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Hystrix 实现资源隔离的“两把利器”

Hystrix 实现资源隔离的“两把利器”

作者:佚名    来源:互联网    发布时间:2020-01-12 17:25 

小型电商网站的页面展示采用页面全量静态化的思想。数据库中存放了所有的商品信息,页面静态化系统,将数据填充进静态模板中,形成静态化页面,推入 Nginx 服务器。

小型电商网站的页面展示采用页面全量静态化的思想。数据库中存放了所有的商品信息,页面静态化系统,将数据填充进静态模板中,形成静态化页面,推入 Nginx 服务器。用户浏览网站页面时,取用一个已经静态化好的 html 页面,直接返回回去,不涉及任何的业务逻辑处理。

这样做,好处在于,用户每次浏览一个页面,不需要进行任何的跟数据库的交互逻辑,也不需要执行任何的代码,直接返回一个 html 页面就可以了,速度和性能非常高。

对于小网站,页面很少,很实用,非常简单,Java 中可以使用 velocity、freemarker、thymeleaf 等等,然后做个 cms 页面内容管理系统,模板变更的时候,点击按钮或者系统自动化重新进行全量渲染。

坏处在于,仅仅适用于一些小型的网站,比如页面的规模在几十到几万不等。对于一些大型的电商网站,亿级数量的页面,你说你每次页面模板修改了,都需要将这么多页面全量静态化,靠谱吗?每次渲染花个好几天时间,那你整个网站就废掉了。

大型电商网站商品详情页的系统设计中,当商品数据发生变更时,会将变更消息压入 MQ 消息队列中。缓存服务从消息队列中消费这条消息时,感知到有数据发生变更,便通过调用数据服务接口,获取变更后的数据,然后将整合好的数据推送至 redis 中。Nginx 本地缓存的数据是有一定的时间期限的,比如说 10 分钟,当数据过期之后,它就会从 redis 获取到最新的缓存数据,并且缓存到自己本地。

虽然没有直接返回 html 页面那么快,但是因为数据在本地缓存,所以也很快,其实耗费的也就是动态渲染一个 html 页面的性能。如果 html 模板发生了变更,不需要将所有的页面重新静态化,也不需要发送请求,没有网络请求的开销,直接将数据渲染进最新的 html 页面模板后响应即可。

如果系统访问量很高,Nginx 本地缓存过期失效了,redis 中的缓存也被 LRU 算法给清理掉了,那么会有较高的访问量,从缓存服务调用商品服务。但如果此时商品服务的接口发生故障,调用出现了延时,缓存服务全部的线程都被这个调用商品服务接口给耗尽了,每个线程去调用商品服务接口的时候,都会卡住很长时间,后面大量的请求过来都会卡在那儿,此时缓存服务没有足够的线程去调用其它一些服务的接口,从而导致整个大量的商品详情页无法正常显示。

上文提到,如果从 Nginx 开始,缓存都失效了,Nginx 会直接通过缓存服务调用商品服务获取最新商品数据(我们基于电商项目做个讨论),有可能出现调用延时而把缓存服务资源耗尽的情况。这里,我们就来说说,怎么通过 Hystrix 线程池技术实现资源隔离。

资源隔离,就是说,你如果要把对某一个依赖服务的所有调用请求,全部隔离在同一份资源池内,不会去用其它资源了,这就叫资源隔离。哪怕对这个依赖服务,比如说商品服务,现在同时发起的调用量已经到了 1000,但是分配给商品服务线程池内就 10 个线程,最多就只会用这 10 个线程去执行。不会因为对商品服务调用的延迟,将 Tomcat 内部所有的线程资源全部耗尽。

Hystrix 进行资源隔离,其实是提供了一个抽象,叫做 Command。这也是 Hystrix 最最基本的资源隔离技术。

我们通过将调用商品服务的操作封装在 HystrixCommand 中,限定一个 key,比如下面的 GetProductInfoCommandGroup,在这里我们可以简单认为这是一个线程池,每次调用商品服务,就只会用该线程池中的资源,不会再去用其它线程资源了。

上面执行的是 execute() 方法,其实是同步的。也可以对 command 调用 queue() 方法,它仅仅是将 command 放入线程池的一个等待队列,就立即返回,拿到一个 Future 对象,后面可以继续做其它一些事情,然后过一段时间对 Future 调用 get() 方法获取数据。这是异步的。

只要是获取商品数据,全部都绑定到同一个线程池里面去,我们通过 HystrixObservableCommand 的一个线程去执行,而在这个线程里面,批量把多个 productId 的 productInfo 拉回来。

在缓存服务接口中,根据传来的 id 列表,比如是以 , 分隔的 id 串,通过上面的 HystrixObservableCommand,执行 Hystrix 的一些 API 方法,获取到所有商品数据。

从 Nginx 开始,缓存都失效了,那么 Nginx 通过缓存服务去调用商品服务。缓存服务默认的线程大小是 10 个,最多就只有 10 个线程去调用商品服务的接口。即使商品服务接口故障了,最多就只有 10 个线程会 hang 死在调用商品服务接口的路上,缓存服务的 Tomcat 内其它的线程还是可以用来调用其它的服务,干其它的事情。

Hystrix 里面核心的一项功能,其实就是所谓的资源隔离,要解决的最最核心的问题,就是将多个依赖服务的调用分别隔离到各自的资源池内。避免说对某一个依赖服务的调用,因为依赖服务的接口调用的延迟或者失败,导致服务所有的线程资源全部耗费在这个服务的接口调用上。一旦说某个服务的线程资源全部耗尽的话,就可能导致服务崩溃,甚至说这种故障会不断蔓延。

前面已经说过线程池技术了,这一小节就来说说信号量机制实现资源隔离,以及这两种技术的区别与具体应用场景。

信号量的资源隔离只是起到一个开关的作用,比如,服务 A 的信号量大小为 10,那么就是说它同时只允许有 10 个 tomcat 线程来访问服务 净水机代理 A,其它的请求都会被拒绝,从而达到资源隔离和限流保护的作用。

线程池隔离技术,并不是说去控制类似 tomcat 这种 web 容器的线程。更加严格的意义上来说,Hystrix 的线程池隔离技术,控制的是 tomcat 线程的执行。Hystrix 线程池满后,会确保说,tomcat 的线程不会因为依赖服务的接口调用延迟或故障而被 hang 住,tomcat 其它的线程不会卡死,可以快速返回,然后支撑其它的事情。

线程池隔离技术,是用 Hystrix 自己的线程去执行调用;而信号量隔离技术,是直接让 tomcat 线程去调用依赖服务。信号量隔离,只是一道关卡,信号量有多少,就允许多少个 tomcat 线程通过它,然后去执行。

线程池技术,适合绝大多数场景,比如说我们对依赖服务的网络请求的调用和访问、需要对调用的 timeout 进行控制(捕捉 timeout 超时异常)。信号量技术,适合说你的访问不是对外部依赖的访问,而是对内部的一些比较复杂的业务逻辑的访问,并且系统内部的代码,其实不涉及任何的网络请求,那么只要做信号量的普通限流就可以了,因为不需要去捕获 timeout 类似的问题。

比如说,我们一般来说,缓存服务,可能会将一些量特别少、访问又特别频繁的数据,放在自己的纯内存中。

举个栗子。一般我们在获取到商品数据之后,都要去获取商品是属于哪个地理位置、省、市、卖家等,可能在自己的纯内存中,比如就一个 Map 去获取。对于这种直接访问本地内存的逻辑,比较适合用信号量做一下简单的隔离。

优点在于,不用自己管理线程池啦,不用 care timeout 超时啦,也不需要进行线程的上下文切换啦。信号量做隔离的话,性能相对来说会高一些。

写一个 GetCityNameCommand,策略设置为信号量。run() 净水器厂家 方法中获取本地缓存。我们目的就是对获取本地缓存的代码进行资源隔离。

在接口层,通过创建 GetCityNameCommand,传入 cityId,执行 execute() 方法,那么获取本地 cityName 缓存的代码将会进行信号量的资源隔离。

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