SpringCloud延迟与容错

## 一、雪崩效应

在微服务架构中通常会有多个服务层调用，基础服务的故障可能会导致级联故障，进而造成整个系统不可用的情况，这种现象被称为服务雪崩效应。

![image-20251209153317771](https://pic.soki.me/file/piclist/image-20251209153319738-1765265606964.png)

##### 1、发展步骤

**第1步：正常状态**

- 所有服务（A, B, D）都健康运行，请求处理流畅。

**第2步：故障起源（服务B出现问题）**

- **原因**：服务B所依赖的底层资源（如数据库）出现性能瓶颈（如慢查询）、宕机或网络延迟。
- **表现**：服务B处理请求的速度变慢，每个请求占用的线程/连接时间变长。

**第3步：资源耗尽（雪崩的导火索）**

- 由于请求持续涌入，服务B的线程池（或数据库连接池）被这些“慢请求”逐渐占满。
- 新的请求到达服务B时，因没有可用资源而被拒绝（报错或超时）。**此时，服务B已近乎瘫痪。**

**第4步：故障向上蔓延（波及服务A）**

- 服务A在调用服务B时，需要等待其响应，因此服务A的工作线程也被大量“挂起”和占用。
- 这导致服务A的可用线程资源减少，处理能力下降。

**第5步：故障扩散（级联失败，真正的雪崩）**

- 即使那些**不直接依赖服务B**的请求（比如服务A调用服务D的请求），也会因为服务A本身的资源耗尽而失败。
- **最终结果**：一个非关键服务（B）的故障，像雪崩一样层层向上和横向扩散，耗尽了整个系统的资源（如线程、连接），导致所有或大部分服务不可用，系统全面崩溃。

##### 2、解决方案

1. **服务熔断：**
   - **类比：电路保险丝。** 当服务B的失败率超过阈值时，**熔断器**会“跳闸”，在一段时间内直接拒绝所有发往服务B的请求，而不是让请求去阻塞和耗尽资源。
   - **在图中的效果**：服务A会快速失败，释放线程，保证自身不瘫痪，从而不影响服务D。
2. **服务降级：**
   - **类比：应急方案。** 当熔断发生或服务不可用时，提供一个备选方案。例如，查询用户信息失败时，返回一个默认用户或缓存中的旧数据，而不是直接报错。
3. **请求限流/流量控制：**
   - **类比：高峰期地铁限流。** 在服务入口控制每秒处理的请求数，超过限制的请求直接拒绝，确保系统不会被突发流量冲垮。
4. **超时控制：**
   - 为所有服务调用设置一个合理的超时时间，避免线程被无限期挂起。
5. **舱壁(服务)隔离：**
   - **类比：轮船的防水舱壁。** 将资源（如线程池）进行隔离。例如，为调用服务B和服务D分配独立的线程池。这样即使调用服务B的线程池耗尽，也不会影响调用服务D的请求。

## 二、延迟和容错

CircuitBreaker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，并在复杂的分布式系统中提供 resiliency（弹性）。

#### 1、核心机制

* **隔离**：通过隔离不同的服务依赖，限制任何一个依赖出现问题时消耗的资源。
* **熔断**：当某个服务的失败率达到阈值时，自动停止向其发送请求（熔断），快速失败。
* **降级**：当服务熔断、超时或失败时，提供备用的处理逻辑（降级），而不是直接抛出错误。

#### 2、工作流程

#### 3、使用方法

Spring Cloud `OpenFeign` 从 4.0 版本开始，熔断器功能需要单独引入依赖（如 Resilience4j 或 Spring Cloud Circuit Breaker）。

##### 添加依赖

```xml
<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-circuitbreaker-resilience4j</artifactId>
</dependency>
```

Resilience4J 的实现有两个 starter，一个用于 Reactive （响应式）应用，一个用于非 Reactive 应用。

- `org.springframework.cloud:spring-cloud-starter-circuitbreaker-resilience4j` - 非 Reactive 应用。
- `org.springframework.cloud:spring-cloud-starter-circuitbreaker-reactor-resilience4j` - Reactive （响应式）应用。

##### 修改配置

修改`消费者`的`application.yml`的内容，添加`Hystrix`相关配置

```yml
spring:
  cloud:
    openfeign:
      circuitbreaker:
        enabled:  true       #在feign中开启Circuit Breaker熔断机制
      #resilience4j:
      #  enabled: false      #禁用 Resilience4J 的自动配置
```

老版本可以使用自带的`Hystrix`

```yml
feign:
    hystrix:
        enabled: true        #在feign中开启hystrix熔断机制
```

##### 实现Feign接口

创建FeignClient接口的实现类：`feign/impl/TestFeignClientCallBack.java`

```java
import cn.doooog.consumer.feign.TestFeignClient;
import cn.doooog.consumer.po.CommonResult;
import org.springframework.stereotype.Component;

@Component
public class TestFeignClientCallBack implements TestFeignClient {
    @Override
    public CommonResult getUserById(Integer userId) {
        return CommonResult.failed(500, "服务繁忙，触发熔断");
    }
}
```

#### 修改`@FeignClient`注解

```java
import cn.doooog.consumer.feign.impl.TestFeignClientCallBack;
import cn.doooog.consumer.po.CommonResult;
import org.springframework.cloud.openfeign.FeignClient;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.PathVariable;
// 指定失败后降级调用的类
@FeignClient(name = "provider", fallback = TestFeignClientCallBack.class)
public interface TestFeignClient {
    @GetMapping("/user/id/{userId}")
    CommonResult getUserById(@PathVariable("userId") Integer userId);
}
```

## 三、熔断器的工作状态

熔断器有三个状态 `CLOSED` 、`OPEN` 、`HALF_OPEN`：

- **关闭**：请求正常通过，熔断器会持续监控失败率。
- **打开**：当失败率（如：10秒内超过20次失败）达到阈值时，熔断器“跳闸”进入`打开`状态。**在此状态下，所有请求都会被立即拒绝并直接执行降级逻辑**，而不会真正发起远程调用。这给了后端服务恢复的时间。
- **半开**：经过一个设定的“睡眠窗口”（默认5秒）后，熔断器会进入`半开`状态，允许放行一个试探请求。如果该请求成功，则认为服务已恢复，熔断器置为`关闭`；如果失败，则重回`打开`状态。

## 四、更改默认配置

为了给所有的CircuitBreakers（熔断器）提供一个默认的配置，创建一个 `Customizer` bean，它被传递给 `Resilience4JCircuitBreakerFactory` 或 `ReactiveResilience4JCircuitBreakerFactory`。`configureDefault` 方法可以用来提供一个默认配置。

```java
@Bean
public Customizer<Resilience4JCircuitBreakerFactory> defaultCustomizer() {
    return factory -> factory.configureDefault(id -> new Resilience4JConfigBuilder(id)
            .timeLimiterConfig(TimeLimiterConfig.custom().timeoutDuration(Duration.ofSeconds(4)).build())
            .circuitBreakerConfig(CircuitBreakerConfig.ofDefaults())
            .build());
}
```

#### Reactive 示例

```java
@Bean
public Customizer<ReactiveResilience4JCircuitBreakerFactory> defaultCustomizer() {
    return factory -> factory.configureDefault(id -> new Resilience4JConfigBuilder(id)
            .circuitBreakerConfig(CircuitBreakerConfig.ofDefaults())
            .timeLimiterConfig(TimeLimiterConfig.custom().timeoutDuration(Duration.ofSeconds(4)).build()).build());
}
```

#### 其他配置

请参考官方文档[Spring Cloud Circuit Breaker 中文文档](https://springdoc.cn/spring-cloud-circuitbreaker/#配置-resilience4j-circuit-breakers)

## 一、雪崩效应

在微服务架构中通常会有多个服务层调用，基础服务的故障可能会导致级联故障，进而造成整个系统不可用的情况，这种现象被称为服务雪崩效应。

![image-20251209153317771](https://pic.soki.me/file/piclist/image-20251209153319738-1765265606964.png)

##### 1、发展步骤

**第1步：正常状态**

- 所有服务（A, B, D）都健康运行，请求处理流畅。

**第2步：故障起源（服务B出现问题）**

**第3步：资源耗尽（雪崩的导火索）**

**第4步：故障向上蔓延（波及服务A）**

- 服务A在调用服务B时，需要等待其响应，因此服务A的工作线程也被大量“挂起”和占用。
- 这导致服务A的可用线程资源减少，处理能力下降。

**第5步：故障扩散（级联失败，真正的雪崩）**

##### 2、解决方案

## 二、延迟和容错

CircuitBreaker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，并在复杂的分布式系统中提供 resiliency（弹性）。

#### 1、核心机制

#### 2、工作流程

#### 3、使用方法

Spring Cloud `OpenFeign` 从 4.0 版本开始，熔断器功能需要单独引入依赖（如 Resilience4j 或 Spring Cloud Circuit Breaker）。

##### 添加依赖

```xml
<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-circuitbreaker-resilience4j</artifactId>
</dependency>
```

Resilience4J 的实现有两个 starter，一个用于 Reactive （响应式）应用，一个用于非 Reactive 应用。

##### 修改配置

修改`消费者`的`application.yml`的内容，添加`Hystrix`相关配置

老版本可以使用自带的`Hystrix`

```yml
feign:
    hystrix:
        enabled: true        #在feign中开启hystrix熔断机制
```

##### 实现Feign接口

创建FeignClient接口的实现类：`feign/impl/TestFeignClientCallBack.java`

```java
import cn.doooog.consumer.feign.TestFeignClient;
import cn.doooog.consumer.po.CommonResult;
import org.springframework.stereotype.Component;

#### 修改`@FeignClient`注解

## 三、熔断器的工作状态

熔断器有三个状态 `CLOSED` 、`OPEN` 、`HALF_OPEN`：

## 四、更改默认配置

#### Reactive 示例

#### 其他配置

请参考官方文档[Spring Cloud Circuit Breaker 中文文档](https://springdoc.cn/spring-cloud-circuitbreaker/#配置-resilience4j-circuit-breakers)

最后修改：2025 年 12 月 09 日

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