Spring Cloud — 微服务容错保护 Hystrix入门

微服务之间是通过网络进行相互调用，如果单个服务出现问题，用户调用相关服务时或造成调用延迟或失败，进而可能让整个系统奔溃。提前做好应急措施，当遇到问题时，可及时启动应急方案，让系统进行自我调节和保护。

1 Hystrix

Hystrix 是一个用于处理分布式系统延迟和容错的库，旨在通过隔离服务的访问点、停止级联故障以及提供回退选项来提高系统的整体弹性。

1.1 Hystrix 入门

maven依赖：

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

在Application类增加@EnableCircuitBreaker注解来开启Hystrix支持。

Hystrix 提供降级有2种方式：1）通过@HystrixCommand注解；2）通过继承HystrixCommand或HystrixObservableCommand类。

1.1.1 @HystrixCommand注解

java">@RequestMapping("/home")
@RestController
public class HomeController {private final RestTemplate restTemplate;private final UserService userService;public HomeController(RestTemplate restTemplate, UserService userService) {this.restTemplate = restTemplate;this.userService = userService;}@HystrixCommand(fallbackMethod = "infoCallback")@GetMapping("/info")public String info(String name) {return restTemplate.getForObject("http://provider/user/info?name=" + name + "consumer",String.class);}@HystrixCommand(fallbackMethod = "updateCallback")@PostMapping("/update")public String update(@RequestBody User user) {return userService.update(user);}public String infoCallback(String name) {return "/info 降级";}public String updateCallback(User user) {return "/update 降级，" + user;}
}

fallbackMethod所指定的方法要与原方法具有相同的方法签名。

1.1.2 继承HystrixCommand

java">public class UserInfoFailCommand extends HystrixCommand<String> {private final RestTemplate restTemplate;private final String name;public UserInfoFailCommand(RestTemplate restTemplate, String name) {super(Setter.withGroupKey(HystrixCommandGroupKey.Factory.asKey("ExampleGroup")));this.restTemplate = restTemplate;this.name = name;}@Overrideprotected String run() throws Exception {return restTemplate.getForObject("http://provider/user/info?name=" + name,String.class);}@Overrideprotected String getFallback() {return "userInfoFailCommand 降级 info";}
}

java">@RequestMapping("/home")
@RestController
public class HomeController {private final RestTemplate restTemplate;public HomeController(RestTemplate restTemplate) {this.restTemplate = restTemplate;}@GetMapping("/info3")public String info3(String name) {UserInfoFailCommand command = new UserInfoFailCommand(restTemplate,name);return command.execute();}
}

默认是阻塞式的，可提供同步和异步两种方式。同步通过execute()方法直接返回结果，异步执行通过queue()方法返回一个Future对象。

1.1.3 继承HystrixObservableCommand

java">public class UserInfoObservableCommand extends HystrixObservableCommand<String> {private final RestTemplate restTemplate;private final String name;public UserInfoObservableCommand(RestTemplate restTemplate, String name) {super(Setter.withGroupKey(HystrixCommandGroupKey.Factory.asKey("ExampleGroup")));this.restTemplate = restTemplate;this.name = name;}@Overrideprotected Observable<String> construct() {String res = restTemplate.getForObject("http://provider/user/info?name=" + name, String.class);return Observable.just(res + ",UserInfoObservableCommand construct");}@Overrideprotected Observable<String> resumeWithFallback() {return Observable.just("UserInfoObservableCommand info 降级");}
}

java">@RequestMapping("/home")
@RestController
public class HomeController {private final RestTemplate restTemplate;public HomeController(RestTemplate restTemplate) {this.restTemplate = restTemplate;}@GetMapping("/info4")public String info4(String name) {UserInfoObservableCommand command = new UserInfoObservableCommand(restTemplate, name);Iterator<String> iterator = command.observe().toBlocking().getIterator();StringBuilder sb = new StringBuilder();while (iterator.hasNext()) sb.append(iterator.next());return sb.toString();}
}

非阻塞的。只能是异步调用。通过observe()和toObservable()方法返回一个Observable对象。observe()方法会立即发出请求，toObservable()方法只有在订阅该对象时，才会发出请求。

1.1.4 在Feign中使用Hystrix回退

java">@Component
public class UserServiceCallback implements UserService{@Overridepublic String info(String name) {return "info 降级2：" + name;}@Overridepublic String update(User user) {return "update 降级2：" + user;}}

java">@RequestMapping("/home")
@RestController
public class HomeController {private final UserService userService;public HomeController(UserService userService) {this.userService = userService;}@GetMapping("/info2")public String info2(String name) {return userService.info(name + "feign");}@PostMapping("/update")public String update(@RequestBody User user) {return userService.update(user);}
}

需要在配置文件中feign.hystrix.enabled属性设置为true。

1.2 容错机制分析

Hystrix能根据以下条件进行服务降级：

可配置依赖调用超时时间，当调用超时时，直接返回或进行服务降级。
为每个依赖关系/服务调用维护一个小的线程池（或信号量），如果已满，那么依赖服务调用将立即被拒绝，而不是排队等待。
对服务调用的执行状态（成功、失败、超时及线程拒绝等）进行统计，如果某服务调用的错误百分比高于阈值，则可通过手动或自动方式打开断路器。

1.2.1 Hystrix的执行过程

图 Hystrix的执行过程

1 命令封装与执行

通过命令模式，将用户对业务服务请求操作进行封装成HystrixCommand与HystrixObservableCommand。

2 结果缓存是否可用

如果开启了缓存功能，Hystrix在执行命令时首先会检查是否缓存命中，如果是则立即将缓存结果返回，并不再继续执行该命令。

3 断路器是否已打开

如果已打开，说明相应服务不可用，此时进行服务降级。

4 是否有资源执行

判断与该命令相关的线程池和队列是否已满（如果使用信号量隔离，则判断信号量是否已满），如果已满，则不执行该命令，进行服务降级。

5 执行业务逻辑

命令执行过程中，如果超时，那么执行线程将会抛出移除，此时会转入到fallback处理。

6 更新断路器健康数据

在执行业务逻辑的过程中，Hystrix将会把采集到的执行状态（成功、失败、拒绝和超时等）数据提交给断路器。

7 服务降级

在实现服务降级时，最好能提供一个默认的处理结果，该结果最好从内存缓存或一个静态逻辑处理中计算到，不要在有任何网络调用的依赖。

1.2.2 断路器原理分析

断路器根据收集到的命令状态数据，来决定是否打开。如果打开，后续的请求都会进行服务降级处理。然后隔一段时间尝试半开，放一部分流量请求进来，重新统计命令状态数据，如果满足条件，则断路器关闭。