。
此时你访问id为2的请求，会发现返回的也是失败，而且失败时间很短，只有20毫秒左右；因进入半开状态之后2是可以的。
在这里插入图片描述
不过，默认的熔断触发要求较高，休眠时间窗较短，为了测试方便，我们可以通过配置修改熔断策略：

# 配置熔断策略：
hystrix:
command:
 default:
  circuitBreaker:
   errorThresholdPercentage: 50 # 触发熔断错误比例阈值，默认值50%
   sleepWindowInMilliseconds: 10000 # 熔断后休眠时长，默认值5秒
   requestVolumeThreshold: 10 # 熔断触发最小请求次数，默认值是20
  execution:
   isolation:
    thread:
     timeoutInMilliseconds: 2000 # 熔断超时设置，默认为1秒

为了方便复制上述配置，可以使用如下格式复制到yml文件中会自动格式化：

hystrix.command.default.circuitBreaker.requestVolumeThreshold=10
hystrix.command.default.circuitBreaker.sleepWindowInMilliseconds=10000
hystrix.command.default.circuitBreaker.errorThresholdPercentage=50
hystrix.command.default.execution.isolation.thread.timeoutInMilliseconds=2000