隔離術(shù)之使用Hystrix實(shí)現(xiàn)隔離
1. Hystrix簡介
Hystrix是Netflix開源的一款針對分布式系統(tǒng)的延遲和容錯(cuò)庫，目的是用來隔離分布式服務(wù)故障。它提供線程和信號量隔離，以減少不同服務(wù)之間資源競爭帶來的相互影響;提供優(yōu)雅降級機(jī)制;提供熔斷機(jī)制使得服務(wù)可以快速失敗，而不是一直阻塞等待服務(wù)響應(yīng)，并能從中快速恢復(fù)。Hystrix通過這些機(jī)制來阻止級聯(lián)失敗并保證系統(tǒng)彈性、可用。下圖是一個(gè)典型的分布式服務(wù)實(shí)現(xiàn)。
首先，當(dāng)大多數(shù)人在使用Tomcat時(shí)，多個(gè)HTTP服務(wù)會(huì)共享一個(gè)線程池，假設(shè)其中一個(gè)HTTP服務(wù)訪問的數(shù)據(jù)庫響應(yīng)非常慢，這將造成服務(wù)響應(yīng)時(shí)間延遲增加，大多數(shù)線程阻塞等待數(shù)據(jù)響應(yīng)返回，導(dǎo)致整個(gè)Tomcat線程池都被該服務(wù)占用，甚至拖垮整個(gè)Tomcat。因此，如果我們能把不同HTTP服務(wù)隔離到不同的線程池，則某個(gè)HTTP服務(wù)的線程池滿了也不會(huì)對其他服務(wù)造成災(zāi)難性故障。這就需要線程隔離或者信號量隔離來實(shí)現(xiàn)了。
使用線程隔離或信號隔離的目的是為不同的服務(wù)分配一定的資源，當(dāng)自己的資源用完，直接返回失敗而不是占用別人的資源。
同理，如“HTTP服務(wù)1”和“HTTP服務(wù)2”要分別訪問遠(yuǎn)程的“分布式服務(wù)A”和“分布式服務(wù)B”，假設(shè)它們共享線程池，那么其中一個(gè)服務(wù)在出現(xiàn)問題時(shí)也會(huì)影響到另一個(gè)服務(wù)，因此，我們需要進(jìn)行訪問隔離，可以通過Hystrix的線程池隔離或信號量隔離來實(shí)現(xiàn)。
其次，“分布式服務(wù)B”依賴了“分布式服務(wù)D”和“分布式服務(wù)E”，其中“分布式服務(wù)D”是一個(gè)可降級的服務(wù)，意思是出現(xiàn)故障時(shí)(如超時(shí)、網(wǎng)絡(luò)故障)可以暫時(shí)屏蔽掉或者返回緩存臟數(shù)據(jù)，如訪問商品詳情頁時(shí)，可以暫時(shí)屏蔽掉上邊的商家信息，不會(huì)影響用戶下單流程。
當(dāng)我們依賴的服務(wù)訪問超時(shí)時(shí)，要提供降級策略。比如，返回托底數(shù)據(jù)阻止級聯(lián)故障。當(dāng)因?yàn)橐恍┕收?如網(wǎng)絡(luò)故障)使得服務(wù)可用率下降時(shí)，要能及時(shí)熔斷，一是快速失敗，二是可以保護(hù)遠(yuǎn)程分布式服務(wù)。
到此我們大體了解了Hystrix是用來解決什么問題的。
- 限制調(diào)用分布式服務(wù)的資源使用，某一個(gè)調(diào)用的服務(wù)出現(xiàn)問題不會(huì)影響其他服務(wù)調(diào)用，通過線程池隔離和信號量隔離實(shí)現(xiàn)。
- Hystrix提供了優(yōu)雅降級機(jī)制：超時(shí)降級、資源不足時(shí)(線程或信號量)降級，降級后可以配合降級接口返回托底數(shù)據(jù)。
- Hystrix也提供了熔斷器實(shí)現(xiàn)，當(dāng)失敗率達(dá)到閥值自動(dòng)觸發(fā)降級(如因網(wǎng)絡(luò)故障/超時(shí)造成的失敗率高)，熔斷器觸發(fā)的快速失敗會(huì)進(jìn)行快速恢復(fù)。
- 還提供了請求緩存、請求合并實(shí)現(xiàn)。
接下來，我們來看下如何使用Hystrix，本書使用的版本是Hystrix- 1.5.6。
2. 隔離示例
以線程池隔離為示例，會(huì)為不同的服務(wù)設(shè)置不同的線程池，從而實(shí)現(xiàn)相互隔離。
為不同的HTTP服務(wù)設(shè)置不同的線程池，為不同的分布式服務(wù)調(diào)用設(shè)置不同的線程池。
假設(shè)我們現(xiàn)在要調(diào)用一個(gè)獲取庫存服務(wù)，通過封裝一個(gè)命令GetStockServiceCommand來實(shí)現(xiàn)。
- public class GetStockServiceCommand extends HystrixCommand<String> {
- private StockService stockService;
- public GetStockServiceCommand() {
- super(setter());
- }
- private static Setter setter() {
- //服務(wù)分組
- HystrixCommandGroupKey groupKey = HystrixCommandGroupKey.Factory. asKey("stock");
- //服務(wù)標(biāo)識
- HystrixCommandKey commandKey =HystrixCommandKey.Factory. asKey("getStock");
- //線程池名稱
- HystrixThreadPoolKey threadPoolKey = HystrixThreadPoolKey.Factory. asKey("stock-pool");
- //線程池配置
- HystrixThreadPoolProperties.Setter threadPoolProperties =HystrixThreadPoolProperties.Setter threadPoolProperties =HystrixThreadPoolProperties.Setter()
- .withCoreSize(10)
- .withKeepAliveTimeMinutes(5)
- .withMaxQueueSize(Integer.MAX_VALUE)
- .withQueueSizeRejectionThreshold(10000);
- //命令屬性配置
- HystrixCommandProperties.Setter commandProperties = HystrixCommandProperties.Setter()
- .withExecutionIsolationStrategy(HystrixCommandProperties.ExecutionIsolationStrategy.THREAD);
- return HystrixCommand.Setter
- .withGroupKey(groupKey)
- .andCommandKey(commandKey)
- .andThreadPoolKey(threadPoolKey)
- .andThreadPoolPropertiesDefaults(threadPoolProperties)
- .andCommandPropertiesDefaults(commandProperties);
- }
- @Override
- protectedString run() throws Exception {
- return stockService.getStock();
- }
- }
幾個(gè)重要組件如下。
- HystrixCommandGroupKey：配置全局唯一標(biāo)識服務(wù)分組的名稱，比如，庫存系統(tǒng)就是一個(gè)服務(wù)分組。當(dāng)我們監(jiān)控時(shí)，相同分組的服務(wù)會(huì)聚合在一起，必填選項(xiàng)。
- HystrixCommandKey：配置全局唯一標(biāo)識服務(wù)的名稱，比如，庫存系統(tǒng)有一個(gè)獲取庫存服務(wù)，那么就可以為這個(gè)服務(wù)起一個(gè)名字來唯一識別該服務(wù)，如果不配置，則默認(rèn)是簡單類名。
- HystrixThreadPoolKey：配置全局唯一標(biāo)識線程池的名稱，相同線程池名稱的線程池是同一個(gè)，如果不配置，則默認(rèn)是分組名，此名字也是線程池中線程名字的前綴。
- HystrixThreadPoolProperties：配置線程池參數(shù)，coreSize配置核心線程池大小和線程池***大小，keepAliveTimeMinutes是線程池中空閑線程生存時(shí)間(如果不進(jìn)行動(dòng)態(tài)配置，那么是沒有任何作用的)，maxQueueSize配置線程池隊(duì)列***大小，queueSizeRejectionThreshold限定當(dāng)前隊(duì)列大小，即實(shí)際隊(duì)列大小由這個(gè)參數(shù)決定，通過改變queueSizeRejectionThreshold可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)隊(duì)列大小調(diào)整。
- HystrixCommandProperties：配置該命令的一些參數(shù)，如executionIsolationStrategy配置執(zhí)行隔離策略，默認(rèn)是使用線程隔離，此處我們配置為THREAD，即線程池隔離。
此處可以粗粒度實(shí)現(xiàn)隔離，也可以細(xì)粒度實(shí)現(xiàn)隔離，如下所示。
- 服務(wù)分組+線程池：粗粒度實(shí)現(xiàn)，一個(gè)服務(wù)分組/系統(tǒng)配置一個(gè)隔離線程池即可，不配置線程池名稱或者相同分組的線程池名稱配置為一樣。
- 服務(wù)分組+服務(wù)+線程池：細(xì)粒度實(shí)現(xiàn)，一個(gè)服務(wù)分組中的每一個(gè)服務(wù)配置一個(gè)隔離線程池，為不同的命令實(shí)現(xiàn)配置不同的線程池名稱即可。
- 混合實(shí)現(xiàn)：一個(gè)服務(wù)分組配置一個(gè)隔離線程池，然后對重要服務(wù)單獨(dú)設(shè)置隔離線程池。
如上配置是在應(yīng)用啟動(dòng)時(shí)就配置好了，在實(shí)際運(yùn)行過程中，我們可能隨時(shí)調(diào)整其中一些參數(shù)，如線程池大小、隊(duì)列大小，此時(shí)，可以使用如下方式進(jìn)行動(dòng)態(tài)配置。
- String dynamicQueueSizeRejectionThreshold = "hystrix.threadpool."+ "stock-pool" + ".queueSizeRejectionThreshold";
- Configuration configuration = ConfigurationManager.getConfigInstance();
- configuration.setProperty(dynamicQueueSizeRejectionThreshold,100);
如果是改變線程池配置，則是"hystrix.threadpool."+ threadPoolKey + propertyName;如果是改變命令屬性配置，則是"hystrix.command." + commandKey + propertyName。
接下來就可以通過如下方式創(chuàng)建命令。
- GetStockServiceCommand command = new GetStockServiceCommand(newStockService());
然后通過如下方式同步調(diào)用。
- String result = command.execute();
或者返回Future從而實(shí)現(xiàn)異步調(diào)用。
- Future<String> future = command.queue();
或者配合RxJava實(shí)現(xiàn)響應(yīng)式編程。
- Observable<String> observe =command.observe();
- observe.asObservable().subscribe((result) -> {
- System.out.println(result);
- });
在應(yīng)用Hystrix時(shí)，首先需要把服務(wù)封裝成HystrixCommand，即命令模式實(shí)現(xiàn)，然后就可以通過同步/異步/響應(yīng)式模式來調(diào)用服務(wù)。
信號量隔離通過如下配置即可。
- HystrixCommandProperties.Setter commandProperties= HystrixCommandProperties.Setter() .withExecutionIsolationStrategy(HystrixCommandProperties.ExecutionIsolationStrategy.SEMAPHORE)
- .withExecutionIsolationSemaphoreMaxConcurrentRequests(50);
信號量隔離只是限制了總的并發(fā)數(shù)，服務(wù)使用主線程進(jìn)行同步調(diào)用，即沒有線程池。因此，如果只是想限制某個(gè)服務(wù)的總并發(fā)調(diào)用量或者調(diào)用的服務(wù)不涉及遠(yuǎn)程調(diào)用的話，可以使用輕量級的信號量來實(shí)現(xiàn)。
GetStockServiceCommand不是單例，不能重用，必須每次使用創(chuàng)建一個(gè)。如果覺得Hystrix太麻煩或者太重，則可以參考Hystrix思路設(shè)計(jì)自己的組件。
【本文是51CTO專欄作者張開濤的原創(chuàng)文章，作者微信公眾號：開濤的博客( kaitao-1234567)】
