Spring Cloud Hystrix组件简介与使用

在微服务开发过程中，各个服务直接相互依赖是非常普遍的。当依赖的下游服务出现不可用时，为了防止整个调用链崩溃，可以进行熔断或者降级处理。Hystrix 就是 Netflix 公司开源的一款用于服务熔断或降级的工具。

Hystrix组件简介

Hystrix 是一款针对分布式系统的容错系统，旨在隔离依赖服务的访问，快速停止级联故障，让应用起到自我保护的作用。Hystrix 设计的主要目的如下：

1. 为第三方依赖库提供保护。
2. 停止级联故障。
3. 快速失败。
4. 回退并优雅地降级。
5. 实现近实时的监控报警。

通常情况下的微服务系统如图 1 所示。

图1　微服务系统

当某一个依赖项出现问题时，微服务系统如图 2 所示。

图2 某个依赖项出现问题时的微服务系统

出现问题的依赖项导致阻塞，最终有可能引发雪崩，最终结果如图 3 所示。

图3　雪崩现象

针对以上问题，Hystrix是如何设计的呢？Hystrix遵循的设计原则如下：

1. 阻止单个依赖项耗尽所有线程资源。
2. 过载保护，立即熔断。
3. 提供回退机制。
4. 采用隔离技术。
5. 近实时进行监控报警。
6. 动态修改配置。
7. 防止整个依赖执行失败。

为了实现以上目标，在 Hystrix 框架中实现了以下功能：

• 使用命令模式，将依赖项的调用包装在 HystrixCommand 或 HystrixObservable-Command 对象中。
• 每个依赖维护一个线程池。
• 实时记录请求成功和失败等情况。
• 熔断器自动监控、打开或关闭。
• 熔断后进行降级操作。
• 监控和报警。

Hystrix原理

Hystrix的工作流程如下：

1. 构造一个类继承HystrixCommand或HystrixObservableCommand，封装请求，重写方法。
2. 执行命令，如果继承不同的Command类，则执行方法不同。
3. 判断缓存是否开启，如果开启，则缓存响应。
4. 判断熔断器是否开启，如果开启，则执行Fallback逻辑。
5. 判断线程池是否已满，如果已满，则执行Fallback逻辑。
6. 执行HystrixObservableCommand.construct()或HystrixCommand.run()方法，失败则执行Fallback逻辑。
7. 统计熔断器的监控指标。
8. 执行Fallback逻辑。
9. 返回响应。

从以上流程中可以看到，Hystrix可以对分布式系统中的资源进行隔离，并快速熔断及降级。对于资源隔离，Hystrix 提供了两种隔离方式，即线程池隔离和信号量隔离。

1. 线程池隔离：通过命令模式将不同业务的请求封装为相应的命令请求，然后为每一个命令配置一个线程池，通过将发送请求线程与执行请求的线程分离，有效防止级联故障。当线程池饱和时，直接执行 Fallback 逻辑。
2. 信号量隔离：通过设置信号量来限制对某一个依赖项的并发调用。

线程池隔离与信号量隔离都有各自的优势，具体比较如表 4 所示。默认使用线程池隔离方式。

表4　线程池隔离与信号量隔离比较

Hystrix 最主要的部分是熔断器设计，通过设置对应的参数值，在程序运行时达到设置的阈值后会开启熔断器。熔断器开启一段时间后，会对依赖服务进行试探，当依赖的服务恢复后，则放开流量，关闭熔断器。

不管是熔断器打开还是线程池已满，都会执行 Fallback 逻辑，Fallback 逻辑是一种降级措施。降级措施就是当微服务的依赖项不可用时，为了保证整体业务不受影响，可以支持返回一些备用的数据。

Hystrix示例

在 pom.xml 中引入 Hystrix 依赖的相关包，具体如下：

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

添加 @EnableCircuitBreaker 和 @EnableHystrixDashboard 注解，开启熔断器与 Dashboard 支持。

在 Controller 中添加测试方法，代码如下：

@GetMapping("/hystrix/test")
@HystrixCommand(fallbackMethod = "fallback")   //熔断处理
public String hystrixTest(String isFallback) {
   if (StringUtils.equals("1",isFallback)){
       throw new RuntimeException("fallback");
   } else {
       return "hystrix test!";
   }
}
public String fallback(String isFallback) {
     return "fallback!!";
}

经过测试可知，访问接口 http://localhost:8080/hi/hystrix/test?isFallback=0 时正常返回，访问接口 http://localhost:8080/hi/hystrix/test?isFallback=1时接口降级。