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Java RPC框架熔斷降級(jí)機(jī)制原理解析

 更新時(shí)間:2020年02月27日 10:56:25   作者:min.jiang  
這篇文章主要介紹了Java RPC框架熔斷降級(jí)機(jī)制原理解析,文中通過示例代碼介紹的非常詳細(xì),對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值,需要的朋友可以參考下

熔斷與降級(jí)

為什么在RPC環(huán)節(jié)中有熔斷以及降級(jí)的需求,詳細(xì)的原因這里不多解釋,從網(wǎng)上搜索一張圖做示意。

熔斷

我理解熔段主要解決如下幾個(gè)問題:

當(dāng)所依賴的對(duì)象不穩(wěn)定時(shí),能夠起到快速失敗的目的快速失敗后,能夠根據(jù)一定的算法動(dòng)態(tài)試探所依賴對(duì)象是否恢復(fù)

比如產(chǎn)品詳細(xì)頁獲取產(chǎn)品的好評(píng)總數(shù)時(shí),由于后端服務(wù)異常導(dǎo)致客戶端每次都需要等到超時(shí)。如果短時(shí)間內(nèi)服務(wù)不能恢復(fù),那么這段時(shí)間內(nèi)的所有請(qǐng)求時(shí)間都將是最大的超時(shí)時(shí)間,這類消費(fèi)時(shí)間又得不到正確結(jié)果的現(xiàn)象是不能容忍的。所以遇到這類情況,就需要根據(jù)一定的算法判定服務(wù)短時(shí)間不可用,將后面的請(qǐng)求進(jìn)行快速失敗處理,這樣可以節(jié)省服務(wù)等待時(shí)間。

同時(shí),后端服務(wù)是有可能自主或者人為在一定時(shí)間內(nèi)恢復(fù)的,所以之前被判定為快速失敗的服務(wù),需要有能力去試探服務(wù)是否已經(jīng)恢復(fù)。

上面提到的快速失敗以及自主恢復(fù)現(xiàn)象就是熔斷

降級(jí)

降級(jí)是指自己的待遇下降了,從RPC調(diào)用環(huán)節(jié)來講,就是去訪問一個(gè)本地的偽裝者而不是真實(shí)的服務(wù),但這對(duì)調(diào)用端來說是沒有區(qū)別的。拿電商展示某個(gè)產(chǎn)品的詳細(xì)頁來說:

當(dāng)加載評(píng)論時(shí),由于評(píng)論服務(wù)不可用,此時(shí)可以返回一些默認(rèn)的評(píng)論當(dāng)加載產(chǎn)品庫存,由于庫存服務(wù)不可用,此時(shí)可以固定顯示一個(gè)庫存數(shù)

上面提供返回默認(rèn)評(píng)論,固定庫存的服務(wù)就是偽裝服務(wù),這類服務(wù)一般不依賴其它服務(wù),穩(wěn)定性最高。由偽裝者提供服務(wù)給客戶端的現(xiàn)象就是服務(wù)降級(jí)。

RPC如何支持熔斷與降級(jí)

一種最簡單的辦法就是借用hystrix來實(shí)現(xiàn)。

引入包依賴

由于示例未采用注解式方案,所以只需要引用下面兩個(gè)包即可。

<dependency>
  <groupId>com.netflix.hystrix</groupId>
  <artifactId>hystrix-core</artifactId>
  <version>${hystrix-version}</version>
</dependency>
<dependency>
  <groupId>com.netflix.hystrix</groupId>
  <artifactId>hystrix-metrics-event-stream</artifactId>
  <version>${hystrix-version}</version>
</dependency>

實(shí)現(xiàn)命令模式

hystrix遵循命令模式,這里可以往這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的UML圖上去套。

創(chuàng)建一個(gè)新的類,RpcHystrixCommand,繼承自HystrixCommand即可。

我這里采用線程隔離方式。

構(gòu)造函數(shù)參數(shù)

由于需要遠(yuǎn)程調(diào)用,所以構(gòu)造函數(shù)需要接收遠(yuǎn)程調(diào)用所需求必要參數(shù)

/**
 * 遠(yuǎn)程目標(biāo)方法
 */
private Method method;

/**
 * 遠(yuǎn)程目標(biāo)接口
 */
private Object obj;

/**
 * 遠(yuǎn)程方法所需要的參數(shù)
 */
private Object[] params;

/**
 * 遠(yuǎn)程接口客戶端引用注解
 */
private RpcReference rpcReference;

/**
 * RPC客戶端配置
 */
private ReferenceConfig referenceConfig;

構(gòu)造函數(shù)方法簽名:

public RpcHystrixCommand(Object obj, Method method, Object[] params, RpcReference rpcReference, ReferenceConfig referenceConfig)

初始化hystrix

這里只是一個(gè)示例,所以參數(shù)設(shè)置比較隨意,詳細(xì)的可參考文檔。

super(Setter.withGroupKey(HystrixCommandGroupKey.Factory.asKey("CircuitBreakerRpcHystrixCommandGroup"))
            .andCommandKey(HystrixCommandKey.Factory.asKey("CircuitBreakerRpcHystrixCommandKey"))
            .andCommandPropertiesDefaults(
                HystrixCommandProperties.Setter()
                    .withCircuitBreakerEnabled(true)
                    .withCircuitBreakerRequestVolumeThreshold(1)
                    .withCircuitBreakerErrorThresholdPercentage(50)
                    .withCircuitBreakerSleepWindowInMilliseconds(5*1000)
                    .withMetricsRollingStatisticalWindowInMilliseconds(10*1000)
            )
            .andThreadPoolKey(HystrixThreadPoolKey.Factory.asKey("CircuitBreakerRpcHystrixCommandPool"))
            .andThreadPoolPropertiesDefaults(
                HystrixThreadPoolProperties.Setter().withCoreSize(100)
        )
    );

run()函數(shù)

run()函數(shù)就是正常調(diào)用時(shí)所需要執(zhí)行的方法,將調(diào)用遠(yuǎn)程通信的邏輯遷移到此,由于此處不涉及今天講的熔斷降級(jí),所以不用關(guān)心里面的代碼。

@Override
protected Object run() {
 // 執(zhí)行遠(yuǎn)程調(diào)用
}

擴(kuò)展rpcReference注解以支持降級(jí)

在之前的注解中增加一個(gè)屬性,用來配置服務(wù)偽裝者所屬的類對(duì)象

public @interface RpcReference {
  /**
   * 服務(wù)降級(jí)的偽裝者類對(duì)象
   * @return
   */
  Class<?> fallbackServiceClazz() default Object.class;
}

getFallback()函數(shù)

當(dāng)快速失敗時(shí),我們希望返回一些預(yù)先準(zhǔn)備好的值給到客戶端,實(shí)現(xiàn)這個(gè)需求就需要實(shí)現(xiàn)這個(gè)fallback函數(shù)。

偽裝者的邏輯由于是客戶端控制,所以我們通過參數(shù)來動(dòng)態(tài)支持。 通過rpcReference注解可以獲取配置的偽裝者

protected Object getFallback() {

    Method[] methods = this.rpcReference.fallbackServiceClazz().getMethods();
    for (Method methodFallback : methods) {
      if(this.method.getName().equals(methodFallback.getName())){
        try {
          Object fallbackServiceMock= ApplicationContextUtils.getApplicationContext().getBean(this.rpcReference.fallbackServiceClazz());
          return methodFallback.invoke(fallbackServiceMock,this.params);
        } catch (IllegalAccessException e) {
          logger.error("RpcHystrixCommand.getFallback error",e);
        } catch (InvocationTargetException e) {
          logger.error("RpcHystrixCommand.getFallback error",e);
        }
      }
    }
    throw new RpcException("service fallback unimplement");
  }

RpcProxy嵌入熔斷降級(jí)機(jī)制

代理的invoke方法,將改調(diào)用命令模式的execute方法來代替。

@Override
public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {

  RpcHystrixCommand rpcHystrixCommand=new RpcHystrixCommand(proxy,method,args,this.reference,this.referenceConfig);
  return rpcHystrixCommand.execute();
}

客戶端使用

dubbo有一個(gè)mock機(jī)制,功能有些弱,有興趣可以自行研究。我這里更加傾向于根據(jù)邏輯來判斷是否使用熔斷降級(jí),降級(jí)的邏輯需要有更多的支持。

Spring Cloud的熔斷降級(jí)的做法與我的類似,它是通過注解在接口上

@FeignClient(value = "JIM-CLOUD-PROVIDER-SERVER",fallback = ProductServiceHystrix.class)
public interface ProductService {
  @RequestMapping(value = "/product/{productId}",method = RequestMethod.GET)
  String getById(@PathVariable("productId") final long productId);

}

創(chuàng)建偽裝者接口

定義偽裝者接口,約定成員方法的簽名與真身相同。

public interface ProductCommentMockService {
  Product getById(Long productId);
}

實(shí)現(xiàn)偽裝者接口

實(shí)現(xiàn)偽裝者接口,這里不光是簡單的固定數(shù)據(jù),可心任意編寫偽裝者業(yè)務(wù)邏輯,與普通的service bean 沒有區(qū)別。

@Service
public class ProductCommentMockServiceImpl implements ProductCommentMockService {
  @Override
  public Product getById(Long productId) {

    Product mockProduct=new Product();
    mockProduct.setId(0L);
    mockProduct.setName("mock product name");

    return mockProduct;
  }
}

服務(wù)引用使用熔斷降級(jí)機(jī)制

在引用遠(yuǎn)程服務(wù)接口的注解上,配置偽裝者接口的類即可。

@RpcReference(
    maxExecutesCount = 1,
    fallbackServiceClazz = ProductCommentMockService.class
)
private ProductService productService;

測(cè)試

故意不啟動(dòng)服務(wù)端,請(qǐng)求接口,此時(shí)出現(xiàn)mock數(shù)據(jù)說明組件功能正常。

{"id":0,"name":"mock product name"}

待解決問題

由于熔斷器采用的是新線程執(zhí)行,所以會(huì)影響Rpc上下文傳遞的參數(shù)傳遞。

本文源碼

https://github.com/jiangmin168168/jim-framework

文中代碼是依賴上述項(xiàng)目的,如果有不明白的可下載源碼

以上就是本文的全部內(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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