Spring Cloud Hystrix：服务容错保护

  • 2019 年 10 月 5 日
  • 筆記

Spring Cloud Hystrix 是Spring Cloud Netflix 子项目的核心组件之一，具有服务容错及线程隔离等一系列服务保护功能，本文将对其用法进行详细介绍。

Hystrix 简介

在微服务架构中，服务与服务之间通过远程调用的方式进行通信，一旦某个被调用的服务发生了故障，其依赖服务也会发生故障，此时就会发生故障的蔓延，最终导致系统瘫痪。Hystrix实现了断路器模式，当某个服务发生故障时，通过断路器的监控，给调用方返回一个错误响应，而不是长时间的等待，这样就不会使得调用方由于长时间得不到响应而占用线程，从而防止故障的蔓延。Hystrix具备服务降级、服务熔断、线程隔离、请求缓存、请求合并及服务监控等强大功能。

创建一个hystrix-service模块

这里我们创建一个hystrix-service模块来演示hystrix的常用功能。

在pom.xml中添加相关依赖

<dependency>      <groupId>org.springframework.cloud</groupId>      <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-client</artifactId>  </dependency>  <dependency>      <groupId>org.springframework.cloud</groupId>      <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-hystrix</artifactId>  </dependency>  <dependency>      <groupId>org.springframework.boot</groupId>      <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>  </dependency>

在application.yml进行配置

主要是配置了端口、注册中心地址及user-service的调用路径。

server:    port: 8401  spring:    application:      name: hystrix-service  eureka:    client:      register-with-eureka: true      fetch-registry: true      service-url:        defaultZone: http://localhost:8001/eureka/  service-url:    user-service: http://user-service

在启动类上添加@EnableCircuitBreaker来开启Hystrix的断路器功能

@EnableCircuitBreaker  @EnableDiscoveryClient  @SpringBootApplication  public class HystrixServiceApplication {        public static void main(String[] args) {          SpringApplication.run(HystrixServiceApplication.class, args);      }

创建UserHystrixController接口用于调用user-service服务

服务降级演示

  • 在UserHystrixController中添加用于测试服务降级的接口：
@GetMapping("/testFallback/{id}")  public CommonResult testFallback(@PathVariable Long id) {      return userService.getUser(id);  }
  • 在UserService中添加调用方法与服务降级方法，方法上需要添加@HystrixCommand注解：
@HystrixCommand(fallbackMethod = "getDefaultUser")  public CommonResult getUser(Long id) {      return restTemplate.getForObject(userServiceUrl + "/user/{1}", CommonResult.class, id);  }    public CommonResult getDefaultUser(@PathVariable Long id) {      User defaultUser = new User(-1L, "defaultUser", "123456");      return new CommonResult<>(defaultUser);  }
  • 启动eureka-server、user-service、hystrix-service服务；
  • 调用接口进行测试：http://localhost:8401/user/testFallback/1
  • 关闭user-service服务重新测试该接口，发现已经发生了服务降级：

@HystrixCommand详解

@HystrixCommand中的常用参数

  • fallbackMethod：指定服务降级处理方法；
  • ignoreExceptions：忽略某些异常，不发生服务降级；
  • commandKey：命令名称，用于区分不同的命令；
  • groupKey：分组名称，Hystrix会根据不同的分组来统计命令的告警及仪表盘信息；
  • threadPoolKey：线程池名称，用于划分线程池。

设置命令、分组及线程池名称

  • 在UserHystrixController中添加测试接口：
@GetMapping("/testCommand/{id}")  public CommonResult testCommand(@PathVariable Long id) {      return userService.getUserCommand(id);  }
  • 在UserService中添加方式实现功能：
 @HystrixCommand(fallbackMethod = "getDefaultUser",      commandKey = "getUserCommand",      groupKey = "getUserGroup",      threadPoolKey = "getUserThreadPool")  public CommonResult getUserCommand(@PathVariable Long id) {      return restTemplate.getForObject(userServiceUrl + "/user/{1}", CommonResult.class, id);   }

使用ignoreExceptions忽略某些异常降级

  • 在UserHystrixController中添加测试接口：
@GetMapping("/testException/{id}")  public CommonResult testException(@PathVariable Long id) {      return userService.getUserException(id);  }
  • 在UserService中添加实现方法，这里忽略了NullPointerException，当id为1时抛出IndexOutOfBoundsException，id为2时抛出NullPointerException：
@HystrixCommand(fallbackMethod = "getDefaultUser2", ignoreExceptions = {NullPointerException.class})  public CommonResult getUserException(Long id) {      if (id == 1) {          throw new IndexOutOfBoundsException();      } else if (id == 2) {          throw new NullPointerException();      }      return restTemplate.getForObject(userServiceUrl + "/user/{1}", CommonResult.class, id);  }    public CommonResult getDefaultUser2(@PathVariable Long id, Throwable e) {      LOGGER.error("getDefaultUser2 id:{},throwable class:{}", id, e.getClass());      User defaultUser = new User(-2L, "defaultUser2", "123456");      return new CommonResult<>(defaultUser);  }
  • 调用接口进行测试：http://localhost:8401/user/tesException/1
  • 调用接口进行测试：http://localhost:8401/user/tesException/1

Hystrix的请求缓存

当系统并发量越来越大时，我们需要使用缓存来优化系统，达到减轻并发请求线程数，提供响应速度的效果。

相关注解

  • @CacheResult：开启缓存，默认所有参数作为缓存的key，cacheKeyMethod可以通过返回String类型的方法指定key；
  • @CacheKey：指定缓存的key，可以指定参数或指定参数中的属性值为缓存key，cacheKeyMethod还可以通过返回String类型的方法指定；
  • @CacheRemove：移除缓存，需要指定commandKey。

测试使用缓存

  • 在UserHystrixController中添加使用缓存的测试接口，直接调用三次getUserCache方法：
@GetMapping("/testCache/{id}")  public CommonResult testCache(@PathVariable Long id) {      userService.getUserCache(id);      userService.getUserCache(id);      userService.getUserCache(id);      return new CommonResult("操作成功", 200);  }
  • 在UserService中添加具有缓存功能的getUserCache方法：
@CacheResult(cacheKeyMethod = "getCacheKey")  @HystrixCommand(fallbackMethod = "getDefaultUser", commandKey = "getUserCache")      public CommonResult getUserCache(Long id) {      LOGGER.info("getUserCache id:{}", id);      return restTemplate.getForObject(userServiceUrl + "/user/{1}", CommonResult.class, id);  }    /**   * 为缓存生成key的方法   */  public String getCacheKey(Long id) {      return String.valueOf(id);  }
  • 调用接口测试http://localhost:8401/user/testCache/1,这个接口中调用了三次getUserCache方法，但是只打印了一次日志，说明有两次走的是缓存：

测试移除缓存

  • 在UserHystrixController中添加移除缓存的测试接口，调用一次removeCache方法：
@GetMapping("/testRemoveCache/{id}")  public CommonResult testRemoveCache(@PathVariable Long id) {      userService.getUserCache(id);      userService.removeCache(id);      userService.getUserCache(id);      return new CommonResult("操作成功", 200);  }
  • 在UserService中添加具有移除缓存功能的removeCache方法：
@CacheRemove(commandKey = "getUserCache", cacheKeyMethod = "getCacheKey")  @HystrixCommand  public CommonResult removeCache(Long id) {      LOGGER.info("removeCache id:{}", id);      return restTemplate.postForObject(userServiceUrl + "/user/delete/{1}", null, CommonResult.class, id);  }
  • 调用接口测试http://localhost:8401/user/testRemoveCache/1，可以发现有两次查询都走的是接口：

缓存使用过程中的问题

  • 在缓存使用过程中，我们需要在每次使用缓存的请求前后对HystrixRequestContext进行初始化和关闭，否则会出现如下异常：
java.lang.IllegalStateException: Request caching is not available. Maybe you need to initialize the HystrixRequestContext?  	at com.netflix.hystrix.HystrixRequestCache.get(HystrixRequestCache.java:104) ~[hystrix-core-1.5.18.jar:1.5.18]  	at com.netflix.hystrix.AbstractCommand$7.call(AbstractCommand.java:478) ~[hystrix-core-1.5.18.jar:1.5.18]  	at com.netflix.hystrix.AbstractCommand$7.call(AbstractCommand.java:454) ~[hystrix-core-1.5.18.jar:1.5.18]
  • 这里我们通过使用过滤器，在每个请求前后初始化和关闭HystrixRequestContext来解决该问题：
/**   * Created by macro on 2019/9/4.   */  @Component  @WebFilter(urlPatterns = "/*",asyncSupported = true)  public class HystrixRequestContextFilter implements Filter {      @Override      public void doFilter(ServletRequest servletRequest, ServletResponse servletResponse, FilterChain filterChain) throws IOException, ServletException {          HystrixRequestContext context = HystrixRequestContext.initializeContext();          try {              filterChain.doFilter(servletRequest, servletResponse);          } finally {              context.close();          }      }  }

请求合并

微服务系统中的服务间通信，需要通过远程调用来实现，随着调用次数越来越多，占用线程资源也会越来越多。Hystrix中提供了@HystrixCollapser用于合并请求，从而达到减少通信消耗及线程数量的效果。

@HystrixCollapser的常用属性

  • batchMethod：用于设置请求合并的方法；
  • collapserProperties：请求合并属性，用于控制实例属性，有很多；
  • timerDelayInMilliseconds：collapserProperties中的属性，用于控制每隔多少时间合并一次请求；

功能演示

  • 在UserHystrixController中添加testCollapser方法，这里我们先进行两次服务调用，再间隔200ms以后进行第三次服务调用：
@GetMapping("/testCollapser")  public CommonResult testCollapser() throws ExecutionException, InterruptedException {      Future<User> future1 = userService.getUserFuture(1L);      Future<User> future2 = userService.getUserFuture(2L);      future1.get();      future2.get();      ThreadUtil.safeSleep(200);      Future<User> future3 = userService.getUserFuture(3L);      future3.get();      return new CommonResult("操作成功", 200);  }
  • 使用@HystrixCollapser实现请求合并，所有对getUserFuture的的多次调用都会转化为对getUserByIds的单次调用：
@HystrixCollapser(batchMethod = "getUserByIds",collapserProperties = {      @HystrixProperty(name = "timerDelayInMilliseconds", value = "100")  })  public Future<User> getUserFuture(Long id) {      return new AsyncResult<User>(){      @Override      public User invoke() {          CommonResult commonResult = restTemplate.getForObject(userServiceUrl + "/user/{1}", CommonResult.class, id);          Map data = (Map) commonResult.getData();          User user = BeanUtil.mapToBean(data,User.class,true);          LOGGER.info("getUserById username:{}", user.getUsername());          return user;          }      };  }    @HystrixCommand  public List<User> getUserByIds(List<Long> ids) {      LOGGER.info("getUserByIds:{}", ids);      CommonResult commonResult = restTemplate.getForObject(userServiceUrl + "/user/getUserByIds?ids={1}", CommonResult.class, CollUtil.join(ids,","));      return (List<User>) commonResult.getData();  }
  • 访问接口测试http://localhost:8401/user/testCollapser，由于我们设置了100毫秒进行一次请求合并，前两次被合并，最后一次自己单独合并了。

Hystrix的常用配置

全局配置

hystrix:    command: #用于控制HystrixCommand的行为      default:        execution:          isolation:            strategy: THREAD #控制HystrixCommand的隔离策略，THREAD->线程池隔离策略(默认)，SEMAPHORE->信号量隔离策略            thread:              timeoutInMilliseconds: 1000 #配置HystrixCommand执行的超时时间，执行超过该时间会进行服务降级处理              interruptOnTimeout: true #配置HystrixCommand执行超时的时候是否要中断              interruptOnCancel: true #配置HystrixCommand执行被取消的时候是否要中断            timeout:              enabled: true #配置HystrixCommand的执行是否启用超时时间            semaphore:              maxConcurrentRequests: 10 #当使用信号量隔离策略时，用来控制并发量的大小，超过该并发量的请求会被拒绝        fallback:          enabled: true #用于控制是否启用服务降级        circuitBreaker: #用于控制HystrixCircuitBreaker的行为          enabled: true #用于控制断路器是否跟踪健康状况以及熔断请求          requestVolumeThreshold: 20 #超过该请求数的请求会被拒绝          forceOpen: false #强制打开断路器，拒绝所有请求          forceClosed: false #强制关闭断路器，接收所有请求        requestCache:          enabled: true #用于控制是否开启请求缓存    collapser: #用于控制HystrixCollapser的执行行为      default:        maxRequestsInBatch: 100 #控制一次合并请求合并的最大请求数        timerDelayinMilliseconds: 10 #控制多少毫秒内的请求会被合并成一个        requestCache:          enabled: true #控制合并请求是否开启缓存    threadpool: #用于控制HystrixCommand执行所在线程池的行为      default:        coreSize: 10 #线程池的核心线程数        maximumSize: 10 #线程池的最大线程数，超过该线程数的请求会被拒绝        maxQueueSize: -1 #用于设置线程池的最大队列大小，-1采用SynchronousQueue，其他正数采用LinkedBlockingQueue        queueSizeRejectionThreshold: 5 #用于设置线程池队列的拒绝阀值，由于LinkedBlockingQueue不能动态改版大小，使用时需要用该参数来控制线程数

实例配置

实例配置只需要将全局配置中的default换成与之对应的key即可。

hystrix:    command:      HystrixComandKey: #将default换成HystrixComrnandKey        execution:          isolation:            strategy: THREAD    collapser:      HystrixCollapserKey: #将default换成HystrixCollapserKey        maxRequestsInBatch: 100    threadpool:      HystrixThreadPoolKey: #将default换成HystrixThreadPoolKey        coreSize: 10

配置文件中相关key的说明

  • HystrixComandKey对应@HystrixCommand中的commandKey属性；
  • HystrixCollapserKey对应@HystrixCollapser注解中的collapserKey属性；
  • HystrixThreadPoolKey对应@HystrixCommand中的threadPoolKey属性。

使用到的模块 

springcloud-learning  ├── eureka-server -- eureka注册中心  ├── user-service -- 提供User对象CRUD接口的服务  └── hystrix-service -- hystrix服务调用测试服务

项目源码地址

https://github.com/macrozheng/springcloud-learning

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