服务治理-熔断，降级，限流，削峰，错峰

一、熔断【Circuit Breaker】

1、简介

熔断也叫断路器。作用类似家用保险丝，当某服务出现不可用或者响应超时，为防止整个系统出现雪崩，暂时停止该服务的调用。

二、降级【Fallback】

1、简介

当服务器压力增加，根据当前业务情况及流量，对部分服务业页面进行有策略的降级，以此释放服务器资源，来保证核心任务的正常运行。

降级往往会指定不同的级别，根据不同的异常等级执行不同的处理：

根据服务方式：可以拒绝服务，可以延迟服务，可以随机服务。

根据服务范围：可以砍掉某个功能，也可以砍掉某些模块。

总之服务降级需要根据不同的业务需求采用不同的降级策略。主要目的就是服务虽然有损，但是总比没有好。

2、熔断VS降级

相同点：

目标一致：都是从可用性和可靠性出发，防止系统崩溃。

用户体验类似：最终都让用户体验到某些功能暂不可用。

不同点：

触发原因不同：服务熔断一般是某个服务(下游服务)故障引起的，而服务降级一般是从整体负荷考虑。

三、限流【Bulkhead】

1、简介

限流可以认为是服务降级的一种。限流就是限制系统的输入和输出流量，来达到保护系统的目的。

一般来说系统的吞吐量是可以被测算的，为了保证系统的稳定运行，一旦达到的需要限制阈值，就需要限制流量并采取一些措施来完成限制流量的目的。比如：延迟处理，拒绝处理，或者部分拒绝处理等。

2、实现

以Polly框架，Hystrix请参考：.NET Core + Spring Cloud：熔断降级

【步骤一】添加 Microsoft.Extensions.Http.Polly 包

//<1>、降级后的返回值
 HttpResponseMessage fallbackResponse = new HttpResponseMessage
{ 
       Content = new StringContent("降级，服务暂时不可用"),
       StatusCode = HttpStatusCode.InternalServerError,

}; 
//<2>、降级策略
var FallBackPolicy = Policy<HttpResponseMessage>.Handle<Exception>().FallbackAsync(fallbackResponse, async b =>
             {
                 // 1、降级打印异常
                 Console.WriteLine($"服务开始降级,异常消息：{b.Exception.Message}");
                 // 2、降级后的数据 
                 Console.WriteLine($"服务降级内容响应：{await fallbackResponse.Content.ReadAsStringAsync()}");
                 await Task.CompletedTask;
             });

            //<3>、熔断策略/断路器策略
            var CircuitBreakPolicy = Policy<HttpResponseMessage> // HttpResponseMessage 为HttpClient的返回值
                .Handle<Exception>() //捕获Exception异常
                .OrResult(res => res.StatusCode == HttpStatusCode.InternalServerError || res.StatusCode == HttpStatusCode.RequestTimeout)
                .CircuitBreakerAsync(
                    3,    // 出现3次异常
                    TimeSpan.FromSeconds(20), // 断路器的时间(例如：设置为20秒，断路器两秒后自动由开启到关闭)
                    (ex, ts) =>
                            {   //熔断器开启事件触发
                                Console.WriteLine($"服务断路器开启，异常消息：{ex.Result}");
                                Console.WriteLine($"服务断路器开启的时间：{ts.TotalSeconds}s");
                            }, //断路器重置事件触发
                    () => { Console.WriteLine($"服务断路器重置"); }, //断路器半开启事件触发
                    () => { Console.WriteLine($"服务断路器半开启(一会开，一会关)"); }
                 );

            //<4>、限流策略
            var bulk = Policy.BulkheadAsync<HttpResponseMessage>(
               maxParallelization: 30,//最大请求并发数
               maxQueuingActions: 20,//可以有20个请求在队列里排队 
               onBulkheadRejectedAsync: context =>//当我们的请求超出了并发数时怎么处理 这里可以定义自己的规则
               { 
                   return Task.CompletedTask;  
               }
             

               );

            services.AddHttpClient();
            services.AddHttpClient("myhttpclienttest", client =>
            {
                client.BaseAddress = new Uri("http://localhost:9002/");
                // client.Timeout = TimeSpan.FromSeconds(1);
            })
            //<5>、添加 降级策略
            .AddPolicyHandler(FallBackPolicy)
            //<6>、添加 熔断策略                                                      
            .AddPolicyHandler(CircuitBreakPolicy)
            //<7>、添加限流策略
            .AddPolicyHandler(bulk)
            ;

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注意：1、<3>熔断的策略里，加了 .OrResult(res => res.StatusCode == HttpStatusCode.InternalServerError || res.StatusCode == HttpStatusCode.RequestTimeout) ，网上的教程一般没有，这句话的意思是，当请求返回的状态是500服务器异常或者请求超时时，都计算在内。若没有这句话，对方接口必须要抛异常，才计算在内。

2、这些策略可以组合起来使用。

【步骤二】HTTPClient调用远程接口服务

using Microsoft.AspNetCore.Mvc;
using Microsoft.Extensions.Logging;
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Net;
using System.Net.Http;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;

namespace HttpClientDemo.Controllers
{


    [ApiController]
    [Route("[controller]")]
    public class WeatherForecastController : ControllerBase
    {

        private readonly ILogger<WeatherForecastController> _logger;

        private readonly IHttpClientFactory _clientFactory;
        public WeatherForecastController(ILogger<WeatherForecastController> logger, IHttpClientFactory clientFactory)
        {
            _logger = logger;
            _clientFactory = clientFactory;

        }

        /// <summary>
        /// 测试HttpClient和Polly
        /// </summary>
        /// <returns></returns>

        [HttpGet]
        public async Task<MyResult> Get()
        {
            MyResult result = new MyResult();
            try
            {
               

                Console.WriteLine("请求处理开始。。。。");  
                var client = _clientFactory.CreateClient("myhttpclienttest"); 

                var request = new HttpRequestMessage(HttpMethod.Get, "api/values/testtimeout");
                HttpResponseMessage response = await client.SendAsync(request);
                var content = await response.Content.ReadAsStringAsync();
                if(response.StatusCode== HttpStatusCode.InternalServerError)
                {
                    result.code = "400";
                    result.msg = content;
                }
                else
                {
                    result.code = "200";
                    result.msg = content;
                }
                return result; 
            }
            catch (Exception ex)
            {
                result.code = "401";
                result.msg = ex.Message;
                Console.WriteLine($"出理异常:{ex.Message}");
                return result;
            }
        }
    }
}

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这里有坑，HTTPClient最后一定要返回的事HttpReaponseMessge，否则无法返回降级的返回内容。

【步骤三】Polly在.NetCore项目中封装

根据步骤一，我们将这些代码封装起来。使用配置文件来配置参数。

新建配置文件：pollyconfig.json,并且将该json文件保存的格式为UTF-8，不然会有中文乱码

{
  "Polly": [
    {
      "ServiceName": [ "myhttpclienttest", "myhttpclienttest2" ], //服务名称，可以多个服务使用同一个配置
      "TimeoutTime": 5, //超时时间设置，单位为秒
      "RetryCount": 2, //失败重试次数
      "CircuitBreakerOpenFallCount": 2, //执行多少次异常，开启短路器（例：失败2次，开启断路器）
      "CircuitBreakerDownTime": 6, //断路器关闭的时间(例如：设置为2秒，短路器两秒后自动由开启到关闭)
      "HttpResponseMessage": "系统繁忙，请稍后再试！", //降级处理提示信息
      "HttpResponseStatus": 200 //降级处理响应状态码
    },
    {
      "ServiceName": [ "myhttpclienttest3" ], //假如服务名称存在相同的，则后面的会替换掉前面的
      "TimeoutTime": 2,
      "RetryCount": 5,
      "CircuitBreakerOpenFallCount": 2,
      "CircuitBreakerDownTime": 8,
      "HttpResponseMessage": "系统繁忙，请稍后再试~！",
      "HttpResponseStatus": 503
    }
  ]
}

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创建配置实体类：PollyHttpClientConfig.cs对应配置文件里的节点

public class PollyHttpClientConfig
{
    /// <summary>
    /// 服务名称
    /// </summary>
    public List<string> ServiceName { set; get; }
 
    /// <summary>
    /// 超时时间设置，单位为秒
    /// </summary>
    public int TimeoutTime { set; get; }
 
    /// <summary>
    /// 失败重试次数
    /// </summary>
    public int RetryCount { set; get; }
 
    /// <summary>
    /// 执行多少次异常，开启短路器（例：失败2次，开启断路器）
    /// </summary>
    public int CircuitBreakerOpenFallCount { set; get; }
 
    /// <summary>
    /// 断路器关闭的时间(例如：设置为2秒，短路器两秒后自动由开启到关闭)
    /// </summary>
    public int CircuitBreakerDownTime { set; get; }
 
    /// <summary>
    /// 降级处理消息(将异常消息封装成为正常消息返回，然后进行响应处理，例如：系统正在繁忙，请稍后处理.....)
    /// </summary>
    public string HttpResponseMessage { set; get; }
    /// <summary>
    /// 降级处理状态码(将异常消息封装成为正常消息返回，然后进行响应处理，例如：系统正在繁忙，请稍后处理.....)
    /// </summary>
    public int HttpResponseStatus { set; get; }
}

View Code

封装拓展类：PollyHttpClientServiceCollectionExtension.cs

using Microsoft.Extensions.Configuration;
using Microsoft.Extensions.DependencyInjection;
using Polly;
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Net;
using System.Net.Http;
using System.Threading.Tasks;

namespace HttpClientDemo
{
    public static class PollyHttpClientServiceCollectionExtension
    {
        public static void AddPollyHttpClient(this IServiceCollection service)
        {
            //读取服务配置文件
            try
            {
                var config = new ConfigurationBuilder().AddJsonFile("pollyconfig.json").Build(); //nuget: Microsoft.Extensions.Configuration.Json
                List<PollyHttpClientConfig> configList = config.GetSection("Polly").Get<List<PollyHttpClientConfig>>(); // nuget： Microsoft.Extensions.Options.ConfigurationExtensions
                if (configList != null && configList.Count > 0)
                {
                    configList.ForEach((pollyHttpClientConfig) =>
                    {
                        service.AddPollyHttpClient(pollyHttpClientConfig);

                    });
                }
            }
            catch (Exception ex)
            {
                throw new Exception("请正确配置pollyconfig.json");
            }
        }
        public static void AddPollyHttpClient(this IServiceCollection service, PollyHttpClientConfig pollyHttpClientConfig)
        {
            if (pollyHttpClientConfig == null)
                throw new Exception("请配置：pollyHttpClientConfig");

            if (pollyHttpClientConfig.ServiceName == null || pollyHttpClientConfig.ServiceName.Count < 1)
                throw new Exception("请配置：pollyHttpClientConfig.Polly.ServiceName");

            for (int i = 0; i < pollyHttpClientConfig.ServiceName.Count; i++)
            {
                var builder = service.AddHttpClient(pollyHttpClientConfig.ServiceName[i]);

                builder.BuildFallbackAsync(pollyHttpClientConfig.HttpResponseMessage, pollyHttpClientConfig.HttpResponseStatus);
                builder.BuildCircuitBreakerAsync(pollyHttpClientConfig.CircuitBreakerOpenFallCount, pollyHttpClientConfig.CircuitBreakerDownTime);
                builder.BuildRetryAsync(pollyHttpClientConfig.RetryCount);
                builder.BuildTimeoutAsync(pollyHttpClientConfig.TimeoutTime);
            }
        }


        //降级
        private static void BuildFallbackAsync(this IHttpClientBuilder builder, string httpResponseMessage, int httpResponseStatus)
        {

            if (httpResponseStatus < 1 || string.IsNullOrEmpty(httpResponseMessage))
                return;

            HttpResponseMessage fallbackResponse = new HttpResponseMessage
            {
                Content = new StringContent(httpResponseMessage),
                StatusCode = (HttpStatusCode)httpResponseStatus
            };

            builder.AddPolicyHandler(Policy<HttpResponseMessage>.HandleInner<Exception>().FallbackAsync(fallbackResponse, async b =>
            {
                // 1、降级打印异常
                Console.WriteLine($"服务开始降级,异常消息：{b.Exception.Message}");
                // 2、降级后的数据
                Console.WriteLine($"服务降级内容响应：{await fallbackResponse.Content.ReadAsStringAsync()}");
                await Task.CompletedTask;
            }));
        }
        //熔断
        private static void BuildCircuitBreakerAsync(this IHttpClientBuilder builder, int circuitBreakerOpenFallCount, int circuitBreakerDownTime)
        {
            if (circuitBreakerOpenFallCount < 1 || circuitBreakerDownTime < 1)
                return;

            builder.AddPolicyHandler(
                           Policy<HttpResponseMessage> // HttpResponseMessage 为HttpClient的返回值
                           .Handle<Exception>() //捕获Exception异常
                           .OrResult(res => res.StatusCode == HttpStatusCode.InternalServerError || res.StatusCode == HttpStatusCode.RequestTimeout)
                           .CircuitBreakerAsync(
                               circuitBreakerOpenFallCount,    // 出现3次异常
                               TimeSpan.FromSeconds(circuitBreakerDownTime), //10秒之内； 结合上面就是：10秒之内出现3次异常就熔断   
                               (res, ts) =>
                               {   //熔断器开启事件触发
                                   Console.WriteLine($"服务断路器开启，异常消息：{res.Result}");
                                   Console.WriteLine($"服务断路器开启的时间：{ts.TotalSeconds}s");
                               }, //断路器重置事件触发
                               () => { Console.WriteLine($"服务断路器重置"); }, //断路器半开启事件触发
                               () => { Console.WriteLine($"服务断路器半开启(一会开，一会关)"); }
                               )
                       );

        }
        //失败重试
        private static void BuildRetryAsync(this IHttpClientBuilder builder, int retryCount)
        {
            if (retryCount > 0)//失败重试
                builder.AddPolicyHandler(Policy<HttpResponseMessage>.Handle<Exception>().RetryAsync(retryCount));
        }
        //超时
        private static void BuildTimeoutAsync(this IHttpClientBuilder builder, int timeoutTime)
        {
            if (timeoutTime > 0)//超时
                builder.AddPolicyHandler(Policy.TimeoutAsync<HttpResponseMessage>(TimeSpan.FromSeconds(timeoutTime)));
        }
    }
}