Hystrix 断路器

https://github.com/Netflix/Hystrix/wiki/How-To-Use

前提

分布式系统面临的问题：复杂分布式体式结构中的应用程序有数十个依赖关系，每个依赖关系在某些时候将不可避免的失败。

服务雪崩

多个微服务之间调用的时候，假设微服务A调用微服务B和微服务C，微服务B和微服务C又调用其它的微服务，这就是所谓的“扇出”。如果扇出的链路上某个微服务的调用响应时间过长或者不可用，对微服务A的调用就会占用越来越多的系统资源，进而引起系统崩溃，所谓的“雪崩效应”。

对于高流量的应用来说，单一的后端依赖可能会导致所有服务器上的所有资源都在几秒钟内饱和。比失败更糟糕的是，这些应用程序还可能导致服务之间的延迟增加，备份队列，线程和其他系统资源紧张，导致整个系统发生更多的级联故障。这些都表示需要对故障和延迟进行隔离和管理，以便单个依赖关系的失败，不能取消整个应用程序或系统。

所以，当你发现一个模块下的某个实例失败后，这时候这个模块依然还会接受流量，然后这个有问题的模块还调用了其他的模块，这样就会发生级联故障，或者叫雪崩。

Hystrix 简介

Hystrix 是一个用于处理分布式系统的延迟和容错的开源库，在分布式系统里，许多依赖不可避免的会调用失败，比如超时、异常等，Hystrix 能够保证在一个依赖出问题的情况下，不会导致整体服务失败，避免级联故障，以提高分布式系统的弹性。

“断路器” 本身是一种开关装置，当某个服务单元发生故障之后，通过断路器的故障监控（类似熔断保险丝），向调用方返回一个符合预期的、可处理的备选响应（FallBack），而不是长时间的等待或者抛出调用方无法处理的异常，这样就保证了服务调用方的线程不会被长时间、不必要地占用，从而避免了故障在分布式系统中的蔓延，乃至雪崩。

功能

服务降级

不让客户端等待并立刻返回一个友好提示：服务器忙，请稍后再试。（fallback）

那些情况会出现降级：

• 程序运行异常
• 超时
• 服务熔断触发服务降级
• 线程池/信号量打满也会导致服务降级

服务熔断

类比保险丝达到最大服务访问后，直接拒接访问，拉闸限电，然后调用服务降级的方法并返回友好提示。

就是保险丝：服务的降级 -> 进而熔断 -> 恢复调用的链路

服务限流

秒杀高并发等操作，严禁一窝蜂的过来拥挤，大家排队，一秒钟处理N个，有序进行。

接近实时的监控

超时故障

故障产生原因

服务提供者同一层次的其它接口服务被困死，因为 tomcat 线程池里面的工作线程已经被挤占完毕。

调用者此时调用服务提供者，客户端访问响应缓慢。

结论：

正因为有上述故障或不佳表现，才有我们的降级/容错/限流等技术诞生。

如何解决

• 超时导致服务器变慢（转圈）：
  • 超时不在等待；
• 出错(宕机或程序运行出错)：
  • 出错要提示指定信息，而不是将错误日志直接返回；

服务降级

降级配置：@HystrixCommand

服务端解决

设置自身调用超时时间的峰值，峰值内可以正常运行，超过了需要有兜底的方法处理，作服务降级fallback。

业务方法

@HystrixCommand(fallbackMethod = "paymentInfo_TimeoutHandler",commandProperties = {
    @HystrixProperty(name = "execution.isolation.thread.timeoutInMilliseconds", value = "3000")
})
public String payment_timout(Integer id) {
    int timeNumber = 5;
    try {
        TimeUnit.SECONDS.sleep(timeNumber);
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
    return "线程池： " + Thread.currentThread().getName() + "payment_timout,id" + id + "O(∩_∩)O哈哈~/t" + "超时：" + timeNumber;
}

public String paymentInfo_TimeoutHandler(Integer id) {
    return "线程池： " + Thread.currentThread().getName() + "paymentInfo_TimeoutHandler,id" + id + "(灬ꈍ ꈍ灬)";
}

启动类

@SpringBootApplication
@EnableEurekaClient
@EnableCircuitBreaker // 激活Hystrix的服务降级
public class PaymentHystrixMain8001 {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(PaymentHystrixMain8001.class, args);
    }

}

配置文件

需要开启 hystrix

feign:
  hystrix:
    enabled: true

定义全局的 fallback

定义全局的fallback方法

// 下面是全局fallback方法
public String payment_Global_FallbackMethod()
{
    return "Global异常处理信息，请稍后再试，/(ㄒoㄒ)/~~";
}

启动并指定对应的配置类

@DefaultProperties(defaultFallback = “payment_Global_FallbackMethod”)

通过 Feign 实现服务降级

Feign 接口类

fallback = PaymentFallbackService.class

通过 FeignClient 中的 fallback 类指定对应的调用类。

@Component
@FeignClient(value = "CLOUD-PROVIDER-HYSTRIX-PAYMENT" ,fallback = PaymentFallbackService.class)
public interface PaymentHystrixService
{
    @GetMapping("/payment/hystrix/ok/{id}")
    public String paymentInfo_OK(@PathVariable("id") Integer id);

    @GetMapping("/payment/hystrix/timeout/{id}")
    public String paymentInfo_TimeOut(@PathVariable("id") Integer id);
}

Feign 实现类

@Component
public class PaymentFallbackService implements PaymentHystrixService
{
    @Override
    public String paymentInfo_OK(Integer id)
    {
        return "-----PaymentFallbackService fall back-paymentInfo_OK ,o(╥﹏╥)o";
    }

    @Override
    public String paymentInfo_TimeOut(Integer id)
    {
        return "-----PaymentFallbackService fall back-paymentInfo_TimeOut ,o(╥﹏╥)o";
    }
}

服务熔断

大神博客：https://martinfowler.com/bliki/CircuitBreaker.html

熔断机制是应对雪崩效应的一种微服务链路保护机制。当扇出链路的某个微服务出错不可用或者响应时间太长时，会进行服务的降级，进而熔断该节点微服务的调用，快速返回错误的响应信息。

当检测到该节点微服务调用响应正常后，恢复调用链路。

在Spring Cloud框架里，熔断机制通过Hystrix实现。Hystrix会监控微服务间调用的状况，当失败的调用到一定阈值，缺省是5秒内20次调用失败，就会启动熔断机制。熔断机制的注解是@HystrixCommand。

实践案例

//=====服务熔断
    @HystrixCommand(fallbackMethod = "paymentCircuitBreaker_fallback",commandProperties = {
            @HystrixProperty(name = "circuitBreaker.enabled",value = "true"),// 是否开启断路器
            @HystrixProperty(name = "circuitBreaker.requestVolumeThreshold",value = "10"),// 请求次数
            @HystrixProperty(name = "circuitBreaker.sleepWindowInMilliseconds",value = "10000"), // 时间窗口期
            @HystrixProperty(name = "circuitBreaker.errorThresholdPercentage",value = "60"),// 失败率达到多少后跳闸
    })
public String paymentCircuitBreaker(@PathVariable("id") Integer id)
{
    if(id < 0)
    {
        throw new RuntimeException("******id 不能负数");
    }
    String serialNumber = IdUtil.simpleUUID();

    return Thread.currentThread().getName()+"/t"+"调用成功，流水号: " + serialNumber;
}
public String paymentCircuitBreaker_fallback(@PathVariable("id") Integer id)
{
    return "id 不能负数，请稍后再试，/(ㄒoㄒ)/~~   id: " +id;
}

熔断类型

• 熔断打开：
  • 请求不再进行调用当前服务，内部设置时钟一般为MTTR（平均故障处理时间)，当打开时长达到所设时钟则进入半熔断状态
• 熔断关闭：
  • 熔断关闭不会对服务进行熔断
• 熔断半开：
  • 部分请求根据规则调用当前服务，如果请求成功且符合规则则认为当前服务恢复正常，关闭熔断

重要参数

快照时间窗、请求总数阀值、错误百分比阀值

• 快照时间窗：断路器确定是否打开需要统计一些请求和错误数据，而统计的时间范围就是快照时间窗，默认为最近的10秒。
• 请求总数阀值：在快照时间窗内，必须满足请求总数阀值才有资格熔断。默认为20，意味着在10秒内，如果该hystrix命令的调用次数不足20次，即使所有的请求都超时或其他原因失败，断路器都不会打开。
• 错误百分比阀值：当请求总数在快照时间窗内超过了阀值，比如发生了30次调用，如果在这30次调用中，有15次发生了超时异常，也就是超过50%的错误百分比，在默认设定50%阀值情况下，这时候就会将断路器打开。

断路器开启或关闭的条件

• 当满足一定的阀值的时候（默认10秒内超过20个请求次数）；
• 当失败率达到一定的时候（默认10秒内超过50%的请求失败）；
• 到达以上阀值，断路器将会开启；
• 当开启的时候，所有请求都不会进行转发；
• 一段时间之后（默认是5秒），这个时候断路器是半开状态，会让其中一个请求进行转发。
  如果成功，断路器会关闭，若失败，继续开启。重复4和5；

再有请求调用的时候，将不会调用主逻辑，而是直接调用降级fallback。通过断路器，实现了自动地发现错误并将降级逻辑切换为主逻辑，减少响应延迟的效果。

原来的主逻辑要如何恢复呢？对于这一问题，hystrix也为我们实现了自动恢复功能。当断路器打开，对主逻辑进行熔断之后，hystrix会启动一个休眠时间窗，在这个时间窗内，降级逻辑是临时的成为主逻辑，当休眠时间窗到期，断路器将进入半开状态，释放一次请求到原来的主逻辑上，如果此次请求正常返回，那么断路器将继续闭合，主逻辑恢复，如果这次请求依然有问题，断路器继续进入打开状态，休眠时间窗重新计时。

Hystrix 调用监控

除了隔离依赖服务的调用以外，Hystrix还提供了准实时的调用监控（Hystrix Dashboard），Hystrix会持续地记录所有通过Hystrix发起的请求的执行信息，并以统计报表和图形的形式展示给用户，包括每秒执行多少请求多少成功，多少失败等。Netflix通过hystrix-metrics-event-stream项目实现了对以上指标的监控。Spring Cloud也提供了Hystrix Dashboard的整合，对监控内容转化成可视化界面。

@SpringBootApplication
@EnableHystrixDashboard
public class HystrixDashboardMain9001 {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(HystrixDashboardMain9001.class, args);
    }
}