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SpringCloud CircuitBreaker断路器详解

作者:zl979899

Hystrix是一个用于处理分布式系统延迟和容错的开源库,而Resilience4J是其后续的替代品,本文给大家介绍SpringCloud CircuitBreaker断路器,感兴趣的朋友跟随小编一起看看吧

Hystrix简介

Circuit Breaker介绍

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“雪崩效应”.

 

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

所以,通常当你发现一个模块下的某个实例失败后,这时候这个模块依然还会接收流量,然后这个有问题的模块还调用了其他的模块,这样就会发生级联故障,或者叫雪崩。

Resilience4J介绍

熔断(Circuit Breaker)案例

断路器状态

断路器常用参数配置

按照COUNT_BASED(计数的滑动窗口)

<!--resilience4j-circuitbreaker-->
<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-circuitbreaker-resilience4j</artifactId>
</dependency>
<!-- 由于断路保护等需要AOP实现,所以必须导入AOP包 -->
<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-aop</artifactId>
</dependency>
spring:
  application:
    name: cloud-consumer-openfeign-order
  ####Spring Cloud Consul for Service Discovery
  cloud:
    consul:
      host: localhost
      port: 8500
      discovery:
        prefer-ip-address: true #优先使用服务ip进行注册
        service-name: ${spring.application.name}
    openfeign:
      # 开启circuitbreaker和分组激活 spring.cloud.openfeign.circuitbreaker.enabled
      circuitbreaker:
        enabled: true
        group:
          enabled: true #没开分组永远不用分组的配置。精确优先、分组次之(开了分组)、默认最后
# Resilience4j CircuitBreaker 按照次数:COUNT_BASED 的例子
#  6次访问中当执行方法的失败率达到50%时CircuitBreaker将进入开启OPEN状态(保险丝跳闸断电)拒绝所有请求。
#  等待5秒后,CircuitBreaker 将自动从开启OPEN状态过渡到半开HALF_OPEN状态,允许一些请求通过以测试服务是否恢复正常。
#  如还是异常CircuitBreaker 将重新进入开启OPEN状态;如正常将进入关闭CLOSE闭合状态恢复正常处理请求。
resilience4j:
  circuitbreaker:
    configs:
      default:
        failureRateThreshold: 50 #设置50%的调用失败时打开断路器,超过失败请求百分⽐CircuitBreaker变为OPEN状态。
		slidingWindowType: COUNT_BASED # 滑动窗口的类型
		slidingWindowSize: 6 #滑动窗⼝的⼤⼩配置COUNT_BASED表示6个请求,配置TIME_BASED表示6秒
		minimumNumberOfCalls: 6 #断路器计算失败率或慢调用率之前所需的最小样本(每个滑动窗口周期)。如果minimumNumberOfCalls为10,则必须最少记录10个样本,然后才能计算失败率。如果只记录了9次调用,即使所有9次调用都失败,断路器也不会开启。
		automaticTransitionFromOpenToHalfOpenEnabled: true # 是否启用自动从开启状态过渡到半开状态,默认值为true。如果启用,CircuitBreaker将自动从开启状态过渡到半开状态,并允许一些请求通过以测试服务是否恢复正常
		waitDurationInOpenState: 5s #从OPEN到HALF_OPEN状态需要等待的时间
		permittedNumberOfCallsInHalfOpenState: 2 #半开状态允许的最大请求数,默认值为10。在半开状态下,CircuitBreaker将允许最多permittedNumberOfCallsInHalfOpenState个请求通过,如果其中有任何一个请求失败,CircuitBreaker将重新进入开启状态。
		recordExceptions:
          - java.lang.Exception
    instances:
      cloud-payment-service:
        baseConfig: default
@RestController
public class OrderCircuitController{
    @Resource
    private PayFeignApi payFeignApi;
    @GetMapping(value = "/feign/pay/circuit/{id}")
    @CircuitBreaker(name = "cloud-payment-service", fallbackMethod = "myCircuitFallback")
    public String myCircuitBreaker(@PathVariable("id") Integer id){
        return payFeignApi.myCircuit(id);
    }
    //myCircuitFallback就是服务降级后的兜底处理方法
    public String myCircuitFallback(Integer id,Throwable t) {
        // 这里是容错处理逻辑,返回备用结果
        return "myCircuitFallback,系统繁忙,请稍后再试-----/(ㄒoㄒ)/~~";
    }
}

按照TIME_BASED(时间的滑动窗囗)

spring:
  application:
    name: cloud-consumer-openfeign-order
  ####Spring Cloud Consul for Service Discovery
  cloud:
    consul:
      host: localhost
      port: 8500
      discovery:
        prefer-ip-address: true #优先使用服务ip进行注册
        service-name: ${spring.application.name}
    openfeign:
      # 开启circuitbreaker和分组激活 spring.cloud.openfeign.circuitbreaker.enabled
      circuitbreaker:
        enabled: true
        group:
          enabled: true #没开分组永远不用分组的配置。精确优先、分组次之(开了分组)、默认最后
# Resilience4j CircuitBreaker 按照时间:TIME_BASED 的例子
resilience4j:
  timelimiter:
    configs:
      default:
        timeout-duration: 10s #神坑的位置,timelimiter 默认限制远程1s,超于1s就超时异常,配置了降级,就走降级逻辑
  circuitbreaker:
    configs:
      default:
        failureRateThreshold: 50 #设置50%的调用失败时打开断路器,超过失败请求百分⽐CircuitBreaker变为OPEN状态。
        slowCallDurationThreshold: 2s #慢调用时间阈值,高于这个阈值的视为慢调用并增加慢调用比例。
        slowCallRateThreshold: 30 #慢调用百分比峰值,断路器把调用时间⼤于slowCallDurationThreshold,视为慢调用,当慢调用比例高于阈值,断路器打开,并开启服务降级
        slidingWindowType: TIME_BASED # 滑动窗口的类型
        slidingWindowSize: 2 #滑动窗口的大小配置,配置TIME_BASED表示2秒
        minimumNumberOfCalls: 2 #断路器计算失败率或慢调用率之前所需的最小样本(每个滑动窗口周期)。
        permittedNumberOfCallsInHalfOpenState: 2 #半开状态允许的最大请求数,默认值为10。
        waitDurationInOpenState: 5s #从OPEN到HALF_OPEN状态需要等待的时间
        recordExceptions:
          - java.lang.Exception
    instances:
      cloud-payment-service:
        baseConfig: default

隔离(BulkHead)案例

SemaphoreBulkhead(信号量舱壁)

当信号量有空闲时,进入系统的请求会直接获取信号量并开始业务处理。

当信号量全被占用时,接下来的请求将会进入阻塞状态,SemaphoreBulkhead提供了一个阻塞计时器,

如果阻塞状态的请求在阻塞计时内无法获取到信号量则系统会拒绝这些请求。

若请求在阻塞计时内获取到了信号量,那将直接获取信号量并执行相应的业务处理。

<!--resilience4j-bulkhead-->
<dependency>
    <groupId>io.github.resilience4j</groupId>
    <artifactId>resilience4j-bulkhead</artifactId>
</dependency>
####resilience4j bulkhead 的例子
resilience4j:
  bulkhead:
    configs:
      default:
        maxConcurrentCalls: 2 # 隔离允许并发线程执行的最大数量
        maxWaitDuration: 1s # 当达到并发调用数量时,新的线程的阻塞时间,我只愿意等待1秒,过时不候进舱壁兜底fallback
    instances:
      cloud-payment-service:
        baseConfig: default
  timelimiter:
    configs:
      default:
        timeout-duration: 20s
@GetMapping(value = "/feign/pay/bulkhead/{id}")
@Bulkhead(name = "cloud-payment-service",fallbackMethod = "myBulkheadFallback",type = Bulkhead.Type.SEMAPHORE)
public String myBulkhead(@PathVariable("id") Integer id){
    return payFeignApi.myBulkhead(id);
}
public String myBulkheadFallback(Throwable t){
    return "myBulkheadFallback,隔板超出最大数量限制,系统繁忙,请稍后再试-----/(ㄒoㄒ)/~~";
}

FixedThreadPoolBulkhead(固定线程池舱壁)

FixedThreadPoolBulkhead的功能与SemaphoreBulkhead一样也是用于限制并发执行的次数的,但是二者的实现原理存在差别而且表现效果也存在细微的差别。FixedThreadPoolBulkhead使用一个固定线程池和一个等待队列来实现舱壁。

当线程池中存在空闲时,则此时进入系统的请求将直接进入线程池开启新线程或使用空闲线程来处理请求。

当线程池中无空闲时时,接下来的请求将进入等待队列,

若等待队列仍然无剩余空间时接下来的请求将直接被拒绝,

在队列中的请求等待线程池出现空闲时,将进入线程池进行业务处理。

####resilience4j bulkhead -THREADPOOL的例子
resilience4j:
  timelimiter:
    configs:
      default:
        timeout-duration: 10s #timelimiter默认限制远程1s,超过报错不好演示效果所以加上10秒
  thread-pool-bulkhead:
    configs:
      default:
        core-thread-pool-size: 1
        max-thread-pool-size: 1
        queue-capacity: 1
    instances:
      cloud-payment-service:
        baseConfig: default
# spring.cloud.openfeign.circuitbreaker.group.enabled 请设置为false 新启线程和原来主线程脱离
@GetMapping(value = "/feign/pay/bulkhead/{id}")
@Bulkhead(name = "cloud-payment-service",fallbackMethod = "myBulkheadPoolFallback",type = Bulkhead.Type.THREADPOOL)
public CompletableFuture<String> myBulkheadTHREADPOOL(@PathVariable("id") Integer id){
    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t"+"enter the method!!!");
    try { TimeUnit.SECONDS.sleep(3); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); }
    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t"+"exist the method!!!");
    return CompletableFuture.supplyAsync(() -> payFeignApi.myBulkhead(id) + "\t" + " Bulkhead.Type.THREADPOOL");
}
public CompletableFuture<String> myBulkheadPoolFallback(Integer id,Throwable t){
    return CompletableFuture.supplyAsync(() -> "Bulkhead.Type.THREADPOOL,系统繁忙,请稍后再试-----/(ㄒoㄒ)/~~");
}

限流(RateLimiter)案例

常见限流算法

漏斗算法(Leaky Bucket)

令牌桶算法(Token Bucket)

滚动时间窗(tumbling time window)

假如设定1分钟最多可以请求100次某个接口,如12:00:00-12:00:59时间段内没有数据请求但12:00:59-12:01:00时间段内突然并发100次请求,紧接着瞬间跨入下一个计数周期计数器清零;在12:01:00-12:01:01内又有100次请求。那么也就是说在时间临界点左右可能同时有2倍的峰值进行请求,从而造成后台处理请求加倍过载的bug,导致系统运营能力不足,甚至导致系统崩溃

滑动时间窗口(sliding time window)

具体实现

<!--resilience4j-ratelimiter-->
<dependency>
    <groupId>io.github.resilience4j</groupId>
    <artifactId>resilience4j-ratelimiter</artifactId>
</dependency>
####resilience4j ratelimiter 限流的例子
resilience4j:
  ratelimiter:
    configs:
      default:
        limitForPeriod: 2 #在一次刷新周期内,允许执行的最大请求数
        limitRefreshPeriod: 1s # 限流器每隔limitRefreshPeriod刷新一次,将允许处理的最大请求数量重置为limitForPeriod
        timeout-duration: 1 # 线程等待权限的默认等待时间
    instances:
      cloud-payment-service:
        baseConfig: default
@GetMapping(value = "/feign/pay/ratelimit/{id}")
@RateLimiter(name = "cloud-payment-service",fallbackMethod = "myRatelimitFallback")
public String myBulkhead(@PathVariable("id") Integer id){
    return payFeignApi.myRatelimit(id);
}
public String myRatelimitFallback(Integer id,Throwable t){
    return "你被限流了,禁止访问/(ㄒoㄒ)/~~";
}

到此这篇关于SpringCloud CircuitBreaker断路器详解的文章就介绍到这了,更多相关SpringCloud CircuitBreaker断路器内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家!

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