hystrix服务熔断和限流

类比保险丝达到最大服务访问后，直接拒绝访问，拉闸限电，然后调用服务降级的方法并返回友好提示

服务的降级->进而熔断->恢复调用链路

1、概念

熔断机制概述

熔断机制是应对雪崩效应的一种微服务链路保护机制。当扇出链路的某个微服务出错不可用或者响应时间太长时，会进行服务的降级，进而熔断该节点微服务的调用，快速返回错误的响应信息。当检测到该节点微服务调用响应正常后，恢复调用链路。

在Spring Cloud框架里，熔断机制通过Hystrix实现。Hystrix会监控微服务间调用的状况，当失败的调用到一定阈值，缺省是5秒内20次调用失败，就会启动熔断机制。熔断机制的注解是@HystrixCommand。

推荐博客：https://martinfowler.com/bliki/CircuitBreaker.html

这个简单的断路器避免了在电路打开时发出受保护的呼叫，但是当事情再次好转时，需要外部干预来重置它。对于建筑物中的电气断路器，这是一种合理的方法，但对于软件断路器，我们可以让断路器本身检测底层呼叫是否再次工作。我们可以通过在适当的时间间隔后再次尝试受保护的调用，并在成功时重置断路器来实现此自重置行为。

2、服务熔断实战

2.1、修改cloud-provider-hystrix-payment8001模块业务接口

对于注解的内容，可以参考hystrix的配置类com.netflix.hystrix.HystrixCommandProperties可以获取到所有的内容

package com.zcl.springcloud.service.Impl;

import cn.hutool.core.util.IdUtil;
import com.netflix.hystrix.contrib.javanica.annotation.HystrixCommand;
import com.netflix.hystrix.contrib.javanica.annotation.HystrixProperty;
import com.zcl.springcloud.service.PaymentService;
import org.springframework.stereotype.Service;
import org.springframework.web.bind.annotation.PathVariable;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * 描述：
 *
 * @author zhong
 * @date 2022-09-19 16:25
 */
@Service
public class PaymentServiceImpl implements PaymentService {
    ....

    // ---------------- 上面是服务降级，下面是服务熔断 -------------------

    /**
     * 定义服务熔断测试业务，如果传入负数就会抛出异常执行降级方法
     * @param id
     * @return
     */
    @Override
    @HystrixCommand(fallbackMethod = "paymentCircuitBreaker_fallback",commandProperties = {
            @HystrixProperty(name = "circuitBreaker.enabled",value = "true"), // 是否开启断路器
            @HystrixProperty(name = "circuitBreaker.requestVolumeThreshold",value = "10"), // 请求次数
            @HystrixProperty(name = "circuitBreaker.sleepWindowInMilliseconds",value = "10000"), // 时间窗口期（10秒）
            @HystrixProperty(name = "circuitBreaker.errorThresholdPercentage",value = "60"), // 失败率达到指定值后熔断
    })
    public String paymentCircuitBreaker(@PathVariable("id") Integer id)
    {
        if(id < 0)
        {
            throw new RuntimeException("******id 不能负数");
        }
        String serialNumber = IdUtil.simpleUUID();

        return Thread.currentThread().getName()+"\t"+"调用成功，流水号: " + serialNumber;
    }

    /**
     * 服务降级方法
     * @param id
     * @return
     */
    public String paymentCircuitBreaker_fallback(@PathVariable("id") Integer id)
    {
        return "id 不能负数，请稍后再试，/(ㄒoㄒ)/~~   id: " +id;
    }
}

2.2、编写控制器访问访问熔断业务

调用上面编写的熔断业务实现

 @GetMapping("/payment/circuit/{id}")
public String paymentCircuitBreaker(@PathVariable("id") Integer id)
{
    String result = paymentService.paymentCircuitBreaker(id);
    log.info("****result: "+result);
    return result;
}

2.3、启动测试

1. 启动7001、8001

2. 自测服务熔断通过

   # 正常的测试
   http://localhost:8001/payment/circuit/10
   
   # 触发熔断，调用其他方法
   http://localhost:8001/payment/circuit/-1
   

3. 多次进行负数请求，然后再请求正常的，查看结果

   在8001服务熔断的时候设置了指定的熔断条件，当不停的刷异常方法达到次数之后再次访问正常的也会显示异常访问，因为熔断后的时间还没到回链，过了一会再访问正常的有可以正常的展示信息（由关闭到打开的过程）

   

2.4、服务熔断原理小结总结

1. 熔断打开：请求不再进行调用当前服务，内部设置时钟一般为MTTR（平均故障处理时间)，当打开时长达到所设时钟则进入半熔断状态

2. 熔断关闭：熔断关闭不会对服务进行熔断

3. 熔断半开：部分请求根据规则调用当前服务，如果请求成功且符合规则则认为当前服务恢复正常，关闭熔断

4. 官网流程步骤

   [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-UbtwSg5G-1665619982976)(image/52、服务熔断步骤.png)]

5. 断路器在什么情况下开始起作用

   @HystrixCommand(fallbackMethod = "paymentCircuitBreaker_fallback",commandProperties = {
           @HystrixProperty(name = "circuitBreaker.enabled",value = "true"), // 是否开启断路器
           @HystrixProperty(name = "circuitBreaker.requestVolumeThreshold",value = "10"), // 请求次数
           @HystrixProperty(name = "circuitBreaker.sleepWindowInMilliseconds",value = "10000"), // 时间窗口期（10秒）
           @HystrixProperty(name = "circuitBreaker.errorThresholdPercentage",value = "60"), // 失败率达到指定值后熔断
   })
   

   涉及到断路器的三个重要参数：快照时间窗、请求总数阀值、错误百分比阀值。
   1：快照时间窗：断路器确定是否打开需要统计一些请求和错误数据，而统计的时间范围就是快照时间窗，默认为最近的10秒。

   2：请求总数阀值：在快照时间窗内，必须满足请求总数阀值才有资格熔断。默认为20，意味着在10秒内，如果该hystrix命令的调用次数不足20次，即使所有的请求都超时或其他原因失败，断路器都不会打开。

   3：错误百分比阀值：当请求总数在快照时间窗内超过了阀值，比如发生了30次调用，如果在这30次调用中，有15次发生了超时异常，也就是超过50%的错误百分比，在默认设定50%阀值情况下，这时候就会将断路器打开。

6. 断路器开启或者关闭的条件

   • 当满足一定的阀值的时候（默认10秒内超过20个请求次数）
   • 当失败率达到一定的时候（默认10秒内超过50%的请求失败）
   • 到达以上阀值，断路器将会开启
   • 当开启的时候，所有请求都不会进行转发
   • 一段时间之后（默认是5秒），这个时候断路器是半开状态，会让其中一个请求进行转发。如果成功，断路器会关闭，若失败，继续开启。重复4和5

7. 断路器打开之后

   1：再有请求调用的时候，将不会调用主逻辑，而是直接调用降级fallback。通过断路器，实现了自动地发现错误并将降级逻辑切换为主逻辑，减少响应延迟的效果。

   2：原来的主逻辑要如何恢复呢？
   对于这一问题，hystrix也为我们实现了自动恢复功能。
   当断路器打开，对主逻辑进行熔断之后，hystrix会启动一个休眠时间窗，在这个时间窗内，降级逻辑是临时的成为主逻辑，
   当休眠时间窗到期，断路器将进入半开状态，释放一次请求到原来的主逻辑上，如果此次请求正常返回，那么断路器将继续闭合，主逻辑恢复，如果这次请求依然有问题，断路器继续进入打开状态，休眠时间窗重新计时。

2.5、常见的熔断配置

//========================All
@HystrixCommand(fallbackMethod = "str_fallbackMethod",
    groupKey = "strGroupCommand",
    commandKey = "strCommand",
    threadPoolKey = "strThreadPool",
    commandProperties = {
                // 设置隔离策略，THREAD 表示线程池 SEMAPHORE：信号池隔离
                @HystrixProperty(name = "execution.isolation.strategy", value = "THREAD"),
                // 当隔离策略选择信号池隔离的时候，用来设置信号池的大小（最大并发数）
                @HystrixProperty(name = "execution.isolation.semaphore.maxConcurrentRequests", value = "10"),
                // 配置命令执行的超时时间
                @HystrixProperty(name = "execution.isolation.thread.timeoutinMilliseconds", value = "10"),
                // 是否启用超时时间
                @HystrixProperty(name = "execution.timeout.enabled", value = "true"),
                // 执行超时的时候是否中断
                @HystrixProperty(name = "execution.isolation.thread.interruptOnTimeout", value = "true"),
                // 执行被取消的时候是否中断
                @HystrixProperty(name = "execution.isolation.thread.interruptOnCancel", value = "true"),
                // 允许回调方法执行的最大并发数
                @HystrixProperty(name = "fallback.isolation.semaphore.maxConcurrentRequests", value = "10"),
                // 服务降级是否启用，是否执行回调函数
                @HystrixProperty(name = "fallback.enabled", value = "true"),
                // 是否启用断路器
                @HystrixProperty(name = "circuitBreaker.enabled", value = "true"),
                // 该属性用来设置在滚动时间窗中，断路器熔断的最小请求数。例如，默认该值为 20 的时候，
                // 如果滚动时间窗（默认10秒）内仅收到了19个请求， 即使这19个请求都失败了，断路器也不会打开。
                @HystrixProperty(name = "circuitBreaker.requestVolumeThreshold", value = "20"),
                // 该属性用来设置在滚动时间窗中，表示在滚动时间窗中，在请求数量超过
                // circuitBreaker.requestVolumeThreshold 的情况下，如果错误请求数的百分比超过50,
                // 就把断路器设置为 "打开" 状态，否则就设置为 "关闭" 状态。
                @HystrixProperty(name = "circuitBreaker.errorThresholdPercentage", value = "50"),
                // 该属性用来设置当断路器打开之后的休眠时间窗。 休眠时间窗结束之后，
                // 会将断路器置为 "半开" 状态，尝试熔断的请求命令，如果依然失败就将断路器继续设置为 "打开" 状态，
                // 如果成功就设置为 "关闭" 状态。
                @HystrixProperty(name = "circuitBreaker.sleepWindowinMilliseconds", value = "5000"),
                // 断路器强制打开
                @HystrixProperty(name = "circuitBreaker.forceOpen", value = "false"),
                // 断路器强制关闭
                @HystrixProperty(name = "circuitBreaker.forceClosed", value = "false"),
                // 滚动时间窗设置，该时间用于断路器判断健康度时需要收集信息的持续时间
                @HystrixProperty(name = "metrics.rollingStats.timeinMilliseconds", value = "10000"),
                // 该属性用来设置滚动时间窗统计指标信息时划分"桶"的数量，断路器在收集指标信息的时候会根据
                // 设置的时间窗长度拆分成多个 "桶" 来累计各度量值，每个"桶"记录了一段时间内的采集指标。
                // 比如 10 秒内拆分成 10 个"桶"收集这样，所以 timeinMilliseconds 必须能被 numBuckets 整除。否则会抛异常
                @HystrixProperty(name = "metrics.rollingStats.numBuckets", value = "10"),
                // 该属性用来设置对命令执行的延迟是否使用百分位数来跟踪和计算。如果设置为 false, 那么所有的概要统计都将返回 -1。
                @HystrixProperty(name = "metrics.rollingPercentile.enabled", value = "false"),
                // 该属性用来设置百分位统计的滚动窗口的持续时间，单位为毫秒。
                @HystrixProperty(name = "metrics.rollingPercentile.timeInMilliseconds", value = "60000"),
                // 该属性用来设置百分位统计滚动窗口中使用 “ 桶 ”的数量。
                @HystrixProperty(name = "metrics.rollingPercentile.numBuckets", value = "60000"),
                // 该属性用来设置在执行过程中每个 “桶” 中保留的最大执行次数。如果在滚动时间窗内发生超过该设定值的执行次数，
                // 就从最初的位置开始重写。例如，将该值设置为100, 滚动窗口为10秒，若在10秒内一个 “桶 ”中发生了500次执行，
                // 那么该 “桶” 中只保留 最后的100次执行的统计。另外，增加该值的大小将会增加内存量的消耗，并增加排序百分位数所需的计算时间。
                @HystrixProperty(name = "metrics.rollingPercentile.bucketSize", value = "100"),
                // 该属性用来设置采集影响断路器状态的健康快照（请求的成功、 错误百分比）的间隔等待时间。
                @HystrixProperty(name = "metrics.healthSnapshot.intervalinMilliseconds", value = "500"),
                // 是否开启请求缓存
                @HystrixProperty(name = "requestCache.enabled", value = "true"),
                // HystrixCommand的执行和事件是否打印日志到 HystrixRequestLog 中
                @HystrixProperty(name = "requestLog.enabled", value = "true"),
        },
        threadPoolProperties = {
                // 该参数用来设置执行命令线程池的核心线程数，该值也就是命令执行的最大并发量
                @HystrixProperty(name = "coreSize", value = "10"),
                // 该参数用来设置线程池的最大队列大小。当设置为 -1 时，线程池将使用 SynchronousQueue 实现的队列，
                // 否则将使用 LinkedBlockingQueue 实现的队列。
                @HystrixProperty(name = "maxQueueSize", value = "-1"),
                // 该参数用来为队列设置拒绝阈值。 通过该参数， 即使队列没有达到最大值也能拒绝请求。
                // 该参数主要是对 LinkedBlockingQueue 队列的补充,因为 LinkedBlockingQueue
                // 队列不能动态修改它的对象大小，而通过该属性就可以调整拒绝请求的队列大小了。
                @HystrixProperty(name = "queueSizeRejectionThreshold", value = "5"),
})
public String strConsumer() {
    return "hello 2020";
}
public String str_fallbackMethod()
{
    return "*****fall back str_fallbackMethod";
}

3、hystrix工作流程

1. 以下各节将更详细地解释此流程：

   1. 构造海思思命令或``海思思可观察命令对象
   2. 执行命令
   3. 是否缓存了响应？
   4. 电路是否打开？
   5. 线程池/队列/信号量是否已满？
   6. 海斯特瑞克斯可观察命令.construct（） 或海斯特里克斯Command.run（）
   7. 计算电路运行状况
   8. 获取后备
   9. 返回成功的响应