Hystrix系列之熔断器实现原理

在生活中，如果电路的负载过高，保险箱会自动跳闸，以保护家里的各种电器，这就是熔断器的一个活生生例子。在Hystrix中也存在这样一个熔断器，当所依赖的服务不稳定时，能够自动熔断，并提供有损服务，保护服务的稳定性。在运行过程中，Hystrix会根据接口的执行状态（成功、失败、超时和拒绝），收集并统计这些数据，根据这些信息来实时决策是否进行熔断。

相关参数

Hystrix的熔断器实现在 HystrixCircuitBreaker 类中，比较重要的几个参数如下：

1、circuitBreaker.enabled

熔断器是否启用，默认是 true

2、circuitBreaker.forceOpen

熔断器强制打开，始终保持打开状态，默认是 false

3、circuitBreaker.forceClosed

熔断器强制关闭，始终保持关闭状态，默认是 false

4、circuitBreaker.requestVolumeThreshold

滑动窗口内（10s）的请求数阈值，只有达到了这个阈值，才有可能熔断。默认是 20 ，如果这个时间段只有19个请求，就算全部失败了，也不会自动熔断。

5、circuitBreaker.errorThresholdPercentage

错误率阈值，默认 50% ，比如（10s）内有100个请求，其中有60个发生异常，那么这段时间的错误率是 60 ，已经超过了错误率阈值，熔断器会自动打开。

6、circuitBreaker.sleepWindowInMilliseconds

熔断器打开之后，为了能够自动恢复，每隔默认 5000ms 放一个请求过去，试探所依赖的服务是否恢复。

工作原理

详细过程如下：

来自Hystrix官网

在最新代码中，因为一些bug，已经弃用了 allowRequest() ，取而代之的是 attemptExecution() 方法。

和 allowRequest() 方法相比，唯一改进的地方是通过 compareAndSet 修改状态值。通过 attemptExecution() 方法的返回值决定执行正常逻辑，还是降级逻辑。

1、如果 circuitBreaker.forceOpen=true ，说明熔断器已经强制开启，所有请求都会被熔断。

2、如果 circuitBreaker.forceClosed =true ，说明熔断器已经强制关闭，所有请求都会被放行。

3、 circuitOpened 默认 -1 ，用以保存最近一次发生熔断的时间戳。

4、如果 circuitOpened 不等于 -1 ，说明已经发生熔断，通过 isAfterSleepWindow() 判断当前是否需要进行试探。

这里就是熔断器自动恢复的逻辑，如果当前时间已经超过上次熔断的时间戳 + 试探窗口 5000ms ，则进入if分支，通过compareAndSet修改变量 status ，竞争试探的能力。其中 status 代表当前熔断器的状态，包含 CLOSED, OPEN, HALF_OPEN ，只有试探窗口之后的第一个请求可以执行正常逻辑，且修改当前状态为 HALF_OPEN ，进入半熔断状态，其它请求执行 compareAndSet(Status.OPEN, Status.HALF_OPEN) 时都返回false，执行降级逻辑。

5、如果试探请求发生异常，则执行 markNonSuccess()

通过 compareAndSet 修改 status 为熔断开启状态，并更新当前熔断开启的时间戳。

6、如果试探请求返回成功，则执行 markSuccess()

通过 compareAndSet 修改 status 为熔断关闭状态，并重置接口统计数据和 circuitOpened 标识为 -1 ，后续请求开始执行正常逻辑。

说了这么多，如何实现自动熔断还没提到，在Hystrix内部有一个Metric模块，专门统计每个Command的执行状态，包括成功、失败、超时、线程池拒绝等，在熔断器的中 subscribeToStream() 方法中，通过订阅数据流变化，实现函数回调，当有新的请求时，数据流发生变化，触发回调函数 onNext

在 onNext 方法中，参数 hc 保存了当前接口在前10s之内的请求状态（请求总数、失败数和失败率）,其主要逻辑是判断请求总数是否达到阈值 requestVolumeThreshold ，失败率是否达到阈值 errorThresholdPercentage ，如果都满足，说明接口的已经足够的不稳定，需要进行熔断，则设置 status 为熔断开启状态，并更新 circuitOpened 为当前时间戳，记录上次熔断开启的时间。