Hystrix断路器

一、概述

1、分布式面临的问题

​ 复杂分布式体系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”雪崩效益“。

  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，导致整个系统发送更多的级联故障。这些都表示需要对故障和延迟进行隔离和管理，以防止单个依赖关系的失败，取消整个应用程序或系统。

2、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

  “断路器”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、不必要的占用，从而避免了故障在分布式系统中的蔓延，甚至雪崩。

3、作用

• 服务降级；
• 服务熔断；
• 接近实时的监控。

官方文档地址：https://github.com/Netflix/hystrix/wiki ，现已停止更新进入维护阶段。

二、Hystrix 重要概念

1、服务降级(fallback)

​ 某些服务不可用时，不让客户端等待并立刻返回一个友好提示（预期解决方案）。以下情况会触发降级：

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

2、服务熔断(break)

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

3、服务限流(flowlimit)

​ 秒杀等高并发操作，严禁一窝蜂的过来拥挤，大家排队，一秒钟N个，有序进行。

三、案例实现

1、服务降级（超时的时候服务降级）

​ 生产者端设置自身超时时间的峰值，峰值内可以正常运行，超时了需要有备用的方法处理，作服务降级fallback。

• 在主启动类加注解 @EnableCircuitBreaker 。

• 在可能出现降级的方法上加注解

  @HystrixCommand(fallbackMethod = "paymentInfo_TimeoutHandler",commandProperties = {
              @HystrixProperty(name="execution.isolation.thread.timeoutInMilliseconds",value = "3000")
      })
      public String paymentInfo_timeout(Integer id){...}
  

• 写默认的方法 paymentInfo_TimeoutHandler()，在触发服务降级时回去调用这个方法。

客户端配置服务降级

• 修改application.yml的配置，在Feign中开启Hystrix。

  feign:
    hystrix:
      #开启
      enabled: true
  

• 在主启动类加上注解 @EnableHystrix

• 修改业务类

  @GetMapping("/consumer/payment/hystrix/timeout/{id}")
  @HystrixCommand(fallbackMethod = "paymentTimeoutFallbackMethod",commandProperties = {
      @HystrixProperty(name="execution.isolation.thread.timeoutInMilliseconds",value = "1500")
  })
  public String paymentInfo_timeout(Integer id){
      return paymentService.paymentInfo_timeout(id);
  }
  
  public String paymentTimeoutFallbackMethod(@PathVariable("id") Integer id){
      return "我是消费者80，对方支付系统繁忙，请10秒后重试或者自己系统出错检查自己，o(╥﹏╥)o";
  }
  

2、全局服务降级配置

方式一：代码耦合性高

• 在业务类上加上注解 @DefaultProperties(defaultFallback = "globalFallbackMethod")；
• 定义全局服务降级处理方法；
• 在要进行服务降级的方法上加上注解 @HystrixCommand。

方式二：客户端服务通过Feign调用生产者提供的服务，所以只需要定义一个类继承服务接口作为统一的降级处理。

• 修改原有接口上的注解

  @FeignClient(value = "CLOUD-PAYMENT-HYSTRIX-SERVICE",fallback = PaymentFallbackService.class)
  

• 创建一个类实现接口

  @Component
  public class PaymentFallbackService implements PaymentService {
      public String paymentInfo_OK(Integer id) {
          return "************PaymentFallbackService-paymentInfo_OK";
      }
  
      public String paymentInfo_timeout(Integer id) {
          return "************PaymentFallbackService-paymentInfo_timeout";
      }
  }
  

3、服务熔断

​ 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SpringCloud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 。

• 在生产者的业务类加上注解

  //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")//失败率到多少后跳闸
  
  })
  public String paymentCircuitBreaker(@PathVariable("id") Integer id){...}
  

• 熔断流程图

  

• 三个重要参数

  • 快照时间窗口：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。
  • 请求总数阈值：在快照时间窗内，必须满足请求总数阈值才有资格熔断。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。
  • 错误百分比阈值：当请求总数在快照时间窗口内超过了阈值，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%阈值情况下，这时候就会将断路器打开。

• 断路器开启或者关闭的条件

  ①、当满足一定阈值的时候（默认10秒内超过20秒）开启；

  ②、当失败率达到一定的时候（默认10秒内超过50%失败）开启；

  ③、断路器开启时，所有请求多不会转发；

  ④、一段时间后（默认5秒），断路器是半开启状态，会让其中一个请求转发。如果成功，断路器会关闭，若失败，继续开启，重复③和④。

• 断路器开启时，若再有请求调用的时候不会调用主逻辑，而是直接调用降级fallback。通过断路器，实现了自动的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。

四、Hystrix 流程

1、官网流程图

五、服务监控HystrixDashboard

1、概述

​ Hystrix提供了准实时的调用监控，会持续的记录所有通过Hystrix发起的请求的执行信息，并以报表和图形的形式展示给用户，包括每秒执行多少成功，多少失败等。其通过hystrix-metrics-event-stream项目实现了对以上指标的监控。SpringCloud提供了Hystrix Dashboard的整合，对监控内容转化成可视化界面。

2、仪表盘配置

• 新建一个模块，pom中添加以下依赖

  <dependencies>
      <dependency>
          <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
          <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-hystrix-dashboard</artifactId>
      </dependency>
      <dependency>
          <groupId>org.springframework.boot</groupId>
          <artifactId>spring-boot-starter-actuator</artifactId>
      </dependency>
      <!--热部署-->
      <dependency>
          <groupId>org.springframework.boot</groupId>
          <artifactId>spring-boot-devtools</artifactId>
          <scope>runtime</scope>
          <optional>true</optional>
      </dependency>
      <dependency>
      	<groupId>org.projectlombok</groupId>
          <artifactId>lombok</artifactId>
          <optional>true</optional>
      </dependency>
      <dependency>
      	<groupId>org.springframework.boot</groupId>
      	<artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
      	<scope>test</scope>
      </dependency>
  </dependencies>
  

• 在主启动类加注解 @EnableHystrixDashboard 。

• 启动项目，在地址栏输入（端口设置的是9001） http://localhost:9001/hystrix ，看到如下界面便配置成功。

  

3、监控测试

• 在生产者的主启动类加上以下配置

  /**
       * 此配置是为了服务监控而配置，与服务容错本身无关，SpringCloud升级后的问题
       * ServletRegistrationBean因为springboot的默认路径不是“/hystrix.stream”
       * 只要在自己的项目中配置下面 servlet即可
       * @return
       */
  @Bean
  public ServletRegistrationBean getServlet(){
  
      HystrixMetricsStreamServlet streamServlet = new HystrixMetricsStreamServlet();
      ServletRegistrationBean registrationBean = new ServletRegistrationBean(streamServlet);
      registrationBean.setLoadOnStartup(1);
      registrationBean.addUrlMappings("/hystrix.stream");
      registrationBean.setName("HystrixMetricsStreamServlet");
      return registrationBean;
  }
  

• 启动项目，在图形界面输入被监控服务的地址，如下图

• 当有流量请求时，点击 MonItor Stream 可以看到如下界面。

  

• 图形说明

  • 七种颜色代表了七种不同的状态；

  • 实心圆：颜色变化代表实例的健康程度，它的健康从绿色<黄色<橙色<红色递减。大小会根据实例的请求流量发生变化，流量越大实心圆越大。所以通过实心圆的展示，就可以在大量的实例中快速的发现故障实例和高压力实例；

  • 折线表示流量。

  • 图例：

    

案例代码地址：https://github.com/xhanglog/springcloud-learning