SpringCloud系列十五：使用Hystrix实现容错

1. 回顾

　　上文讲解了容错的重要性，以及容错需要实现的功能。

　　本文来讲解使用Hystrix实现容错。

2. Hystrix简介

　　Hystrix是Netflix开源的一个延迟和容错库，用于隔离访问远程系统、服务或第三方库，防止级联失败，从而提高系统的可用性与容错性。

　　Hystrix主要通过以下几点实现延迟和容错：

包裹请求：使用HystrixCommand（或HystrixObservableCommand）包裹对依赖的调用逻辑，每个命令在独立线程中执行。

　　　　这使用到了设计模式中的“命令模式”。

跳闸机制：当某服务的错误率超过一定阈值时，Hystrix可以自动或者手动跳闸，停止请求该服务一段时间。
资源隔离：Hystrix为每个依赖都维护了一个小型的线程池（或者信号量）。如果该线程池已满，发往该依赖的请求就被立即拒绝，

　　　　而不是排队等候，从而加速失败判定。

监控：Hystrix可以近乎实时地监控运行指标和配置的变化，例如成功、失败、超时、以及被拒绝的请求等。
回退机制：当请求失败、超时、被拒绝，或当断路器打开时，执行回退逻辑。回退逻辑可由开发人员自行提供，例如返回一个缺省值。
自我修复：断路器打开一段时间后，会自动进入“半开”状态。断路器打开、关闭、半开的逻辑转换，上文已经详细探讨过，不再赘述。

3. 通用方式整合Hystrix

　　> 复制项目 microservice-consumer-movie-ribbon，将 ArtifactId 修改为 microservice-consumer-movie-ribbon-hystrix

　　> 添加 hystrix 的依赖

<dependency>
   <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
   <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-hystrix</artifactId>
</dependency>

　　> 在启动类上添加 @EnableCircuitBreaker 或 @EnableHystrix 注解，从而为项目启用断路器支持

package com.itmuch.cloud.microserviceconsumermovieribbonhystrix;

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.cloud.client.discovery.EnableDiscoveryClient;
import org.springframework.cloud.client.loadbalancer.LoadBalanced;
import org.springframework.cloud.netflix.hystrix.EnableHystrix;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.web.client.RestTemplate;

@SpringBootApplication
@EnableDiscoveryClient
@EnableHystrix
public class MicroserviceConsumerMovieRibbonHystrixApplication {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(MicroserviceConsumerMovieRibbonHystrixApplication.class, args);
    }

    @Bean
    @LoadBalanced // 实现负载均衡
    public RestTemplate restTemplate() {
        return new RestTemplate();
    }
}

　　> 修改 MovieController，让其中的findById方法具备容错能力。

package com.itmuch.cloud.microserviceconsumermovieribbonhystrix.controller;

import com.itmuch.cloud.microserviceconsumermovieribbonhystrix.pojo.User;
import com.netflix.hystrix.contrib.javanica.annotation.HystrixCommand;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.cloud.client.ServiceInstance;
import org.springframework.cloud.client.loadbalancer.LoadBalancerClient;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.PathVariable;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
import org.springframework.web.client.RestTemplate;

@RestController
public class MovieController {

    private static final Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(MovieController.class);

    @Autowired
    private RestTemplate restTemplate;
    @Autowired
    private LoadBalancerClient loadBalancerClient;

    @HystrixCommand(fallbackMethod = "findByIdFallback")
    @GetMapping("/user/{id}")
    public User findById(@PathVariable Long id) {
        return this.restTemplate.getForObject("http://microservice-provider-user/" + id, User.class);
    }

    @GetMapping("/log-instance")
    public void logUserInstance() {
        ServiceInstance serviceInstance = this.loadBalancerClient.choose("microservice-provider-user");
        // 打印当前选择的是哪个节点
        MovieController.LOGGER.info("{}:{}:{}", serviceInstance.getServiceId(), serviceInstance.getHost(),
                serviceInstance.getPort());
    }

    public User findByIdFallback(Long id) {
        LOGGER.warn("请求异常，执行回退方式");
        User user = new User();
        user.setId(-1L);
        user.setName("默认用户");
        return user;
    }

}

　　> 启动项目 microservice-discovery-eureka

　　> 启动项目 microservice-provider-user

　　> 启动项目 microservice-consumer-movie-ribbon-hystrix

　　> 访问 http://localhost:8010/user/1，获得如下结果，说明可正常访问

　　> 停止项目 microservice-provider-user

　　> 访问 http://localhost:8010/user/1，获得如下结果，说明当用户微服务不可用时，进入了回退方法

　　注意：当请求失败、被拒绝、超时或者断路器打开时，都会进入回退方法。但进入回退方法并不意味着断路器已被打开。

4. Hystrix断路器的状态监控与深入理解

　　还记得之前已经为项目引入了Spring Boot Actuator 的依赖，该依赖的作用就是监控应用程序的运行状态。

<dependency>
   <groupId>org.springframework.boot</groupId>
   <artifactId>spring-boot-starter-actuator</artifactId>
</dependency>

　　断路器的状态也会暴露在Actuator提供的 /actuator/health 端口中，这样就可以直观地了解断路器的状态。

　　但是之前使用的是 Actuator 的默认配置。在默认配置中，/actuator/health 端口只能查看系统的状态，不能查看详细信息，

　　因此需要对 Actuator进行进一步配置。

　　在 application.yml 中添加如下配置

management:
  endpoint:
    health:
      show-details: always

　　> 启动项目 microservice-discovery-eureka

　　> 启动项目 microservice-consumer-movie-ribbon-hystrix

　　> 访问 http://localhost:8010/user/1，结果如下，说明已执行了回退逻辑，返回了默认用户。

　　> 访问 http://localhost:8010/actuator/health，结果如下，此时Hystrix的状态依然是 UP，这是因为我们的失败率还没有达到阈值

　　　　（默认是5秒返回20次失败）

　　> 持续快速的访问 http://localhost:8010/user/1，然后访问 http://localhost:8010/actuator/health，此时结果如下

　　注意：由上面的测试可以发现——执行回退逻辑并不代表断路器已经打开。请求失败、超时、被拒绝以及断路器打开时都会执行回退逻辑。

5. Hystrix线程隔离策略与传播上下文

　　先来阅读一下Hystrix官方Wiki（https://github.com/Netflix/Hystrix/wiki/Configuration#execution.isolation.strategy）

　　执行

　　　　以下属性控制 HystrixCommand.run() 是如何运行的

　　execution.isolation.strategy

　　　　这个属性决定了 HystrixCommand.run() 以哪种隔离策略去执行，下面两种选择中的一个：

- THREAD（线程隔离）：它将在单独的线程上执行，并发请求受线程池中的线程数量的限制。
- SEMAPHORE（信号量隔离）：它将在调用线程上执行，开销相对较小，并发请求收到信号量个数的限制。

　　Thread or Semaphore

　　　　默认并且推荐的设置是，运行 HystrixCommand 使用线程隔离（THREAD）HystrixObservableCommand 使用信号量隔离（SEMAPHORE）

　　　　在线程中执行命令有一个除网络超时以外的额外保护层。

　　　　一般来说，只有当调用负载非常高时（每个实例每秒调用数百次）才需要对 HystrixCommand 使用信号量隔离，因为这种场景下

　　　　使用单独线程开销太高，这通常只适用于非网络调用。

　　了解了Hystrix的隔离策略后，再来看一下 Spring Cloud 官方的文档（http://cloud.spring.io/spring-cloud-static/Finchley.M8/single/spring-cloud.html#_propagating_the_security_context_or_using_spring_scopes）

　　如果你想传播线程本地的上下文到 @HystrixCommand，默认声明将不会工作，因为它会在线程池中执行命令（在超时的情况下）。

　　你可以使用一些配置，让 Hystrix 使用相同的线程，或者直接在注解中让 Hystrix 使用不同的隔离策略。例如：

@HystrixCommand(fallbackMethod = "stubMyService",
    commandProperties = {
        @HystrixProperty(name = "execution.isolation.strategy", value = "SEMAPHORE")
    }
)
...

　　这也适用于使用 @SessionScope 和 @RequestSession 的情况。你会知道什么时候需要这么做，因为会发生一个运行时异常，

　　说它找不到作用域上下文（scoped context）。

　　你还可以将 hystrix.shareSecurityContext 属性设置为 true，这样将会自动配置一个 Hystrix 并发策略插件的 hook，这个hook会

　　将 SecurityContext 从主线程传输到 Hystrix 的命令。因为 Hystrix 不允许注册多个 Hystrix 策略，所以可以声明 HystrixConcurrencyStrategy

　　为一个Spring bean来实现扩展。Spring Cloud会在Spring的上下文中查找你的实现，并将其包装在自己的插件中。

　　把Spring Cloud 和 Hystrix 的文档对照阅读，可以帮助理解相关概念。

Hystrix的隔离策略有THREAD和SEMAPHORE两种，默认是THREAD。
正常情况下，保持默认即可。
如果发生找不到上下文的运行时异常，可考虑将隔离策略设置为SEMAPHORE。

6. 总结

　　本文讲解了Hystrix的整合，对Hystrix断路器的理解及监控，还有Hystrix的隔离策略与传播上下文等。

　　下文将讲解Feign使用Hystrix。敬请期待~~~

7. 参考

　　周立 --- 《Spring Cloud与Docker微服务架构与实战》