谈谈Circuit Breaker在.NET Core中的简单应用

前言

由于微服务的盛行，不少公司都将原来细粒度比较大的服务拆分成多个小的服务，让每个小服务做好自己的事即可。

经过拆分之后，就避免不了服务之间的相互调用问题！如果调用没有处理好，就有可能造成整个系统的瘫痪，好比说其中一些基础服务出现了故障，那么用到这些基础服务的地方都是要做一定的处理的，不能让它们出现大面积的瘫痪！！！

正常情况下的解决方案就要对服务进行熔断处理，不能因为提供方出现了问题就让调用方也废了。

熔断一般是指软件系统中，由于某些原因使得服务出现了过载现象，为防止造成整个系统故障，从而采用的一种保护措施。

对于这个问题，Steeltoe的Circuit Breaker是一个不错的选择。本文的示例代码也是基于它的。

Steeltoe的Circuit Breaker

Steeltoe是什么呢？Steeltoe可以说是构建微服务的一个解决方案吧。具体的可以访问它的官网：

http://steeltoe.io/

回归正题，先来看看官方对Circuit Breaker的描述：

What do you do when a service you depend on stops responding? Circuit breakers enable you to bypass a failing service, allowing it time to recover, and preventing your users from seeing nasty error messages. Steeltoe includes a .NET implementation of Netflix Hystrix, a proven circuit breaker implementation with rich metrics and monitoring features.

不难发现，Circuit Breaker可以让我们很好的处理失败的服务。它也包含了对Netflix Hystrix的.NET(Core)实现。

关于熔断机制，有个非常经典的图(这里直接拿了官方文档的图)，核心描绘的就是三种状态之间的变化关系。

说了那么多，下面还是来看个简单的例子来略微深入理解一下吧。

注：服务发现和服务注册不是本文的重点，所以这里不会使用Steeltoe相应的功能。

简单例子

先定义一个简单的订单服务，这个服务很简单，就一个返回直接返回对应订单号的接口，这里用默认的ASP.NET Core Web API项目做一下调整就好了。

[Route("api/[controller]")]
public class ValuesController : Controller
{
    // GET api/values/123
    [HttpGet("{id}")]
    public string Get(string id)
    {
        return $"order-{id}";
    }        
}

再来一个新服务去调用上面的订单服务。

先抛开熔断相关的，定义一个用于访问订单服务的Service接口和实现。

public interface IOrderService
{
    Task<string> GetOrderDetailsAsync(string orderId);
}

public class OrderService : IOrderService
{
    public async Task<string> GetOrderDetailsAsync(string orderId)
    {
        using (HttpClient client = new HttpClient())
        {
            return await client.GetStringAsync($"http://localhost:9999/api/values/{orderId}");
        }             
    }
}

比较简单，就是发起HTTP请求到订单服务，拿一下返回的结果。

忽略熔断的话，现在已经可以通过这个OrderService去拿到结果了。

[HttpGet]
public async Task<string> Get([FromServices] Services.IOrderService service, string id = "0")
{
    return await service.GetOrderDetailsAsync(id);
}

结果如下：

这是最最最最理想的情况！如果我们把订单服务停了，会发生什么事呢？

十分尴尬，这个订单服务的调用方也废了。

当然，try-catch也是可以帮我们处理这个尴尬的问题，但这并不是我们想要的结果啊！

下面来看看引入Circuit Breaker之后如何略微优雅一点去处理这个问题。

定义一个GetOrderDetailsHystrixCommand，让它继承HystrixCommand。

public class GetOrderDetailsHystrixCommand : HystrixCommand<string>
{
    private readonly IOrderService _service;
    private readonly ILogger<GetOrderDetailsHystrixCommand> _logger;
    private string _orderId;

    public GetOrderDetailsHystrixCommand(
        IHystrixCommandOptions options,
        IOrderService service,
        ILogger<GetOrderDetailsHystrixCommand> logger
        ) : base(options)
    {
        this._service = service;
        this._logger = logger;
        this.IsFallbackUserDefined = true;
    }

    public async Task<string> GetOrderDetailsAsync(string orderId)
    {
        _orderId = orderId;
        return await ExecuteAsync();
    }

    protected override async Task<string> RunAsync()
    {
        var result = await _service.GetOrderDetailsAsync(_orderId);
        _logger.LogInformation("Get the result : {0}", result);
        return result;
    }

    protected override async Task<string> RunFallbackAsync()
    {
        //断路器已经打开
        if (!this._circuitBreaker.AllowRequest)
        {
            return await Task.FromResult("Please wait for sometimes");
        }

        _logger.LogInformation($"RunFallback");
        return await Task.FromResult<string>($"RunFallbackAsync---OrderId={_orderId}");
    }

}

这里有几个地方要注意：

1. 构造函数一定要有IHystrixCommandOptions这个参数
2. RunAsync是真正执行调用的地方
3. RunFallbackAsync是由于某些原因不能拿到返回结果时会执行的地方，所谓的优雅降级。

接下来要做的是在Startup中进行注册。

public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{
    services.AddSingleton<IOrderService, OrderService>();
    services.AddHystrixCommand<GetOrderDetailsHystrixCommand>("Order", Configuration);

    services.AddMvc();
}

可以看到，在添加熔断命令的时候，还用到了Configuration这个参数，这就说明，我们还少了配置！！

配置是放到appsettings.json里面的，下面来看一下要怎么配置：

{
  "hystrix": {
    "command": {
      "default": {
        "circuitBreaker": {
          //是否启用，默认是true
          "enabled": true,
          //在指定时间窗口内，熔断触发的最小个数
          "requestVolumeThreshold": 5,
          //熔断多少时间后去尝试请求
          "sleepWindowInMilliseconds": 5000,
          //失败率达到多少百分比后熔断
          "errorThresholdPercentage": 50,
          //是否强制开启熔断
          "forceOpen": false,
          //是否强制关闭熔断
          "forceClosed": false
        },
        //是否启用fallback
        "fallback": {
          "enabled": true
        }
      }
    }
  }
} 

需要添加一个名字为hystrix的节点，里面的command节点才是我们要关注的地方！

default，是默认的配置，针对所有的Command！如果说有某个特定的Command要单独配置，可以在command下面添加相应的命令节点即可。

其他配置项，都已经用注释的方式解释了。

下面这张动图模拟了订单服务从可用->不可用->可用的情形。

除了服务不可用，可能还有一种情况发生的概率会比较大，超时！

举个例子，有一个服务平常都是响应很快，突然有一段时间不知道什么原因，处理请求的速度慢了很多，这段时间内经常出现客户端等待很长的时间，甚至超时了。

当遇到这种情况的时候，一般都会设置一个超时时间，只要在这个时间内没有响应就认为是超时了！

可以通过下面的配置来完成超时的配置：

{
  "hystrix": {
    "command": {
      "default": {
        "execution": {
          "timeout": {
            "enabled": true
          },
          "isolation": {
            "strategy": "THREAD", 
            "thread": {
              //超时时间
              "timeoutInMilliseconds": 1000
            } 
          }
        },
      }
    }
  }
} 

总结

这里也只是介绍了几个比较常用和简单的功能，它还可以合并多个请求，缓存请求等诸多实用的功能。总体来说，Steeltoe的熔断功能，用起来还算是比较简单，也比较灵活。

更多配置和说明可以参考官方文档。

本文的示例代码：

CircuitBreakerDemo