摘要：在艙壁模式中可以隔離每個遠(yuǎn)程資源，并分配各自的線程池，使之互不影響。

springcloud 總集：https://www.tapme.top/blog/detail/2019-02-28-11-33

本次用到全部代碼見文章最下方。

??所有的系統(tǒng)都會遇到故障，分布式系統(tǒng)單點故障概率更高。如何構(gòu)建應(yīng)用程序來應(yīng)對故障，是每個軟件開發(fā)人員工作的關(guān)鍵部分。但是通常在構(gòu)建系統(tǒng)時，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)的一小部分問題。當(dāng)服務(wù)崩潰時，很容易檢測到該服務(wù)以及失效，因此應(yīng)用程序可以饒過它。然而，當(dāng)服務(wù)運行緩慢時，檢測到這個服務(wù)性能越發(fā)低下并繞過它是非常困難的，因為以下幾個原因：

服務(wù)的降級可以是以間歇性的故障開始，并形成不可逆轉(zhuǎn)的勢頭————可能開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)計是處理遠(yuǎn)程資源的徹底故障，而不是部分降級————通常，只要服務(wù)沒有完全死掉，應(yīng)用程序?qū)⒗^續(xù)調(diào)用這個服務(wù)，直到資源耗盡崩潰。

??性能較差的遠(yuǎn)程服務(wù)會導(dǎo)致很大的潛在問題，它們不僅難以檢測，還會觸發(fā)連鎖反應(yīng)，從而影響整個應(yīng)用程序生態(tài)系統(tǒng)。如果沒有適當(dāng)?shù)谋Ｗo措施，一個性能不佳的服務(wù)可以迅速拖垮整個應(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型的終端影響，因為這些應(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)時涉及不同的基礎(chǔ)設(shè)施。

??客戶端彈性模式是在遠(yuǎn)程服務(wù)發(fā)生錯誤或表現(xiàn)不佳時保護遠(yuǎn)程資源（另一個微服務(wù)調(diào)用或者數(shù)據(jù)庫查詢）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)庫連接、線程池之類的資源，還可以避免遠(yuǎn)程服務(wù)的問題向客戶端的消費者進行傳播，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

??上一篇已經(jīng)說過，這里不再贅述。

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，斷路器將監(jiān)視這個調(diào)用，如果調(diào)用時間太長，斷路器將介入并中斷調(diào)用。此外，如果對某個遠(yuǎn)程資源的調(diào)用失敗次數(shù)達到某個閾值，將會采取快速失敗策略，阻止將來調(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，將執(zhí)行替代代碼路徑，并嘗試通過其他方式來處理操作，而不是產(chǎn)生一個異常。也就是為遠(yuǎn)程操作提供一個應(yīng)急措施，而不是簡單的拋出異常。

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被劃分為多個水密艙（艙壁），因而即使少數(shù)幾個部位被擊穿漏水，整艘船并不會被淹沒。將這個概念帶入到遠(yuǎn)程調(diào)用中，如果所有調(diào)用都使用的是同一個線程池來處理，那么很有可能一個緩慢的遠(yuǎn)程調(diào)用會拖垮整個應(yīng)用程序。在艙壁模式中可以隔離每個遠(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用到微服務(wù)中的：

??使用 Netflix 的 Hystrix 庫來實現(xiàn)上述彈性模式。繼續(xù)使用上一節(jié)的項目，給 licensingservice 服務(wù)實現(xiàn)彈性模式。

??首先修改 POM 文件，添加下面兩個依賴：

    org.springframework.cloud
    spring-cloud-starter-hystrix



    com.netflix.hystrix
    hystrix-javanica
    1.5.9

??然后在啟動類上加入@EnableCircuitBreaker啟用 Hystrix。

??首先修改 organizationservice 項目中的 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 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,即可實現(xiàn)超時短路。如果 Spring 掃描到該注解注釋的類，它將動態(tài)生成一個代理，來包裝這個方法，并通過專門用于處理遠(yuǎn)程調(diào)用的線程池來管理對該方法的所有調(diào)用。

??修改 licensingservice 服務(wù)中的 OrganizationByRibbonService,OrganizationFeignClient，給其中的方法加上@HystrixCommand的注解。然后再訪問接口localhost:10011/licensingByRibbon/11313,localhost:10011/licensingByFeign/11313。多次訪問可發(fā)現(xiàn)拋出錯誤com.netflix.hystrix.exception.HystrixRuntimeException，斷路器生效,默認(rèn)情況下操時時間為 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/"
}

??可通過設(shè)置注解參數(shù)來修改操時時間。設(shè)置超時時間大于 2s 后便不會報操時錯誤。(不知道為什么在 Feign 中設(shè)置失敗，ribbon 中正常。)。一般都是將配置寫在配置文件中。

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

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

在 ribbon 中的實現(xiàn)

??只需在@HystrixCommand注解中加入屬性 fallbackMethod="methodName",那么在執(zhí)行失敗時，便會執(zhí)行后備方法。注意防備方法必須和被保護方法在同一個類中，并且方法簽名必須相同。修改 licensingservice 中 service 包下的 OrganizationByRibbonService 類，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 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;
    }
}

??啟動應(yīng)用，多次訪問localhost:10011/licensingByRibbon/11313/，可以發(fā)現(xiàn)調(diào)用失敗時，會啟用后備方法。

在 feign 中實現(xiàn)

??在 feign 中實現(xiàn)后備模式，需要編寫一個 feign 接口的實現(xiàn)類，然后在 feign 接口中指定該類。以 licensingservice 為例。首先在 client 包中添加一個 OrganizationFeignClientImpl 類，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。

??重啟項目，多次訪問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，要注意以下兩點：

后備是一種在資源操時或失敗時提供行動方案的機制。如果只是用后備來捕獲操時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)用另一個分布式服務(wù)，需要注意用@HystrixCommand 方法注解包裝后備方法。

??在基于微服務(wù)的應(yīng)用程序中，通常需要調(diào)用多個微服務(wù)來完成特定的任務(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執(zhí)行調(diào)用的，而這些線程是為了處理整個 Java 容器的請求而預(yù)留的。因此在存在大量請求的情況下，一個服務(wù)出現(xiàn)性能問題會導(dǎo)致 Java 容器內(nèi)的所有線程被占用，同時阻塞新請求，最終容器徹底崩潰。

??Hystrix 使用線程池來委派所有對遠(yuǎn)程服務(wù)的調(diào)用,默認(rèn)情況下這個線程池有 10 個工作線程。但是這樣很容易出現(xiàn)一個運行緩慢的服務(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 類似)。修改 licensingservice 中 service 包下的 OrganizaitonByRibbonService 類，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保存所有的傳入請求，同步隊列會強制要求正在處理中的請求數(shù)量永遠(yuǎn)不能超過線程池的大小。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。在實際應(yīng)用環(huán)境中，一般都是將配置項配置在 Spring Cloud Config 中的，方便統(tǒng)一管理。

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本篇原創(chuàng)發(fā)布于：FleyX 的個人博客

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