Hystrix 資源隔離概念講解與實操

1. 前言

在本節(jié)中，我將為各位同學介紹 Hystrix 的最后一個特性，那就是服務資源隔離。雖然服務資源隔離是 Hystrix 的最后一個特性，但是其在 Hystrix 中占著舉足輕重的地位，同時，也是治理微服務項目的重要舉措，所以各位一定要學好本節(jié)內容。

本節(jié)主要內容：

• 服務資源隔離概念介紹；

• Hystrix 實現(xiàn)服務資源隔離。

2. 什么是服務資源隔離

在我們正式介紹什么是服務資源隔離之前，我們先來了解一些前置的概念，這些概念是理解服務資源隔離的前提。

進程與線程

進程：進程（Process）是計算機中的程序關于某數(shù)據(jù)集合上的一次運行活動，是系統(tǒng)進行資源分配和調度的基本單位，是操作系統(tǒng)結構的基礎。在當代面向線程設計的計算機結構中，進程是線程的容器。

我們可以把進程理解為我們項目運行的載體，就比如我們乘坐的公交車，公交車相對于我們來說就是一個載體，來承載我們到達不同的目的地，進程就是如此，只不過在進程中被承載的是線程罷了。

線程：線程（Thread）是操作系統(tǒng)能夠進行運算調度的最小單位。我們可以把線程理解為，執(zhí)行某一具體的計算機系統(tǒng)任務的執(zhí)行者，比如在公交車中，負責開公交車的司機師傅就可以被當做一個線程。

在一個進程中，可以存在多個線程，即在一輛公交車中可以存在多名乘客，他們分別都去往不同的目的地，但是，一個線程只能屬于一個進程，不屬于不同的兩個進程，即一名乘客同一時刻只能乘坐一輛公交車，不可能在同一時刻乘坐兩輛公交車。

在理解了什么是進程與線程之后，我們來看一下在我們的 Web 項目中，進程與線程都是怎樣存在的，以及他們之間的關系是怎樣的。

Web 項目中的進程與線程

我們的每一個 Web 項目都可以被看作一個進程，且一個 Web 項目只能是一個進程。在我們的 Web 項目中，常規(guī)情況下只有兩個線程，分別是主線程和工作線程，其中，主線程負責我們的項目啟動以及一些項目初始化工作，而工作線程則主要負責項目中的請求處理與業(yè)務邏輯執(zhí)行，項目中進程與線程的關系如下圖所示：

根據(jù)上圖，我們可以這樣理解：一個 Web 項目在計算機系統(tǒng)中就是一個進程，而在這個進程中，存在一個主線程和一個工作線程，并且主線程主要負責項目啟動，而工作線程主要負責請求的處理。

在理解了這個關系之后，讓我們來看一下什么是服務資源隔離。

服務資源隔離

在介紹服務資源隔離之前，我們需要先了解什么是服務資源。

服務資源一般來講，指的是項目正常運行所需要的基礎環(huán)境、基礎設施、靜態(tài)資源文件等內容，而對于 Web 項目來說，其項目本身即是一種服務資源，服務調用者通過調用項目提供的服務來滿足他們的業(yè)務需求。

而對于服務提供者來說，這些業(yè)務需求的實現(xiàn)在項目中一般就是我們所開發(fā)的接口，所以，在項目中所實現(xiàn)的業(yè)務接口即是我們這里所說的服務資源。

那么，為什么需要把服務資源進行隔離呢？

我們知道，正常情況下，在 Web 項目中只有一個工作線程，且這個工作線程負責接口請求的處理。在正常應用場景下，服務調用者會調用我們項目所提供的接口來滿足業(yè)務需求，這里假設我們的一個 Web 項目中具有 5 個接口，服務調用者會根據(jù)業(yè)務順序來調用我們的接口，如果一切順利，則業(yè)務即可正常順利地進行下去。

但是，如果服務調用者在調用接口時，其中一個接口所需要處理的業(yè)務比較復雜，導致這個接口不能及時的結束，這就導致我們后續(xù)的接口調用只能等待，直到該接口處理完畢后才能繼續(xù)向下執(zhí)行，如果該接口一直不能處理完畢，則后續(xù)接口就會一直等待，從而影響業(yè)務的正常開展，這種現(xiàn)象就被稱為服務資源等待，如下圖所示：

我們可以把上圖中的工作線程訪問理解為服務調用者，在服務調用者調用接口 2 時，由于接口 2 遲遲不能處理，導致接口 2 出現(xiàn)服務等待，并最終影響后續(xù)的接口 3、接口 4、接口 5 的調用，從而影響了業(yè)務的順利進行。

如果通過采取某種措施，使?jié)M足同一業(yè)務需求的不同服務資源間進行隔離，來有效緩解或解決服務資源等待問題，那么業(yè)務就可以正常順利地開展下去，所以人們就提出了服務資源隔離的概念。

3. Hystrix 實現(xiàn)服務資源隔離

在 Hystrix 中，實現(xiàn)服務資源隔離有兩種方式，分別是線程池隔離和信號量隔離。

3.1 線程池隔離實現(xiàn)服務資源隔離

通過對處理項目中的工作線程的隔離，來避免工作線程處理接口時所產生的阻塞行為，從而保證工作線程可以順利地調用接口來滿足業(yè)務需要。

而隔離工作線程的方式，就是為每個接口分配一個線程池，并在線程池中維護一定數(shù)量的線程，這樣，當上述的接口 2 發(fā)生服務資源等待時，由于每個接口都分配了不同的線程池，所以不會影響到后續(xù)的 3 4 5 接口，如下圖所示：

可以看到，由于為每個服務接口均分配了不同的線程池，所以在接口 2 出現(xiàn)服務等待時，并不會影響后續(xù)接口的調用，從而保證了業(yè)務的順利進行。

我們繼續(xù)以 hello 方法為例，來看如何實現(xiàn)線程池隔離。

@RequestMapping(value = "hello", method = RequestMethod.GET)
@HystrixCommand(threadPoolKey = "HelloHystrix", threadPoolProperties = {
    @HystrixProperty(name = "coresize", value = "2"),
    @HystrixProperty(name = "allowMaximumSizeToDivergeFromCoreSize", value = "true"),
    @HystrixProperty(name = "maximumSize", value = "2"),
    @HystrixProperty(name = "maxQueueSize", value = "2")
})
@ResponseBody
public String hello() throws InterruptedException {
    return "helloWorld";
}

代碼解釋：

第 2 行，我們通過配置 HystrixCommand 注解的 threadPoolKey 屬性來為本接口分配一個名稱為 HelloHystrix 的線程池。

第 3 行，我們通過配置 threadPoolProperties 中的參數(shù)屬性，來維護 HelloHystrix 線程池中的核心線程數(shù)量、最大線程數(shù)量。

通過添加上述注解并配置其中的屬性，我們就可以通過線程池隔離的方式來實現(xiàn)服務資源隔離。

Tips: 線程池中的線程數(shù)量，一定要根據(jù)該接口所實現(xiàn)的業(yè)務需求來設置，設置過多，則會浪費資源空間，設置過少，則不能支撐業(yè)務需要，所以配置線程數(shù)量一定要謹慎。

3.2 信號量隔離實現(xiàn)服務資源隔離

信號量隔離和線程池隔離的方式很相似，只不過把分配線程池的方式改為了分配信號量（至于什么是信號量，請同學們自行查閱）。

在處理請求時，Hystrix 會分配一個信號量的閥值，當服務接收到一個請求后，信號量的閥值減 1 ，當請求處理完畢后，信號量的閥值加 1，當信號量的閥值減為 0 時，則不再接收請求，即該請求會被拒絕處理。

@RequestMapping(value = "hello", method = RequestMethod.GET)
@HystrixCommand(fallbackMethod="helloFail", commandProperties = {
@HystrixProperty(name = HystrixPropertiesManager.EXECUTION_ISOLATION_STRATEGY, value = "SEMAPHORE"),
@HystrixProperty(name = HystrixPropertiesManager.EXECUTION_ISOLATION_SEMAPHORE_MAX_CONCURRENT_REQUESTS, value = "100")
})
@ResponseBody
public String hello() throws InterruptedException {
    return "helloWorld";
}

public String helloFail() {
    return "helloFailed";
}

代碼解釋：

第 4 行，通過指定 HystrixPropertiesManager.EXECUTION_ISOLATION_STRATEGY 參數(shù)的值為 SEMAPHORE ，來聲明該接口使用信號量隔離。

第 7 行，通過指定 HystrixPropertiesManager.EXECUTION_ISOLATION_SEMAPHORE_MAX_CONCURRENT_REQUESTS 參數(shù)的值為 100 ，可以理解為設置信號量的閥值為 100 。

通過添加上述配置參數(shù)，我們就可以通過信號量隔離的方式來實現(xiàn)服務資源隔離。

Tips: 一定要合理設置信號量的閥值，不要隨意設定，如果閥值設置過大，則請求不會停止，如果閥值設置過小，則不能滿足業(yè)務需要。

4. 視頻演示

5. 小結

本小節(jié)從服務資源隔離的前提概念開始介紹，采用圖文并茂的方式，詳細介紹了進程和線程、Web 項目中的進程與線程、服務資源隔離產生的原因，以及服務資源隔離的概念；接著，我們采用代碼實現(xiàn)的方式，對 Hystrix 中的線程池隔離和信號量隔離這兩種實現(xiàn)服務資源隔離的措施進行了介紹，并對其中需要注意的地方做了補充。

服務資源隔離是微服務項目治理中的最后一關，同時也是至關重要的一關，微服務項目經(jīng)常由于服務沒有響應而導致后續(xù)服務癱瘓，所以，掌握服務資源隔離是保證微服務項目正常運行的關鍵所在。