白話SpringCloud | 第五章：服務容錯保護(Hystrix)

前言

前一章節，咱們知道了如何利用RestTemplate+Ribbon和Feign的方式進行服務的調用。在微服務架構中，一個服務可能會調用不少的其餘微服務應用，雖然作了多集羣部署，但可能還會存在諸如網絡緣由或者服務提供者自身處理的緣由，或多或少都會出現請求失敗或者請求延遲問題，若服務提供者長期未對請求作出迴應，服務消費者又不斷的請求下，可能就會形成服務提供者服務崩潰，進而服務消費者也一塊兒跟着不可用，嚴重的時候就發生了系統雪崩了。鑑於此，產生了斷路器等一系列的服務保護機制。本章節，就來講下如何利用Hystrix進行容錯處理。

一點知識

按照此係列的慣例，咱們先來了解下一些相關的知識。

注：如下部份內容轉至大佬純潔的微笑：熔斷器Hystrix。

容錯處理手段

容錯處理是指軟件運行時，能對由非正常因素引發的運行錯誤給出適當的處理或信息提示，使軟件運行正常結束——百度百科

從百度百科的解釋中能夠看出，簡單理解，所謂的容錯處理其實就是捕獲異常了，不讓異常影響系統的正常運行，正如java中的try catch同樣。

而在微服務調用中，自身異常可自行處理外，對於依賴的服務若發生錯誤，或者調用異常，或者調用時間過長等緣由時，避免長時間等待，形成系統資源耗盡。 通常上都會經過設置請求的超時時間，如http請求中的ConnectTimeout和ReadTimeout；再或者就是使用熔斷器模式，隔離問題服務，防止級聯錯誤等。

雪崩效應

在微服務架構中，存在不少的微服務單元，各個微服務之間經過網絡進行通信，不免出現依賴關係，若某一個單元出現故障，就很容易因依賴關係而引起故障的蔓延，產生「雪崩效應」，最終致使整個系統的癱瘓。

下面這張圖，相比你們都有看過了。

如圖所示：A做爲服務提供者，B爲A的服務消費者，C和D是B的服務消費者。A不可用引發了B的不可用，並將不可用像滾雪球同樣放大到C和D時，雪崩效應就造成了。也就應了那句話：星星之火，能夠燎原！

熔斷器

熔斷器，和現實生活中的空氣開關做用很像。它能夠實現快速失敗，若是它在一段時間內偵測到許多相似的錯誤，會強迫其之後的多個調用快速失敗，再也不訪問遠程服務器，從而防止應用程序不斷地嘗試執行可能會失敗的操做，使得應用程序繼續執行而不用等待修正錯誤，或者浪費CPU時間去等到長時間的超時產生。熔斷器也可使應用程序可以診斷錯誤是否已經修正，若是已經修正，應用程序會再次嘗試調用操做。

熔斷器模式就像是那些容易致使錯誤的操做的一種代理。這種代理可以記錄最近調用發生錯誤的次數，而後決定使用容許操做繼續，或者當即返回錯誤。

能夠看出，熔斷器一共有三種狀態，之間轉換關係以下：

• 關閉狀態 當熔斷器處於關閉狀態時，請求是能夠被放行的； 當熔斷器統計的失敗次數觸發開關時，轉爲打開狀態。
• 打開狀態 當熔斷器處於打開狀態時，全部請求都是不被放行的，直接返回失敗； 只有在通過一個設定的時間窗口週期後，熔斷器纔會轉換到半開狀態
• 半開狀態 當熔斷器處於半開狀態時，當前只能有一個請求被放行； 這個被放行的請求得到遠端服務的響應後，假如是成功的，熔斷器轉換爲關閉狀態，不然轉換到打開狀態。

我的以爲，主要仍是快速失敗，避免請求堆積，壓垮服務器。進而起到保護服務高可用的目的。

Hystrix實踐

何爲Hystrix

Hystrix是一個實現了超時機制和斷路器模式的工具類庫。

Hystrix是有Netflix開源的一個延遲和容錯庫，用於隔離訪問遠程系統、服務或第三方庫，防止級聯失敗，從而提高系統的可用性和容錯性。

Hystrix容錯機制：

• 包裹請求：使用HystrixCommand包裹對依賴的調用邏輯，每一個命令在獨立線程中執行，這是用到了設計模式「命令模式」。
• 跳閘機制：當某服務的錯誤率超過必定閾值時，Hystrix能夠自動或手動跳閘，中止請求該服務一段時間。
• 資源隔離：Hystrix爲每一個依賴都維護了一個小型的線程池，若是該線程池已滿，發往該依賴的請求就被當即拒絕，而不是排隊等候，從而加速斷定失敗。
• 監控：Hystrix能夠近乎實時的監控運行指標和配置的變化。如成功、失敗、超時、被拒絕的請求等。
• 回退機制：當請求失敗、超時、被拒絕，或當斷路器打開時，執行回退邏輯。回退邏輯可自定義。
• 自我修復：斷路器打開一段時間後，會自動進入半開狀態，斷路器打開、關閉、半開的邏輯轉換。

下圖就是Hystrix的回退策略，防止級聯故障。

常規方式整合Hystrix

建立個工程spring-cloud-hystrix工程。 0.引入POM依賴。

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

1.啓動類，加入註解@EnableHystrix,同時申明一個實現負載均衡的RestTemplate。(關於消費者服務可查看：第四章：服務消費者(RestTemple+Ribbon+Feign)，這裏再也不闡述了。)

/**
 * 熔斷器示例
 * @author oKong
 *
 */
@SpringBootApplication
@EnableHystrix
@EnableDiscoveryClient
@Slf4j
public class HystrixApplication {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        SpringApplication.run(HystrixApplication.class, args);
        log.info("sprign-cloud-hystrix啓動!");
    }

    @Bean
    @LoadBalanced
    public RestTemplate restTemplat() {
        return new RestTemplate();
    }
    
}

2.編寫一個測試類，加入@HystrixCommand，指定fallbackMethod方法。

RibbonController.java

/**
 * ribbon 常規方式-示例
 * @author oKong
 *
 */
@RestController
@Slf4j
public class RibbonController {

    @Autowired
    RestTemplate restTemplate;
    
    @GetMapping("/ribbon")
    @HystrixCommand(fallbackMethod="fallback")
    public String hello(String name) {
        log.info("使用restTemplate調用服務，參數name:{}", name);
        return restTemplate.getForObject("http://eureka-client/hello?name=" + name, String.class);
    }
    
    /**
     * 發生熔斷時調用的方法
     * @param name
     * @param throwable 發生異常時的異常信息
     * @return
     */
    public String fallback(String name,Throwable throwable) {
        log.error("熔斷髮生了：{}", throwable);
        log.warn("restTemplate調用服務發生熔斷，參數name:{}", name);
        return "restTemplate調用服務發生熔斷，參數name：" + name;
    }
}

注意：這裏fallback方法加入了一個參數throwable，當發生熔斷時，能夠獲悉發生熔斷的異常信息，便於定位問題和緣由。

3.啓動應用，訪問：http://127.0.0.1:8038/ribbon?name=oKong 。正常狀況下，spring-cloud-eureka-client應用正常運行時，返回正常結果：

如今咱們中止提供者服務，再次訪問，能夠看見已經進入熔斷方法了：

控制檯能夠看見異常輸出：

因爲實例還沒有被剔除註冊中心的服務列表，因此提示是鏈接超時，等待一段時間後，再次訪問服務，能夠看見是提示實例不存在了：

注意：對於@HystrixCommand註解，咱們能夠放在任何一個調用函數裏面，以此實現調用方法發生異常或者錯誤時，能夠快速返回，避免持續請求，形成資源的耗盡。

Feign整合Hystrix

如上小節說示例的，當咱們方法不少時，要是分別編寫一個fallback估計也是崩潰的，雖然可使用一個通用的fallback，但未進行特殊設置下，也是沒法知道具體是哪一個方法發生熔斷的。

而對於Feign，咱們可使用一種更加優雅的形式進行。咱們能夠指定@FeignClient註解的fallback屬性，或者是fallbackFactory屬性，後者能夠獲取異常信息的。

修改spring-cloud-hystrix工程。

0.引入Feigin的POM依賴。

<!-- feign -->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-openfeign</artifactId>
        </dependency>

1.啓動類，加入@EnableFeignClients啓用Feign.

**
 * 熔斷器示例
 * @author oKong
 *
 */
@SpringBootApplication
@EnableHystrix
@EnableDiscoveryClient
@EnableFeignClients
@Slf4j
public class HystrixApplication {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        SpringApplication.run(HystrixApplication.class, args);
        log.info("sprign-cloud-hystrix啓動!");
    }

    @Bean
    @LoadBalanced
    public RestTemplate restTemplat() {
        return new RestTemplate();
    }
    
}

2. 建立一個服務接口類IHelloClient.java，同時定義fallback或者fallbackFactory屬性值。注意：二者 同時設置時，優先調用fallback，fallbackFactory不進行調用了。

@FeignClient(name="eureka-client",/*fallback=HelloClientFailImpl.class,*/ fallbackFactory = HelloClientFallbackFactory.class)
public interface IHelloClient {

    /**
     * 定義接口
     * @param name
     * @return
     */
    @RequestMapping(value="/hello", method=RequestMethod.GET)
    public String hello(@RequestParam("name") String name);
}

3. 建立fallback和fallbackFactory屬性對應類。

HelloClientFailImpl.java

@Component("fallback")
@Slf4j
public class HelloClientFailImpl implements IHelloClient{
    
    @Override
    public String hello(String name) {
        log.error("restTemplate調用[hello]服務發生熔斷，參數name:{}", name);
        return "restTemplate調用[hello]服務發生熔斷，參數name:" + name;
    }
}

HelloClientFallbackFactory/java

@Component
@Slf4j
public class HelloClientFallbackFactory implements FallbackFactory<IHelloClient>{

    @Autowired
    @Qualifier("fallback")
    IHelloClient helloClient;
    
    @Override
    public IHelloClient create(Throwable cause) {
        log.error("feign調用發生異常，觸發熔斷", cause);
        return helloClient;
    }

}

能夠知道，正常fallback就是一個接口的實現類，當發送異常時，會調用此接口實現類進行服務調用。而FallbackFactory是也是一個接口實現類，須要實現feign.hystrix.FallbackFactory<T>接口，在發生熔斷時，調用create方法，同時返回被調用接口的實現類，以便進行fallback處理。

3.配置文件開啓feign的熔斷器功能。

feign.hystrix.enabled=true

或者，申明一個Feign.Builder類也是能夠的，咱們從org.springframework.cloud.openfeign.FeignClientsConfiguration能夠看出，啓用feign的條件：

因此正常，咱們只須要在配置文件中加入feign.hystrix.enabled爲true便可，注意:此屬性在IDE下未進行提示的。 或者就如此類同樣，申明一個bean：

@Bean
public Feign.Builder feignHystrixBuilder() {
            return HystrixFeign.builder();
        }

也是能夠的。

4.編寫一個測試類FeignController：

/**
 * feign 熔斷器示例
 * @author oKong
 *
 */
@RestController
@Slf4j
public class FeignController {

    @Autowired
    IHelloClient helloClient;
    
    @GetMapping("/feign")
    public String hello(String name) {
        log.info("使用feign調用服務，參數name:{}", name);
        return helloClient.hello(name);
    }
    
}

5.再次啓動應用，訪問：http://127.0.0.1:8038/feign?name=oKong ，正常調用以下：

關閉服務提供者，再次訪問，瀏覽器返回了錯誤提示：

同時，咱們使用了FallbackFactory，控制檯打印出了具體異常：

---

針對熔斷超時時間等相關設置，能夠經過@HystrixCommand註解的各屬性進行配置，主要仍是commandProperties屬性值，具體的參數可查看com.netflix.hystrix.HystrixCommandProperties類，也能夠針對某個調用方法進行特殊設置。具體的能夠看看這篇文章：hystrix的基本介紹和配置屬性說明，或者能夠去大佬程序員DD博客查閱下關於 Hystrix相關知識點：服務容錯保護（Hystrix斷路器）【Dalston版】、服務容錯保護（Hystrix依賴隔離）【Dalston版】，版本雖然是D版的，但原理是差很少的~

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參考資料

1. http://www.ityouknow.com/springcloud/2017/05/16/springcloud-hystrix.html

2. https://cloud.spring.io/spring-cloud-static/Finchley.SR1/single/spring-cloud.html#_circuit_breaker_hystrix_clients

總結

本章節主要講解了如何整合Hystrix。自己Hystrix已經包含了服務降級、依賴隔離、熔斷器等功能了，咱們使用時並沒進行特殊設置，默認都是生效的。對於一些關於Hystrix的高級用法，好比信號量隔離、線程池的設置等等，還有一些像超時時間等，因爲此方面瞭解的很少，這裏就不班門弄斧了。你們可去官方網站或者谷歌搜索下相關材料下，對於一些業務場景，可進行一些自定義設置。主要仍是針對@HystrixCommand註解的相關配置。關於調用統一異常的處理相關實踐，好比當提供方異常時，調用方如何進行統一異常處理，或者服務不可用時，進行統一的異常捕獲，告知外圍調用者服務不可用等信息。這些相關實踐部分會在以後的實踐篇系列文章中進行闡述的，也許不是最佳的實踐，僅但願提供一個參考方案吧。這裏就不表了，敬請期待~

最後

目前互聯網上大佬都有分享SpringCloud系列教程，內容可能會相似，望多多包涵了。原創不易，碼字不易，還但願你們多多支持。若文中有錯誤之處，還望提出，謝謝。

老生常談

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