SpringCloud-4之熔断器和雪崩效应

使用 Ribbon 和 Spring Cloud 实现客户端负载均衡-使用熔断器防止服务雪崩
官网demo:
https://spring.io/guides/gs/circuit-breaker/

概念

1、介绍

Spring cloud 使用 hystrix 组件实现服务的熔断,防止因某个服务出现故障,导致服务级联调用而引发雪崩问题。

1.1 雪崩效应

在微服务架构中通常会有多个服务层调用,基础服务的故障可能会导致级联故障,进而造成整个系统不可用的情况,这种现象被称为服务雪崩效应。服务雪崩效应是一种因“服务提供者”的不可用导致“服务消费者”的不可用,并将不可用逐渐放大的过程。

如果下图所示:A 作为服务提供者,B 为 A 的服务消费者,C 和 D 是 B 的服务消费者。A 不可用引起了 B 的不可用,并将不可用像滚雪球一样放大到 C 和 D 时,雪崩效应就形成了。

image.png

1.2 熔断器

Circuit Breaker,熔断器的原理很简单,如同电力过载保护器。它可以实现快速失败,如果它在一段时间内侦测到许多类似的错误,会强迫其以后的多个调用快速失败,不再访问远程服务器,从而防止应用程序不断地尝试执行可能会失败的操作,使得应用程序继续执行而不用等待修正错误,或者浪费 CPU 时间去等到长时间的超时产生。熔断器也可以使应用程序能够诊断错误是否已经修正,如果已经修正,应用程序会再次尝试调用操作。

熔断器模式就像是那些容易导致错误的操作的一种代理。这种代理能够记录最近调用发生错误的次数,然后决定使用允许操作继续,或者立即返回错误。熔断器就是保护服务高可用的最后一道防线。熔断器开关相互转换的逻辑如下图:

image.png

熔断器发现A1,多次执行失败(设置一个阀值),超过阀值。
当请求到B1时,B1直接快速返回失败(减少链接超时的时间,减少系统相应差的问题)。
B1可以自定义如何返回错误信息和补偿。
A1可以自定义重试机制

2、hystrix 熔断 2.1 熔断机制

断路器很好理解,当 Hystrix Command 请求后端服务失败数量超过一定比例(默认 50%,断路器会切换到开路状态(Open)。
这时所有请求会直接失败而不会发送到后端服务。
断路器保持在开路状态一段时间后(默认 5 秒),自动切换到半开路状态(HALF-OPEN)。
这时会判断下一次请求的返回情况,如果请求成功,断路器切回闭路状态(CLOSED),否则重新切換到开路状态(OPEN). Hystrix 的断路器就像我们家庭电路中的保险丝,一旦后端服务不可用,断路器会直接切断请求链,避免发送大量无效请求影响系统吞吐量,并且断路器有自我检测并恢复的能力

image.png

3、创建bookstore模块

image.png

3.1 编写pom.xml,官网导航上的pom复制下来

image.png

3.2 编写BookstoreApplication类

@SpringBootApplication
@RestController
public class ReadingApplication {
    
    // 此种方式不能起到融合熔断的作用,因此如果服务提供者故障,程序得到 500异常。
    @RequestMapping("/to-read")
    public String readingList() {
        RestTemplate restTemplate = new RestTemplate();
        URI uri = URI.create("http://localhost:3333/recommended");
        return restTemplate.getForObject(uri, String.class);
    }

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

3.3 编写application.properties文件

 server.port=3333

4、创建reading模块 -reading模块是消费者模块。
4.1 编写pom.xml

image.png

4.2 编写ReadingApplication类

@SpringBootApplication
@RestController
public class ReadingApplication {
    @RequestMapping("/recommended")
    public String readingList() {
        return "Spring in Action (Manning), "
                + "Cloud Native Java (O'Reilly), Learning Spring Boot (Packt)";
    }

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

上述代码只是简单编程。并不是熔断

4.3 熔断模式说明
Netflix的Hystrix库提供了熔断模式的实现:
当对方法进行熔断处理时, Hystrix 会监控方法的失败调用,如果失败 次数达到阈值,Hystrix就打开熔断以致后续访问自动失败。
熔断开启后,Hystrix把对方法的调用重定向到特定回调 方法中。
Spring Cloud Netflix Hystrix会查找加了@HystrixCommand注解的方法,并使用代理模式对该方法进行包装,该 代理会连接到熔断器以便Hystrix能够监控。当前只对标记了@Component和@Service注解的类有效。

4.4 创建BookService服务类

@Service
public class BookService {
    @HystrixCommand(fallbackMethod = "reliable")
    public String readingList() {
        RestTemplate restTemplate = new RestTemplate();
        URI uri = URI.create("http://localhost:3333/recommended");
        return restTemplate.getForObject(uri, String.class);
    }

    /**
     * 回调方法
     */
    public String reliable() {
        return "Cloud Native Java (O'Reilly)";
    }
}

通过@HystrixCommand注解实现在Spring Cloud使用Hystrix组件相关的工程
cloud-registration-center:注册中心
cloud-service-hystrix: 作为服务方的工程
cloud-consumer-hystrix:通过hystrix调用cloud-service-hystrix的接口

4.5 修改ReadingApplication类

@SpringBootApplication
@RestController
//启用熔断器
@EnableCircuitBreaker
public class ReadingApplication {
    @Autowired
    private BookService bookService;

    @RequestMapping("/to-read")
    public String toRead() {
        return bookService.readingList();
    }

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

4.6 修改application.properties文件

server.port=2222

5、测试
5.1 启动bookstore模块
5.2 启动reading模块
5.3 访问reading服务
5.4 杀死bookstore进程
5.5 重启bookstore进程

当两个模块都启动:
第一步:访问to-read方法,会发现执行的是to-read方法的返回结果。

image.png

第二步:将bookstore服务断掉
发现执行的结果是熔断自定义返回的reliable()方法结果。
证明已经实现熔断

image.png

第三步:重新将bookstore服务启动。半开放状态
每隔5秒的重试时间。5秒后执行发现 ,执行了原来的readList()方法

image.png
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