云原生系统之弹性模式

Posted 2021-08-16 CSDN资讯

作者 | 小码甲       责编 | 晋兆雨

出品 | CSDN（ID：CSDNnews）

大纲

1.云原生系统的弹性模式resiliency pattern    

1.1 服务故障的雪崩效应    

1.2 回应之前云原生--弹性请求的疑问？

2. 弹性模式：作用在下游请求消息上

3. 短期中断的响应码

4. Polly经典策略

5.   Golang 断路器模式
德国哲学家尼采说过：那些杀不死我的东西，只会让我更加强大。

云原生系统的弹性模式

结合最近的工作经验，本次继续聊一聊云原生的弹性模式 (resilience not scale)， 这也是回应《现代云原生设计理念》中

“在分布式体系结构中，当服务B不响应来自服务A的网络请求会发生什么？
当服务C暂时不可用，其他调用C的服务被阻塞时该怎么办？”

由于网络原因或自身原因，B、C服务不能及时响应，服务A发起的请求将被阻塞(直到B、C响应)，此时若大量请求涌入，服务A的线程资源将被消耗殆尽，服务A的处理性能受到极大影响，进而影响下游依赖的external clients/backend srv。

故障会传播，造成连锁反应，对整个分布式结构造成灾难性后果，这就是服务故障的“雪崩效应”。

当B、C服务不可用，下游客户端/backend srv能做什么？
客观上请求不通，执行预定的弹性策略：重试/断路？

弹性模式:作用在下游的请求消息上

弹性模式是系统面对故障仍然保持工作状态的能力，它不是为了避免故障，而是接受故障并尝试去面对它。

Polly 是一个全面的.NET弹性和瞬时错误处理库，允许开发者以流畅和线程安全的方式表达弹性策略。

一般将弹性策略作用到各种请求消息上(外部客户端请求或后端服务请求)。

其目的是补偿暂时不可用的服务请求。

短期中断的响应码

正确规范的响应码能帮助开发者尽快确认故障。

执行故障策略时，也能有的放矢，比如只重试那些由失败引起的操作，对于403UnAuthorized不可重试。

Polly的经典策略

Retry：对网络抖动/瞬时错误可以执行retry策略(预期故障可以很快恢复);

Circuit Breaker：为避免无效重试导致的故障传播，在特定时间内如果失败次数到达阈值，断路器打开(在一定时间内快速失败);           

同时启动一个timer，断路器进入半开模式(发出少量请求,请求成功则认为故障已经修复，进入关闭状态，重置失败计数器)。

services.AddHttpClient("small")
        //降级
        .AddPolicyHandler(Policy<HttpResponseMessage>.HandleInner<Exception>().FallbackAsync(new HttpResponseMessage(),async b =>
        {
           // 1、降级打印异常
          Console.WriteLine($"服务开始降级,上游异常消息：{b.Exception.Message}");
          // 2、降级后的数据
          b.Result.Content= new StringContent("请求太多，请稍后重试", Encoding.UTF8, "text/html");
          b.Result.StatusCode = HttpStatusCode.TooManyRequests;
          await Task.CompletedTask;
        }))
        //熔断                                                      
        .AddPolicyHandler(Policy<HttpResponseMessage>.Handle<Exception>() 
           .CircuitBreakerAsync(
              3,    // 打开断路器之前失败的次数
              TimeSpan.FromSeconds(20), // 断路器的开启的时间间隔
              (ex, ts) =>  //熔断器开启
              {
                  Console.WriteLine($"服务断路器开启，异常消息：{ex.Exception.Message}");
                  Console.WriteLine($"服务断路器开启的时间：{ts.TotalSeconds}s");
              }, 
              () => { Console.WriteLine($"服务断路器重置"); },   //断路器重置事件
              () => { Console.WriteLine($"服务断路器半开启(一会开，一会关)"); }  //断路器半开启事件
            )
        )
        //重试
        .AddPolicyHandler(Policy<HttpResponseMessage>.Handle<Exception>().RetryAsync(3))
       // 超时 
       .AddPolicyHandler(Policy.TimeoutAsync<HttpResponseMessage>(TimeSpan.FromSeconds(2))); 
       

☹️当一个应用存在多个Http调用，按照上面的经典写法，代码中会混杂大量重复、与业务无关的口水代码。

思考如何优雅的对批量HttpClient做弹性策略。

这里提供两个实践：

1.博客园驰名博主edisonchou: 使用AOP框架，动态织入Polly

2.CSDN某佚名大牛，使用反射加配置实现的 PollyHttpClientServiceCollectionExtension 扩展类， 支持在配置文件指定HttpClientName

Golang的断路器

go get github.com/sony/gobreaker

func NewCircuitBreaker(st Settings) *CircuitBreaker 实例化断路器对象， 参数如下：

type Settings struct {    Name          string    MaxRequests   uint32       #半开状态允许的最大请求数量，默认为0，允许1个请求    Interval      time.Duration    Timeout       time.Duration  # 断路器进入半开状态的间隔，默认60s    ReadyToTrip   func(counts Counts) bool   # 切换状态的逻辑    OnStateChange func(name string, from State, to State)}

下面这个示例演示了：请求谷歌网站,失败比例达到60%，就切换到"打开"状态，同时开启60sTimer,到60s进入“半开”状态(允许发起一个请求)，如果成功， 断路器进入"关闭"状态；失败则重新进入“打开”状态，并重置60sTimer。

package mainimport (    "fmt"    "io/ioutil"    "log"    "net/http"    "github.com/sony/gobreaker")var cb *gobreaker.CircuitBreakerfunc init() {    var st gobreaker.Settings    st.Name = "HTTP GET"    st.ReadyToTrip = func(counts gobreaker.Counts) bool {        failureRatio := float64(counts.TotalFailures) / float64(counts.Requests)        return counts.Requests >= 3 && failureRatio >= 0.6    }    cb = gobreaker.NewCircuitBreaker(st)}// Get wraps http.Get in CircuitBreaker.func Get(url string) ([]byte, error) {    body, err := cb.Execute(func() (interface{}, error) {        resp, err := http.Get(url)        if err != nil {            return nil, err        }        defer resp.Body.Close()        body, err := ioutil.ReadAll(resp.Body)        if err != nil {            return nil, err        }        return body, nil    })    if err != nil {        return nil, err    }    return body.([]byte), nil}func main() {    body, err := Get("http://www.google.com/robots.txt")    if err != nil {        log.Fatal(err)    }    fmt.Println(string(body))}

总结

本文记录了云原生系统的弹性模式：通过预设策略直面失败，补偿暂时不可用的请求、避免故障传播， 这对于实现微服务高可用、弹性容错相当重要。

•https://blog.csdn.net/weixin_44588495/article/details/106361934

•https://blog.csdn.net/qq_26900081/article/details/108071374

•https://www.cnblogs.com/edisonchou/p/9159644.html

•https://docs.microsoft.com/en-us/dotnet/architecture/cloud-native/application-resiliency-patterns

•https://docs.microsoft.com/en-us/azure/architecture/patterns/circuit-breaker

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