微服务保护之熔断降级

news2024/9/22 4:02:24

在微服务架构中，服务之间的调用是通过网络进行的，网络的不确定性和依赖服务的不可控性，可能导致某个服务出现异常或性能问题，进而引发整个系统的故障，这被称为 微服务雪崩。为了防止这种情况发生，常用的一些保护措施包括超时处理、熔断降级、限流、线程池隔离和信号量隔离等。

（1）超时处理：设定超时时间，请求超过一定时间没有响应就返回错误信息，不会无休止等待。

（2）熔断降级：当服务的异常数或异常比例超过了预设的阈值时，熔断器会进入开启状态，暂时中断对该服务的请求，此时走降级方法，能够快速响应，确保系统的基本功能能够继续运行。

（3）限流：限制对服务的请求速率，避免短时间内大量的请求导致系统崩溃。

（4）线程池隔离：给要请求的资源分配一个线程池，通过线程池去控制请求数量

（5）信号量隔离：使用计数器模式，记录请求资源的并发线程数量，达到信号量上限时，禁止新的请求。

信号量隔离适合同步请求，控制并发数，比如：对文件的下载并发数进行控制。

大多数场景都适合使用线程池隔离，对于需要同步操作控制并发数的场景可以使用信号量隔离。

1. 熔断降级的背景

在微服务架构中，服务之间的依赖复杂，任何一个服务的故障都有可能引发连锁反应，导致服务雪崩。为此，引入熔断和降级机制，当某个服务长时间无法响应或者发生错误时，系统可以快速进入降级模式，避免对外提供错误服务。

熔断降级的核心流程包括：

降级：当远程调用发生异常时，不继续等待，而是直接执行降级逻辑，返回预设的结果。
熔断：当异常达到某个阈值时，熔断器打开，短时间内不再调用出问题的服务，而是走降级处理，防止继续调用带来更多问题。
恢复：当经过一段时间后，系统尝试再次调用原服务，如果服务恢复正常，则关闭熔断，恢复正常调用。

2. 熔断降级的具体实现步骤

当远程调用发生异常首先走降级方法，当异常比较或异常数达到阈值将触发熔断，在熔断时间内不再走原来的方法而是走降级方法，可以快速进行响应。

当服务恢复后，熔断时间结束此时会再次尝试请求服务，如果成功请求将关闭熔断，恢复原来的链路。

2.1 在客户端 `api` 工程定义远程调用接口

在 api 工程中，定义远程调用的接口。这个接口将通过 Feign 进行服务调用。接口通过 @FeignClient 注解进行标注，指定服务名称和请求的路径。

package com.jzo2o.api.user;
 
import org.springframework.cloud.openfeign.FeignClient;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.PathVariable;
 
// 通过 @FeignClient 指定远程服务的名称 user-service
@FeignClient(name = "user-service", path = "/user/api/users")
public interface UserServiceClient {
 
    // 定义要调用的远程服务的接口，@GetMapping 表示通过 GET 方法访问
    @GetMapping("/{id}")
    User getUserById(@PathVariable("id") Long id);
}

@FeignClient：表示这是一个 Feign 客户端，name 为服务提供者的名称，url 指定服务的地址（可省略，使用服务发现时）。
@GetMapping("/api/users/{id}")：声明需要调用的接口路径。
此接口只定义远程调用的方法，不需要具体实现，Feign 会自动为它生成代理类。

2.2 服务消费者中实现熔断降级

如果在 api 工程定义的远程调用接口中实现统一的熔断降级，则后续所有的消费者都是同一个熔断降级策略，不符合实际工程应用。故在每一个消费者中定义专门远程调用的类实现远程调用、熔断、降级逻辑。

使用@SentinelResource注解定义sentinel监控的资源，@SentinelResource注解的属性具体包括。

value: 用于定义资源的名称，即 Sentinel 会对该资源进行流量控制和熔断降级。

fallback ：非限流、熔断等导致的异常执行的降级方法

blockHandler :触发限流、熔断时执行的降级方法

@Component
@Slf4j
public class OrderClient {
 
    @Resource
    private UserServiceClient userServiceClient;
 
    // 通过 UserServiceClient 调用远程的用户服务
    @SentinelResource(value = "getUserInfo", fallback = "detailFallback", blockHandler = "detailBlockHandler")
    public User getUserInfo(Long userId) {
        // 调用 api 中定义的远程服务接口
        return userServiceClient.getUserById(userId);
    }

    //执行异常走
    public User detailFallback(Long id, Throwable throwable) {
        log.error("非限流、熔断等导致的异常执行的降级方法，id:{},throwable:", id, throwable);
        return null;
    }

    //熔断后的降级逻辑
    public User detailBlockHandler(Long id, BlockException blockException) {
        log.error("触发限流、熔断时执行的降级方法，id:{},blockException:", id, blockException);
        return null;
    }
}

2.3 服务消费者调用实现熔断降级的方法

@Service
public class OrderService {
 
    @Resource
    private OrderClient orderClient ;
 
    // 通过 orderClient 调用远程的用户服务
    public User getUserInfo(Long userId) {
        // 调用 OrderClient 的方法
        return orderClient .getUserInfo(userId);
    }
}