一、為什么要有客戶端彈性模式

所有的系統(tǒng)都會(huì)遇到故障，分布式系統(tǒng)單點(diǎn)故障概率更高。如何構(gòu)建應(yīng)用程序來(lái)應(yīng)對(duì)故障，是每個(gè)軟件開(kāi)發(fā)人員工作的關(guān)鍵部分。但是通常在構(gòu)建系統(tǒng)時(shí)，大多數(shù)工程師只考慮到基礎(chǔ)設(shè)施或關(guān)鍵服務(wù)徹底發(fā)生故障，使用諸如集群關(guān)鍵服務(wù)器、服務(wù)間的負(fù)載均衡以及異地部署等技術(shù)。盡管這些方法考慮到組件系統(tǒng)的徹底故障，但他們之解決了構(gòu)建彈性系統(tǒng)的一小部分問(wèn)題。當(dāng)服務(wù)崩潰時(shí)，很容易檢測(cè)到該服務(wù)以及失效，因此應(yīng)用程序可以饒過(guò)它。然而，當(dāng)服務(wù)運(yùn)行緩慢時(shí)，檢測(cè)到這個(gè)服務(wù)性能越發(fā)低下并繞過(guò)它是非常困難的，因?yàn)橐韵聨讉€(gè)原因：

• 服務(wù)的降級(jí)可以是以間歇性的故障開(kāi)始，并形成不可逆轉(zhuǎn)的勢(shì)頭————可能開(kāi)始只是一小部分服務(wù)調(diào)用變慢，直到突然間應(yīng)用程序容器耗盡了線程（所有線程都在等待調(diào)用完成）并徹底崩潰。
• 應(yīng)用程序通常的設(shè)計(jì)是處理遠(yuǎn)程資源的徹底故障，而不是部分降級(jí)————通常，只要服務(wù)沒(méi)有完全死掉，應(yīng)用程序?qū)⒗^續(xù)調(diào)用這個(gè)服務(wù)，直到資源耗盡崩潰。

性能較差的遠(yuǎn)程服務(wù)會(huì)導(dǎo)致很大的潛在問(wèn)題，它們不僅難以檢測(cè)，還會(huì)觸發(fā)連鎖反應(yīng)，從而影響整個(gè)應(yīng)用程序生態(tài)系統(tǒng)。如果沒(méi)有適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施，一個(gè)性能不佳的服務(wù)可以迅速拖垮整個(gè)應(yīng)用程序?；谠啤⒒谖⒎?wù)的應(yīng)用程序特別容易受到這些類(lèi)型的終端影響，因?yàn)檫@些應(yīng)用由大量細(xì)粒度的分布式服務(wù)組成，這些服務(wù)在完成用戶的事務(wù)時(shí)涉及不同的基礎(chǔ)設(shè)施。

二、什么是客戶端彈性模式

客戶端彈性模式是在遠(yuǎn)程服務(wù)發(fā)生錯(cuò)誤或表現(xiàn)不佳時(shí)保護(hù)遠(yuǎn)程資源（另一個(gè)微服務(wù)調(diào)用或者數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)）免于崩潰。這些模式的目標(biāo)是為了能讓客戶端“快速失敗”，不消耗諸如數(shù)據(jù)庫(kù)連接、線程池之類(lèi)的資源，還可以避免遠(yuǎn)程服務(wù)的問(wèn)題向客戶端的消費(fèi)者進(jìn)行傳播，引發(fā)“雪崩”效應(yīng)。spring cloud 主要使用的有四種客戶端彈性模式：

客戶端負(fù)載均衡（client load balance）模式

斷路器(circuit breaker)模式

本模式模仿的是電路中的斷路器。有了軟件斷路器，當(dāng)遠(yuǎn)程服務(wù)被調(diào)用時(shí)，斷路器將監(jiān)視這個(gè)調(diào)用，如果調(diào)用時(shí)間太長(zhǎng)，斷路器將介入并中斷調(diào)用。此外，如果對(duì)某個(gè)遠(yuǎn)程資源的調(diào)用失敗次數(shù)達(dá)到某個(gè)閾值，將會(huì)采取快速失敗策略，阻止將來(lái)調(diào)用失敗的遠(yuǎn)程資源。

后備(fallback)模式

當(dāng)遠(yuǎn)程調(diào)用失敗時(shí)，將執(zhí)行替代代碼路徑，并嘗試通過(guò)其他方式來(lái)處理操作，而不是產(chǎn)生一個(gè)異常。也就是為遠(yuǎn)程操作提供一個(gè)應(yīng)急措施，而不是簡(jiǎn)單的拋出異常。

艙壁(bulkhead)模式

艙壁模式是建立在造船的基礎(chǔ)概念上。我們都知道一艘船會(huì)被劃分為多個(gè)水密艙（艙壁），因而即使少數(shù)幾個(gè)部位被擊穿漏水，整艘船并不會(huì)被淹沒(méi)。將這個(gè)概念帶入到遠(yuǎn)程調(diào)用中，如果所有調(diào)用都使用的是同一個(gè)線程池來(lái)處理，那么很有可能一個(gè)緩慢的遠(yuǎn)程調(diào)用會(huì)拖垮整個(gè)應(yīng)用程序。在艙壁模式中可以隔離每個(gè)遠(yuǎn)程資源，并分配各自的線程池，使之互不影響。

下圖展示了這些模式是如何運(yùn)用到微服務(wù)中的：

三、spring cloud 中使用

使用 Netflix 的 Hystrix 庫(kù)來(lái)實(shí)現(xiàn)上述彈性模式。繼續(xù)使用上一節(jié)的項(xiàng)目，給 licensingservice 服務(wù)實(shí)現(xiàn)彈性模式。

1、代碼修改

依賴(lài)引入

首先修改 POM 文件，添加下面兩個(gè)依賴(lài)：

<dependency>
<groupId>org.springframework.cloud</groupId>
<artifactId>spring-cloud-starter-hystrix</artifactId>
</dependency>
<!--本依賴(lài)不是必須的，spring-cloud-starter-hystrix已經(jīng)帶了，但是在Camden.SR5發(fā)行版本中使用了1.5.6,這個(gè)版本有一個(gè)不一致的地方，在沒(méi)有后備的情況下會(huì)拋出java.lang.reflect.UndeclaredThrowableException而不是com.netflix.hystrix.exception.HystrixRuntimeException,
在后續(xù)版本中修復(fù)了這個(gè)問(wèn)題-->
<dependency>
<groupId>com.netflix.hystrix</groupId>
<artifactId>hystrix-javanica</artifactId>
<version>1.5.9</version>
</dependency>

然后在啟動(dòng)類(lèi)上加入@EnableCircuitBreaker啟用 Hystrix。

2、實(shí)現(xiàn)斷路器

首先修改 organizationservice 項(xiàng)目中的 OrganizationController，模擬延遲，每隔兩次讓線程 sleep 2 秒

@RestController
public class OrganizationController {
private static int count=1;
@GetMapping(value = "/organization/{orgId}")
public Object getOrganizationInfo(@PathVariable("orgId") String orgId) throws Exception{
if(count%2==0){
TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
}
count++;
Map<String, String> data = new HashMap<>(2);
data.put("id", orgId);
data.put("name", orgId + "公司");
return data;
}
}

只需在方法上添加@HystrixCommand,即可實(shí)現(xiàn)超時(shí)短路。如果 Spring 掃描到該注解注釋的類(lèi)，它將動(dòng)態(tài)生成一個(gè)代理，來(lái)包裝這個(gè)方法，并通過(guò)專(zhuān)門(mén)用于處理遠(yuǎn)程調(diào)用的線程池來(lái)管理對(duì)該方法的所有調(diào)用。

修改 licensingservice 服務(wù)中的 OrganizationByRibbonService,OrganizationFeignClient，給其中的方法加上@HystrixCommand的注解。

然后再訪問(wèn)接口localhost:10011/licensingByRibbon/11313,localhost:10011/licensingByFeign/11313。多次訪問(wèn)可發(fā)現(xiàn)拋出錯(cuò)誤com.netflix.hystrix.exception.HystrixRuntimeException，斷路器生效,默認(rèn)情況下操時(shí)時(shí)間為 1s。

{
"timestamp": 1543823192424,
"status": 500,
"error": "Internal Server Error",
"exception": "com.netflix.hystrix.exception.HystrixRuntimeException",
"message": "OrganizationFeignClient#getOrganization(String) timed-out and no fallback available.",
"path": "/licensingByFeign/11313/"
}

可通過(guò)設(shè)置注解參數(shù)來(lái)修改操時(shí)時(shí)間。設(shè)置超時(shí)時(shí)間大于 2s 后便不會(huì)報(bào)操時(shí)錯(cuò)誤。(不知道為什么在 Feign 中設(shè)置失敗，ribbon 中正常。)。一般都是將配置寫(xiě)在配置文件中。

@HystrixCommand(commandProperties = {
@HystrixProperty(name = "execution.isolation.thread.timeoutInMilliseconds", value = "20000")
})

3、后備處理

由于遠(yuǎn)程資源的消費(fèi)者和資源本身之間存在存在一個(gè)"中間人",因此開(kāi)發(fā)人員能夠攔截服務(wù)故障，并選擇替代方案。在 Hystrix 中進(jìn)行后備處理，非常容易實(shí)現(xiàn)。

1.在ribbon 中的實(shí)現(xiàn)

只需在@HystrixCommand注解中加入屬性 fallbackMethod="methodName",那么在執(zhí)行失敗時(shí)，便會(huì)執(zhí)行后備方法。注意防備方法必須和被保護(hù)方法在同一個(gè)類(lèi)中，并且方法簽名必須相同。修改 licensingservice 中 service 包下的 OrganizationByRibbonService 類(lèi)，改為如下：

@Component
public class OrganizationByRibbonService {
private RestTemplate restTemplate;
@Autowired
public OrganizationByRibbonService(RestTemplate restTemplate) {
this.restTemplate = restTemplate;
}
@HystrixCommand(commandProperties = {
@HystrixProperty(name = "execution.isolation.thread.timeoutInMilliseconds", value = "1000")
},fallbackMethod = "getOrganizationWithRibbonBackup")
public Organization getOrganizationWithRibbon(String id) throws Exception {
ResponseEntity<Organization> responseEntity = restTemplate.exchange("http://organizationservice/organization/{id}",
HttpMethod.GET, null, Organization.class, id);
return responseEntity.getBody();
}
public Organization getOrganizationWithRibbonBackup(String id)throws Exception{
Organization organization = new Organization();
organization.setId("0");
organization.setName("組織服務(wù)調(diào)用失敗");
return organization;
}
}

啟動(dòng)應(yīng)用，多次訪問(wèn)localhost:10011/licensingByRibbon/11313/，可以發(fā)現(xiàn)調(diào)用失敗時(shí)，會(huì)啟用后備方法。

2.在feign 中實(shí)現(xiàn)

在 feign 中實(shí)現(xiàn)后備模式，需要編寫(xiě)一個(gè) feign 接口的實(shí)現(xiàn)類(lèi)，然后在 feign 接口中指定該類(lèi)。以 licensingservice 為例。首先在 client 包中添加一個(gè) OrganizationFeignClientImpl 類(lèi)，代碼如下：

@Component
public class OrganizationFeignClientImpl implements OrganizationFeignClient{
@Override
public Organization getOrganization(String orgId) {
Organization organization=new Organization();
organization.setId("0");
organization.setName("后備模式返回的數(shù)據(jù)");
return organization;
}
}

然后修改 OrganizationFeignClient 接口的注解，將@FeignClient("organizationservice")改為@FeignClient(name="organizationservice",fallback = OrganizationFeignClientImpl.class。

重啟項(xiàng)目，多次訪問(wèn)localhost:10011/licensingByFeign/11313/,可發(fā)現(xiàn)后備服務(wù)起作用了。

在確認(rèn)是否要啟用后備服務(wù)時(shí)，要注意以下兩點(diǎn)：

• 后備是一種在資源操時(shí)或失敗時(shí)提供行動(dòng)方案的機(jī)制。如果只是用后備來(lái)捕獲操時(shí)異常然后只做日志記錄，那只需要 try..catch 即可，捕獲 HystrixRuntimeException 異常。
• 注意后備方法所執(zhí)行的操作。如果在后備服務(wù)中調(diào)用另一個(gè)分布式服務(wù)，需要注意用@HystrixCommand 方法注解包裝后備方法。

4、實(shí)現(xiàn)艙壁模式

在基于微服務(wù)的應(yīng)用程序中，通常需要調(diào)用多個(gè)微服務(wù)來(lái)完成特定的任務(wù)，在不適用艙壁的模式下，這些調(diào)用默認(rèn)是使用同一批線程來(lái)執(zhí)行調(diào)用的，而這些線程是為了處理整個(gè) Java 容器的請(qǐng)求而預(yù)留的。因此在存在大量請(qǐng)求的情況下，一個(gè)服務(wù)出現(xiàn)性能問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致 Java 容器內(nèi)的所有線程被占用，同時(shí)阻塞新請(qǐng)求，最終容器徹底崩潰。

Hystrix 使用線程池來(lái)委派所有對(duì)遠(yuǎn)程服務(wù)的調(diào)用,默認(rèn)情況下這個(gè)線程池有 10 個(gè)工作線程。但是這樣很容易出現(xiàn)一個(gè)運(yùn)行緩慢的服務(wù)占用全部的線程，所有 hystrix 提供了一種一種易于使用的機(jī)制，在不同的遠(yuǎn)程資源調(diào)用間創(chuàng)建‘艙壁'，將不同服務(wù)的調(diào)用隔離到不同的線程池中，使之互不影響。

要實(shí)現(xiàn)隔離的線程池，只需要在@HystrixCommand上加入線程池的注解，這里以 ribbon 為例（Feign 類(lèi)似)。修改 licensingservice 中 service 包下的 OrganizaitonByRibbonService 類(lèi)，將getOrganizationWithRibbon方法的注解改為如下：

@HystrixCommand(commandProperties = {
@HystrixProperty(name = "execution.isolation.thread.timeoutInMilliseconds", value = "1000")
}, fallbackMethod = "getOrganizationWithRibbonBackup",
threadPoolKey = "licenseByOrgThreadPool",
threadPoolProperties = {
@HystrixProperty(name = "coreSize", value = "30"),
@HystrixProperty(name = "maxQueueSize", value = "10")
})

如果將maxQueueSize屬性值設(shè)為-1，將使用SynchronousQueue保存所有的傳入請(qǐng)求，同步隊(duì)列會(huì)強(qiáng)制要求正在處理中的請(qǐng)求數(shù)量永遠(yuǎn)不能超過(guò)線程池的大小。設(shè)為大于 1 的值將使用LinkedBlockingQueue。

注意：示例代碼中都是硬編碼屬性值到 Hystrix 注解中的。在實(shí)際應(yīng)用環(huán)境中，一般都是將配置項(xiàng)配置在 Spring Cloud Config 中的，方便統(tǒng)一管理。

本次用到全部代碼：點(diǎn)擊跳轉(zhuǎn)

以上就是本文的全部?jī)?nèi)容，希望對(duì)大家的學(xué)習(xí)有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。

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