④SpringCloud 实战：引入Hystrix组件，分布式系统容错

这是SpringCloud实战系列中第4篇文章，了解前面第两篇文章更有助于更好理解本文内容：
①SpringCloud 实战：引入Eureka组件，完善服务治理
②SpringCloud 实战：引入Feign组件，发起服务间调用
③SpringCloud 实战：使用 Ribbon 客户端负载均衡

简介

Hystrix 是一个延迟和容错库，旨在隔离对远程系统、服务和第三方库的访问点，停止级联故障，并在故障不可避免的复杂分布式系统中实现恢复能力。

服务雪崩

在分布式微服务的架构体系下，一般都会存在多层级服务服务的调用链，当链路中的某个服务发生异常，最后导致整个系统不可用，这种现象称为服务雪崩效应。

如上图所示，从最开始的整个系统正常状态，到单个服务出现异常，再到多个服务出现异常，到最后整个系统可不用，整个过程就是服务雪崩效应。如果在单个服务出现异常的时候，我们能及时发现、预防、处理，也就不会出现级联效果导致整个系统不可用。Hystrix 就是来保证上面的情况发生时能停止级联故障，保证系统稳定运行的。

Hystrix遵循的设计原则

1. 避免线程耗尽
   由于被调用方出现问题，调用方无法及时获取响应结果，而一直在发送请求，最终会耗尽所有线程的资源。
2. 快速失败
   当被调用方出现问题后，调用方发起的请求可以快速失败并返回，这样就不用一直阻塞住，同时也释放了线程资源。
3. 支持回退
   发起的请求在返回失败后，我们可以让用户有回退的逻辑，比如获取备用数据，从缓存中获取数据，记录日志等操作。
4. 资源隔离
   当你的服务依赖了 A、B、C 三个服务，当只有 C 服务出问题的时候，如果没做隔离，最终也会发生雪崩效应，导致整个服务不可用，如果我们进行了资源隔离，A、B、C 三个服务都是相互隔离的，即使 C 服务出问题了，那也不影响 A 和 B。这其实就跟不要把所有的鸡蛋放进一个篮子里是一样的道理。
5. 近实时监控
   它能帮助我们了解整个系统目前的状态，有哪些服务有问题，当前流量有多大，出问题后及时告警等。

Hystrix 两种隔离方式

Hystrix 支持线程池和信号量两种隔离方式，默认使用的线程池隔离。

线程池隔离是当用户请求到 A 服务后，A 服务需要调用其他服务，这个时候可以为不同的服务创建独立的线程池，假如 A 需要调用 B 和 C，那么可以创建 2 个独立的线程池，将调用 B 服务的线程丢入到一个线程池，将调用 C 服务的线程丢入到另一个线程池，这样就起到隔离效果，就算其中某个线程池请求满了，无法处理请求了，对另一个线程池也没有影响。

信号量隔离就比较简单了，信号量就是一个计数器，比如初始化值是 100，那么每次请求过来的时候就会减 1，当信号量计数为 0 的时候，请求就会被拒绝，等之前的请求处理完成后，信号量会加 1，同时也起到了限流的作用，这就是信号量隔离，信号量隔离是在请求主线程中执行的。

线程池隔离的特点是 Command 运行在独立的线程池中，可以支持超时，是单独的线程，支持异步。信号量隔离运行在调用的主线程中，不支持超时，只能同步调用。

Hystrix 实战

引入Hystrix 依赖

1. 引入相关依赖

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

2. 在ribbon-client服务的启动类上添加注解@EnableHystrix
   这时候服务已经可以启动成功了

Hystrix 的三种使用方式

1.@HystrixCommand 注解方式

HystrixCommand 注解作用于方法上，哪个方法想要使用 Hystrix 来进行保护，就在这个方法上增加 HystrixCommand 注解。

比如在我们的queryPort方法上添加@HystrixCommand注解：

@HystrixCommand(commandKey = "queryPort")
@GetMapping("queryPort")
public String queryPort(){
    return providerFeign.queryPort();
}

其中commandKey不指定的话，会默认使用方法名，这里也是queryPort；

@HystrixCommand 有很多默认的配置，比如超时时间，隔离方式等；我们可以手动指定配置信息有比如 commandKey、groupKey、fallbackMethod 等。

配置回退方法fallbackMethod

使用@HystrixCommand 注解方式配置回退方法，需要将回退方法定义在HystrixCommand所在的类中，且回退方法的签名与调用的方法签名（入参，返回值）应该保持一致，比如：

private String queryPortFallBack(){
    return "sorry queryPort,jinglingwang.cn no back!";
}

//调用方法改造
@HystrixCommand(commandKey = "queryPort",fallbackMethod = "queryPortFallBack")

然后我们把eureka-provider服务停掉或者故意超时，访问接口会出现如下图所示的结果：

我们也可以结合@HystrixProperty注解来丰富我们的配置

@HystrixCommand(commandKey = "queryPort",commandProperties ={
        @HystrixProperty(name = "execution.isolation.thread.timeoutInMilliseconds",value = "3000"),//超时时间，默认1000，即1秒
        @HystrixProperty(name = "execution.isolation.strategy",value = "SEMAPHORE"),//信号量隔离级别
        @HystrixProperty(name = "execution.isolation.semaphore.maxConcurrentRequests",value = "50") //信号量模式下，最大请求并发数，默认10
    },fallbackMethod = "queryPortFallBack")
@GetMapping("queryPort")
public String queryPort(){
    return providerFeign.queryPort();
}

上面的一些配置信息我们还可以配置到配置文件中，效果是一样的：

# queryPort 是@HystrixCommand注解里面的commandKey
# 隔离方式，SEMAPHORE：信号量隔离，THREAD：线程隔离（默认值）
hystrix.command.queryPort.execution.isolation.strategy = SEMAPHORE
# 信号量模式下，最大请求并发数，默认10
hystrix.command.queryPort.execution.isolation.semaphore.maxConcurrentRequests = 50
# 超时时间，默认值是1000，也就是1秒；在HystrixCommandProperties类可以看到
hystrix.command.queryPort.execution.isolation.thread.timeoutInMilliseconds = 3000

下面的代码展示了线程隔离级别下的配置示例：

@HystrixCommand(commandKey = "queryTempPort",
        threadPoolProperties = {
            @HystrixProperty(name = "coreSize", value = "30"),
            @HystrixProperty(name = "maxQueueSize", value = "101"),
            @HystrixProperty(name = "keepAliveTimeMinutes", value = "2"),
            @HystrixProperty(name = "queueSizeRejectionThreshold", value = "15"),
            @HystrixProperty(name = "metrics.rollingStats.numBuckets", value = "12"),
            @HystrixProperty(name = "metrics.rollingStats.timeInMilliseconds", value = "1440")
        }
        ,fallbackMethod = "queryTempPortFallBack")
@GetMapping("queryTempPort")
public String queryTempPort(){
    return providerTempFeign.queryPort();
}

我们也可以使用@DefaultProperties注解来配置默认属性；

@DefaultProperties是作用在类上面的，可以配置一些比如groupKey、threadPoolKey、commandProperties、threadPoolProperties、ignoreExceptions和raiseHystrixExceptions等属性。方法级别的@HystrixCommand命令中单独指定了的属性会覆盖默认的属性，比如：

@RestController
@DefaultProperties(groupKey = "DefaultGroupKey")
public class RibbonController{
   ...

    @HystrixCommand(commandKey = "queryTempPort",groupKey="eureka-provider-temp",
            threadPoolProperties = {
                @HystrixProperty(name = "coreSize", value = "30"),
                @HystrixProperty(name = "maxQueueSize", value = "101"),
                @HystrixProperty(name = "keepAliveTimeMinutes", value = "2"),
                @HystrixProperty(name = "queueSizeRejectionThreshold", value = "15"),
                @HystrixProperty(name = "metrics.rollingStats.numBuckets", value = "12"),
                @HystrixProperty(name = "metrics.rollingStats.timeInMilliseconds", value = "1440")
            }
            ,fallbackMethod = "queryTempPortFallBack")
    @GetMapping("queryTempPort")
    public String queryTempPort(){
        return providerTempFeign.queryPort();
    }
}

2.Feign 整合 Hystrix

开启Feign对Hystrix的支持

在配置文件添加如下配置

# 如果为true，则将使用Hystrix断路器包装OpenFeign客户端，默认是false
feign.hystrix.enabled=true

配置fallback

1. 为Feign配置回退方法，将fallback属性设置成回退的类名，例如：

   @Component
   public class ProviderTempFeignFallback implements ProviderTempFeign{
   
       @Override
       public String queryPort(){
           return "sorry ProviderTempFeign, jinglingwang.cn no back!";
       }
   }
   
   @FeignClient(value = "eureka-provider-temp",fallback = ProviderTempFeignFallback.class)
   public interface ProviderTempFeign{
   
       @RequestMapping("/queryPort")
       String queryPort();
   }
   

2. 我们保留上面的@HystrixCommand注解，然后启动项目，把eureka-provider项目的接口加一个断点，保证接口会超时。同时配置有两个fallback时，发现最后生效的是@HystrixCommand注解配置的fallback，说明@HystrixCommand注解的优先级要高一些，返回结果如图：

   
   然后我们把@HystrixCommand注解注释掉，再重启，成功执行了Feign配置的fallback，效果如图：

   

fallback返回失败的原因

如果需要访问导致失败回退的原因，可以使用@FeignClient内的fallbackFactory属性。

@Component
public class ProviderFeignFallbackFactory implements FallbackFactory<ProviderFeign>{

    @Override
    public ProviderFeign create(Throwable cause){
        return new ProviderFeign(){
            @Override
            public String queryPort(){
                return "sorry ProviderFeignFallbackFactory, jinglingwang.cn no back! why? ==>" + cause.getCause();
            }
        };
    }
}

@FeignClient(value = "eureka-provider",fallbackFactory = ProviderFeignFallbackFactory.class)
public interface ProviderFeign{
    /**
     * 调用服务提供方，其中会返回服务提供者的端口信息
     * @return jinglingwang.cn
     */
    @RequestMapping("/queryPort")
    String queryPort();

}

3.网关中使用Hystrix

网关中使用Hystrix等到了整合网关的时候再细讲。

hystrix配置总结

1. 默认配置是全局有效的

   # 配置 Hystrix 默认的配置
   # To set thread isolation to SEMAPHORE
   hystrix.command.default.execution.isolation.strategy: SEMAPHORE
   hystrix.command.default.execution.isolation.thread.timeoutInMilliseconds: 3000
   hystrix.command.default.execution.isolation.semaphore.maxConcurrentRequests: 40
   

2. 单独为Feign Client 来指定超时时间

   # 单独为 ProviderFeign 配置
   hystrix.command.ProviderFeign.execution.isolation.strategy = SEMAPHORE
   # 超时时间
   hystrix.command.ProviderFeign.execution.isolation.thread.timeoutInMilliseconds = 5000
   # 最大请求并发数，默认10
   hystrix.command.ProviderFeign.execution.isolation.semaphore.maxConcurrentRequests: 200
   

3. 单独为ProviderTempFeign类的queryPort()方法进行配置

   # 单独为ProviderTempFeign类的queryPort()方法配置
   hystrix.command.ProviderTempFeign#queryPort().execution.isolation.strategy = THREAD
   # 超时时间
   hystrix.command.ProviderTempFeign#queryPort().execution.isolation.thread.timeoutInMilliseconds = 5000
   

4. 使用 @HystrixCommand 注解配置
   具体做法可以参考上面的示例代码

Hystrix的配置项有很多，其他属性的配置key可以参考HystrixCommandProperties类。

如何合理的配置Hystrix和Ribbon超时时间

Hystrix 的超时时间是和Ribbon有关联的，如果配置的不对，可能会出现莫名其妙的问题。

在Hystrix源码里面是建议hystrixTimeout应该大于等于ribbonTimeout的时间的，否则会输出一句警告：

LOGGER.warn("The Hystrix timeout of " + hystrixTimeout + "ms for the command " + commandKey +
				" is set lower than the combination of the Ribbon read and connect timeout, " + ribbonTimeout + "ms.");

而在取ribbonTimeout配置值的时候，是有一个计算公式的：
ribbonTimeout = (ribbonReadTimeout + ribbonConnectTimeout) * (maxAutoRetries + 1) * (maxAutoRetriesNextServer + 1);

假如我们Ribbon的超时时间配置如下：

#读超时
ribbon.ReadTimeout=3000
#连接超时
ribbon.ConnectTimeout=3000
#同一台实例最大重试次数,不包括首次调用
ribbon.MaxAutoRetries=0
#重试负载均衡其他的实例最大重试次数,不包括首次调用
ribbon.MaxAutoRetriesNextServer=1

将上面的值代入到公式计算，得到结果：ribbonTimeout=(3000+3000)(0+1)(1+1)，结果为12000，也就是说Hystrix 的超时时间建议配置值要大于等于12000，也就是12秒。

Hystrix Dashboard

引入dashboard依赖：

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

在启动类上加入注解@EnableHystrixDashboard

然后启动项目，访问http://localhost:7071/hystrix，我们可以看到如下页面：

但是这时候并不能直接使用，需要对项目进行监控，首先要有对应的 Stream 地址，Stream 产生数据源，然后将仪表板指向Hystrix客户端应用程序中的单个实例/hystrix.stream端点。

我们在被ribbon-client项目中加入 spring-boot-starter-actuator 依赖，只有加入了 actuator 才能暴露出 hystrix.stream 端点。

然后再配置文件添加如下配置：

management.endpoints.web.exposure.include = hystrix.stream

启动项目，访问http://localhost:7071/actuator/hystrix.stream接口，你会发现页面一直在显示ping；

然后把该地址配置到上面的页面中，点击monitor，OK，等待loading。

然后我们随便访问一些接口，就可以看到监控内容了。

Hystrix 总结

1. Hystrix 支持@HystrixCommand 命令和配置文件两种方式进行配置
2. Hystrix 支持两种隔离级别，在网关中建议使用信号量的方式，能起到一定限流的作用
3. Hystrix 的线程池隔离级别可以为每个client分别配置线程池，起到资源隔离的作用
4. Hystrix 的线程池隔离级别中使用 ThreadLocal 时数据可能会丢失，需要单独处理
5. Hystrix 的fallback我们可以用来记录日志或者进行相应的业务告警
6. Hystrix 超时时间的合理计算和ribbon的配置有关系，否则可能出现莫名其妙的问题

代码示例：Github ribbon client