Hystrix断路器

1、介绍

①产生原因

服务雪崩:

多个微服务之间调用,假设A调用B,C,B和C又调用其他微服务,这就是扇出

如果扇出的链路上有某个微服务调用响应时间过长或者不可用,那么A调用会占用越来越多的系统资源,最后崩溃。这就是雪崩效应。

②解决方案

Hystrix是一个处理分布式系统的延迟和容错开源库,在分布式库系统中,许多的依赖不可避免的会调用失败,比如超时,异常,Hystrix能够保证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,提高分布式系统弹性

断路器是一种开关装置,某个服务单元故障之后,通过断路器的故障监控,向调用方法返回一个符合预期,可处理的备选响应(FallBack)而不是长时间等待或者抛出调用方无法处理的异常。

这样能保证服务调用方的线程,不会长时间,不必要的占用,从而避免故障在分布式系统中的蔓延,雪崩。

2、Hystrix概念

①服务降级

返回一个友好提示

服务器忙,不让客户端等待立即返回一个友好提示,fallback

降级原因:

  • 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

②服务熔断

类似保险丝,达到最大服务,直接拒绝访问,然后调用服务降级方法并且友好提示

③服务限流

秒杀等高并发操作,严禁一窝蜂调用,排队调用,每秒N个,有序进行

3、服务雪崩模拟

①无熔断降级项目搭建

1.首先将eureka的注册中心,设置为单机版

image-20230115202039314

2.新建模块cloud-provider-hystrix-payment8001

image-20230115202253606

pom.xml:

<dependencies>
<!-- hystrix-->
<dependency>
<groupId>org.springframework.cloud</groupId>
<artifactId>spring-cloud-starter-netflix-hystrix</artifactId>
</dependency>
<!-- 引用自己定义的api通用包,可以使用Payment支付Entity -->
<dependency>
<groupId>cn.zko0.cloud</groupId>
<artifactId>cloud-api-commons</artifactId>
<version>1.0-SNAPSHOT</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
</dependency>
<!--监控-->
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-actuator</artifactId>
</dependency>
<!--eureka client-->
<dependency>
<groupId>org.springframework.cloud</groupId>
<artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-client</artifactId>
</dependency>
<!--热部署-->
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-devtools</artifactId>
<scope>runtime</scope>
<optional>true</optional>
</dependency>
<!-- 一个Java工具包 -->
<dependency>
<groupId>cn.hutool</groupId>
<artifactId>hutool-all</artifactId>
<version>5.1.0</version>
</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>

yml:

server:
port: 8001
spring:
application:
name: cloud-provider-hystrix-payment
eureka:
client:
register-with-eureka: true
fetch-registry: true
service-url:
#单机版
defaultZone: http://eureka7001.com:7001/eureka
#集群版
# defaultZone: http://eureka7001.com:7001/eureka,http://eureka7002.com:7002/eureka,http://eureka7003.com:7003/eureka

启动类:

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

Service:

@Service
public class PaymentService {
//正常访问
public String paymentInfo_OK(Integer id){
return "线程池"+Thread.currentThread().getName()+"paymentInfo_OK,id:"+id+"\t";
}
public String paymentInfo_ERROR(Integer id){
try{
TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
}catch (InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
return "线程池"+Thread.currentThread().getName()+"paymentInfo_ERROR,id:"+id+"\t"+"耗时三秒";
}
}

Controller:

@RestController
@Slf4j
public class PaymentController {
@Resource
private PaymentService paymentService;
@Value("${server.port}")
private String port;
@GetMapping("/payment/hystrix/ok/{id}")
public String paymentInfo_OK(@PathVariable("id") Integer id){
String result = paymentService.paymentInfo_OK(id);
log.info("******result:" + result);
return result;
}
@GetMapping("/payment/hystrix/timeout/{id}")
public String paymentInfo_TimeOut(@PathVariable("id")Integer id){
String result = paymentService.paymentInfo_ERROR(id);
log.info("******result:" + result);
return result;
}
}

测试:

image-20230115204212893

②模拟

一.provider自测

1.首先使用jmeter去设置并发请求,请求timeout的接口

image-20230115211537590

image-20230115212055785

这时去请求OK接口,OK接口的请求会被拖慢

image-20230115212335376

Tomcat默认的线程数是10个,当Tomcat的默认工作线程被打满,就没有多余的线程来分担压力和处理了。

大规模的资源被timeout接口占用了,所以ok接口会变慢

上述都是Provider8001自测,如果使用consuemr80来访问,那么consumer只能等待,最终会导致consumer不满意,最后8001被拖死

二.搭建consumer测试

1.搭建模块cloud-consumer-feign-hystrix-order80

image-20230115212943138

2.pom.xml:

<dependencies>
<!-- openfeign -->
<dependency>
<groupId>org.springframework.cloud</groupId>
<artifactId>spring-cloud-starter-openfeign</artifactId>
</dependency>
<!-- hystrix -->
<dependency>
<groupId>org.springframework.cloud</groupId>
<artifactId>spring-cloud-starter-netflix-hystrix</artifactId>
</dependency>
<!--eureka client-->
<dependency>
<groupId>org.springframework.cloud</groupId>
<artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-client</artifactId>
</dependency>
<!-- 引用自己定义的api通用包,可以使用Payment支付Entity -->
<dependency>
<groupId>cn.zko0.cloud</groupId>
<artifactId>cloud-api-commons</artifactId>
<version>1.0-SNAPSHOT</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-web</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>

3.yml:

register-with-eureka: false,未将自己注册进eureka

server:
port: 80
eureka:
client:
register-with-eureka: false
service-url:
defaultZone: http://localhost:7001/eureka
#需要加上,否则会报错
ribbon:
ReadTimeout: 4000
ConnectTimeout: 4000

4.启动类:

@EnableEurekaClient
@EnableFeignClients
@SpringBootApplication
public class OrderHystrixMain80 {
public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(OrderHystrixMain80.class, args);
}
}

5.feign-service

@Component
@FeignClient(value = "CLOUD-PROVIDER-HYSTRIX-PAYMENT")
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);
}

6.controller

@Slf4j
@RestController
public class OrderHystrixController {
@Resource
private PaymentHystrixService paymentHystrixService;
@GetMapping("/consumer/payment/hystrix/ok/{id}")
public String paymentInfo_OK(@PathVariable("id") Integer id){
String result = paymentHystrixService.paymentInfo_OK(id);
return result;
}
@GetMapping("/consumer/payment/hystrix/timeout/{id}")
public String paymentInfo_TimeOut(@PathVariable("id") Integer id){
String result = paymentHystrixService.paymentInfo_TimeOut(id);
return result;
}
}

7.这时去用jmeter对8001的timeout接口进行并发压测,访问80的consumer的ok接口

现象1:consumer的ok接口访问变慢

image-20230115214113285

现象2:consumer的ok接口超时报错(ribbon设置为4s超时)

(这里我是400线程,200循环压测)

image-20230115214450603

4、问题与解决方式

超时导致服务器变慢: 超时不再等待

出错: 出错有兜底

解决:

  • provider超时,consumer不能一直等待,必须有服务降级
  • provider宕机,consumer不能一直等待,必须服务降级
  • provider正常,consumer自己故障或者有自我要求(自己的等待时间小于provider)当provider用时4s,consumer等待3s,consumer自己处理降级

5、服务降级

①Provider

1.修改8001中PaymentService的paymentInfo_TimeOut方法,并添加paymentInfo_TimeOutHandler方法

Provider出错或是超过了调用时间峰值(3秒),就会使用fallbackMethod

image-20230115221541096

public class PaymentService {
//正常访问
public String paymentInfo_OK(Integer id){
return "线程池"+Thread.currentThread().getName()+"paymentInfo_OK,id:"+id+"\t";
}
@HystrixCommand(fallbackMethod = "paymentInfo_TimeOutHandler", commandProperties = {
//设置自身超时调用时间的峰值为3秒,峰值内可以正常运行,超过了需要有兜底的方法处理,服务降级fallback
@HystrixProperty(name = "execution.isolation.thread.timeoutInMilliseconds", value = "3000")
})
public String paymentInfo_TimeOut(Integer id){
int timeNumber = 5;
//int i = 1 / 0;
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(timeNumber);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
return "线程池:" + Thread.currentThread().getName() +
"\tpaymentInfo_TimeOut,id:" + id + ",耗时:" + timeNumber + "秒";
}
public String paymentInfo_TimeOutHandler(Integer id){
return "8001提供者,线程池:" + Thread.currentThread().getName() +
"\tpaymentInfo_TimeOutHandler系统繁忙,请稍后再试,id:" + id;
}
}

2.然后在8001的主启动类上添加@EnableCircuitBreaker注解,启用断路器。

image-20230115221845697

3.测试:

调用8001的timeout接口,因为服务降级的峰值时间为3s,超过3s会调用fallbackMethod,而timeout接口中sleep5s,故产生了服务降级

image-20230115222257618

将sleep改为int i=1/0同样能够启用服务降级,对于接口方法中出错抛出的异常,都会调用fallbackMethod产生降级

②Consumer

1.在yml中配置Ribbon保证自定义降级时间小于Ribbon最大等待时间:

image-20230115225808193

2.在主启动类添加@EnableHystrix注解

image-20230115222554906

3.对controller的方法添加服务降级方法

修改OrderHystrixController的paymentInfo_TimeOut方法,并添加paymentTimeOutFallbackMethod方法:

@Slf4j
@RestController
public class OrderHystrixController {
@Resource
private PaymentHystrixService paymentHystrixService;
@GetMapping("/consumer/payment/hystrix/ok/{id}")
public String paymentInfo_OK(@PathVariable("id") Integer id){
String result = paymentHystrixService.paymentInfo_OK(id);
return result;
}
@HystrixCommand(fallbackMethod = "paymentTimeOutFallbackMethod", commandProperties = {
@HystrixProperty(name = "execution.isolation.thread.timeoutInMilliseconds", value = "1500")
})
@GetMapping("/consumer/payment/hystrix/timeout/{id}")
public String paymentInfo_TimeOut(@PathVariable("id") Integer id){
String result = paymentHystrixService.paymentInfo_TimeOut(id);
return result;
}
public String paymentTimeOutFallbackMethod(@PathVariable("id") Integer id){
return "消费者80,支付系统繁忙";
}
}

4.测试:

情况1:consumer最大调用时间不满足或错误

consumer等待1.5s即降级。provider的接口sleep5s,3s降级。此时会调用consumer的降级方法;

image-20230115223714106

③Provider和Consumer服务降级

Provider和Consumer都可以使用服务降级,但是在日常的开发中,通常将服务降级放在Consumer中;

6、全局服务降级

如果对每个方法配置fallbackMethod,代码膨胀和耦合度很高,烂!

配置全局通用服务降级fallbcakMethod,对于特定配置的即使用特定配置fallbackMethod

全局服务降级能够代替全局异常处理,并且还能够解决高并发的一些问题

①Consumer配置

1.在80的OrderHystrixController中添加全局fallback方法:

image-20230115230906193

@Slf4j
@RestController
@DefaultProperties(defaultFallback = "payment_Global_FallbackMethod")
public class OrderHystrixController {
@Resource
private PaymentHystrixService paymentHystrixService;
//全局fallback方法,不能有传参
public String payment_Global_FallbackMethod(){
return "Global异常处理信息,请稍后再试!";
}
@GetMapping("/consumer/payment/hystrix/ok/{id}")
public String paymentInfo_OK(@PathVariable("id") Integer id){
String result = paymentHystrixService.paymentInfo_OK(id);
return result;
}
@HystrixCommand(commandProperties = {
@HystrixProperty(name = "execution.isolation.thread.timeoutInMilliseconds", value = "3000")
})
@GetMapping("/consumer/payment/hystrix/timeout/{id}")
public String paymentInfo_TimeOut(@PathVariable("id") Integer id){
String result = paymentHystrixService.paymentInfo_TimeOut(id);
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
} catch (InterruptedException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
return result;
}
}

全局服务降级和定制服务降级的区别:

定制服务降级:在@HystrixCommand注解中包含fallback=xxx,这时即为特定fallbackMethod

image-20230115231137564

全局服务降级:没有标注fallbackMethod,这时调用全局服务降级方法(后面的Property可以不写)

image-20230115231430472

标注方法需要服务降级(在上面的代码中已经完整写出

image-20230115231720815

测试:

image-20230115231811283

7、通配服务降级FeignFallBack

之前我们是在Consumer的controller层上对每个方法进行服务降级配置的,这样做会导致代码很混乱。

如下,纯纯的一坨屎:

image-20230115232239053

服务降级的fallbackMethod和业务代码混在一起,垃圾!!

如果我们在feign-servce层,对每个接口配置服务降级方法,不就变得很清晰了吗?好!

①Consumer配置

1.首先去yml进行配置,开启feign的hystrix

注意在开启feign的hystrix时,默认的超时时间为1s,如果这时在controller层上定制服务降级方法,会出现1s的超时,不以自定义的服务降级配置时间为准的问题,需要我们手动调整connection-timeout大于自定义降级最大时间

feign:
hystrix:
enabled: true
#下面两行不要,但是需要注意
#httpclient:
# connection-timeout: 5000

2.在80的service包下新建PaymentFallbackService类,实现PaymentHystrixService接口

@Component
public class PaymentFallbackService implements PaymentHystrixService{
@Override
public String paymentInfo_OK(Integer id) {
return "----PaymentFallbackService\t fallback-paymentInfo_OK----";
}
@Override
public String paymentInfo_TimeOut(Integer id) {
return "----PaymentFallbackService\t fallback-paymentInfo_TimeOut----";
}
}

3.在feign-server上的@FeignClient加上fallback指定类,这样Feign远程调用接口就能够服务降级,调用对应的重写方法

image-20230115233152462

4.关闭Consumer中Controller层上的全局服务降级,同时关闭Provider上的服务降级,使我们的Feign通配的服务降级能够更好展现出来。

如下,consumer调用provider正常,没有产生服务降级。

image-20230115233652542

5.关闭provider服务器,模拟宕机,这时应该产生服务降级,测试:

feign-servie服务降级方法成功调用

image-20230115233918704

8、服务熔断

①概念

熔断时应对雪崩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的时间太长了,那么就会进行服务的降级,从而熔断该节点微服务的调用,返回错误的响应信息。

当节点微服务调用响应正常之后,会尝试恢复调用链路

在SpringCloud中,熔断机制通过Hystrix实现,Hystrix会监控服务直接的调用情况。当失败的调用达到一定的阈值,缺省时5s内20次调用失败,就会启动熔断机制,熔断机制的注解时@HystrixCommand

服务熔断博客:[CircuitBreaker](CircuitBreaker (martinfowler.com))

Closed:断路器关闭

Open:断路器启动

HalfOpen(半开):在断路器打开的状态下,先尝试请求是否能够正常响应,如果该请求正常,则关闭断路器

image-20230116121323499

②Provider自测搭建

1.修改cloud-provider-hystrix-payment8001

在Service中添加方法与熔断

@HystrixProperty(name = "circuitBreaker.enabled", value = "true")开启服务熔断

circuitBreaker.requestVolumeThreshold:滑动窗口大小,即触发熔断的最小请求数量,默认为 20。举个例子,一共只有 19 个请求落在窗口内,全都失败了,也不会触发熔断

//服务熔断
@HystrixCommand(fallbackMethod = "paymentCircuitBreaker_fallback",commandProperties = {
@HystrixProperty(name = "circuitBreaker.enabled", value = "true"), //开启断路器
@HystrixProperty(name = "circuitBreaker.requestVolumeThreshold", value = "10"), //请求总数阈值(默认20)
@HystrixProperty(name = "circuitBreaker.sleepWindowInMilliseconds", value = "10000"), //休眠时间窗口期(休眠多久进入半开模式(单位毫秒,默认5秒))
@HystrixProperty(name = "circuitBreaker.errorThresholdPercentage", value = "60"), //请求次数的错误率达到多少跳闸(百分率%,默认50%)
})
public String paymentCircuitBreaker(@PathVariable("id") Integer id) {
if(id < 0){
throw new RuntimeException("****id 不能为负数");
}
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 不能为负数,请稍后再试, id: " + id;
}

2.在Controller层调用service层中开启服务熔断的方法

@GetMapping("/payment/circuit/{id}")
public String paymentCircuitBreaker(@PathVariable("id") Integer id){
String result = paymentService.paymentCircuitBreaker(id);
log.info("******result:" + result);
return result;
}

3.测试:

第一次调用,服务未熔断:

image-20230116205403922

多次输入-1,使得服务熔断产生,断路器打开,这时输入正确的数据,依然会使用fallbackMethod来工作

image-20230116205831175

circuitBreaker.sleepWindowInMilliseconds秒之后,(本配置设置为10s),10s后断路器处于半开状态,如果这时,请求服务正常调用(>0),断路器就会关闭,否则断路器依然会打开,再次产生熔断

image-20230116210058072

③总结

断路器的三个重要参数:

  1. 快照时间窗:

    断路器曲儿是否打开需要统计一些请求和错误数据,而统计的时间泛微就是快照时间窗,默认为最近的10s

  2. 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可能熔断,默认为20

    (默认在10s内,如果该接口调用不足20次,那么即使全部失败,断路器也不会打开)

  3. 错误百分比阈值

    请求总数在快照时间窗内超过阈值,比如发生了30次调用,如果在30次调用内,有15次发生了超时异常,也就是超过50%的错误百分比,那么断路器就会被打开

Hystrix流程图:

由图可见可见,服务降级有三种情况:

  1. 断路器打开(服务熔断)
  2. 信号量或者线程池满了
  3. 方法运行异常或超时

在这里插入图片描述

9、Dashboard仪表板

Dashboard:对Hystrix进行图形化的监控

Hystrix提供准实时的调用监控,Hystrix会以统计报表和图形的形式展现给用户,包括每秒多少请求,多少成功,多少失败等。

①Dashboard工程搭建

1.新建子模块cloud-consumer-hystrix-dashboard9001

<dependencies>
<!-- hystrix仪表盘图形化 -->
<dependency>
<groupId>org.springframework.cloud</groupId>
<artifactId>spring-cloud-starter-netflix-hystrix-dashboard</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<groupId>cn.zko0.cloud</groupId>
<artifactId>cloud-api-commons</artifactId>
<version>1.0-SNAPSHOT</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-web</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>

2.yml:

server:
port: 9001

3.启动类:

@EnableHystrixDashboard //启用Hystrix仪表板
@SpringBootApplication
public class HystrixDashboard9001 {
public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(HystrixDashboard9001.class, args);
}
}

4.启动:成功

image-20230116214111699

②Provider接入Dashboard

所有微服务提供者都需要在pom中引入监控依赖。

<!--监控-->
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-actuator</artifactId>
</dependency>

在启动类上添加:

/**
* 此配置是为了服务监控而配置,与服务容错本身无关,springcloud升级后的坑
* ServletRegistrationBean因为SpringBoot的默认路径不是 “/hystrix.stream"
* 只要在自己的项目里配置上下的servlet就可以了
*/
@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7001,8001,9001:

image-20230116220956906

配置Dashboard的监控地址:

image-20230116221017486

如果显示Loading,需要先调用一次监控项目的接口,才能显示

image-20230116221059949

疯狂调用8001接口,观察Dashboard:

image-20230116221239903

多次调用接口,使其错误,开启服务熔断:

可以看到paymentCircuitBreaker的断路器打开了

image-20230116221419816

image-20230116221451104

③怎么看Dashborad

六种颜色,代表对应服务上调用不同状态的次数

image-20230116221740597

一个圈圈:

颜色:健康程度:绿色>黄色>橙色> 红色

大小:流量越大实心圈越大

image-20230116221853922

总体含义图:

image-20230116222312517

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