解決或緩解服務雪崩的方案


雪崩效應

1 服務雪崩的原因

(1)某幾個機器故障:例如機器的硬驅動引起的錯誤,或者一些特定的機器上出現一些的bug(如,內存中斷或者死鎖)。

(2)服務器負載發生變化:某些時候服務會因為用戶行為造成請求無法及時處理從而導致雪崩,例如阿里的雙十一活動,若沒有提前增加機器預估流量則會造服務器壓力會驟然增大二掛掉。

(3)人為因素:比如代碼中的路徑在某個時候出現bug

2  解決或緩解服務雪崩的方案

一般情況對於服務依賴的保護主要有3中解決方案:

(1)熔斷模式:這種模式主要是參考電路熔斷,如果一條線路電壓過高,保險絲會熔斷,防止火災。放到我們的系統中,如果某個目標服務調用慢或者有大量超時,此時,熔斷該服務的調用,對於后續調用請求,不在繼續調用目標服務,直接返回,快速釋放資源。如果目標服務情況好轉則恢復調用。

(2)隔離模式:這種模式就像對系統請求按類型划分成一個個小島的一樣,當某個小島被火少光了,不會影響到其他的小島。例如可以對不同類型的請求使用線程池來資源隔離,每種類型的請求互不影響,如果一種類型的請求線程資源耗盡,則對后續的該類型請求直接返回,不再調用后續資源。這種模式使用場景非常多,例如將一個服務拆開,對於重要的服務使用單獨服務器來部署,再或者公司最近推廣的多中心。

(3)限流模式:上述的熔斷模式和隔離模式都屬於出錯后的容錯處理機制,而限流模式則可以稱為預防模式。限流模式主要是提前對各個類型的請求設置最高的QPS閾值,若高於設置的閾值則對該請求直接返回,不再調用后續資源。這種模式不能解決服務依賴的問題,只能解決系統整體資源分配問題,因為沒有被限流的請求依然有可能造成雪崩效應。

3 熔斷設計

在熔斷的設計主要參考了hystrix的做法。其中最重要的是三個模塊:熔斷請求判斷算法、熔斷恢復機制、熔斷報警

(1)熔斷請求判斷機制算法:使用無鎖循環隊列計數,每個熔斷器默認維護10個bucket,每1秒一個bucket,每個blucket記錄請求的成功、失敗、超時、拒絕的狀態,默認錯誤超過50%且10秒內超過20個請求進行中斷攔截。

(2)熔斷恢復:對於被熔斷的請求,每隔5s允許部分請求通過,若請求都是健康的(RT<250ms)則對請求健康恢復。

(3)熔斷報警:對於熔斷的請求打日志,異常請求超過某些設定則報警

4 隔離設計

隔離的方式一般使用兩種

(1)線程池隔離模式:使用一個線程池來存儲當前的請求,線程池對請求作處理,設置任務返回處理超時時間,堆積的請求堆積入線程池隊列。這種方式需要為每個依賴的服務申請線程池,有一定的資源消耗,好處是可以應對突發流量(流量洪峰來臨時,處理不完可將數據存儲到線程池隊里慢慢處理)

(2)信號量隔離模式:使用一個原子計數器(或信號量)來記錄當前有多少個線程在運行,請求來先判斷計數器的數值,若超過設置的最大線程個數則丟棄改類型的新請求,若不超過則執行計數操作請求來計數器+1,請求返回計數器-1。這種方式是嚴格的控制線程且立即返回模式,無法應對突發流量(流量洪峰來臨時,處理的線程超過數量,其他的請求會直接返回,不繼續去請求依賴的服務)

5 超時機制設計

超時分兩種,一種是請求的等待超時,一種是請求運行超時。

等待超時:在任務入隊列時設置任務入隊列時間,並判斷隊頭的任務入隊列時間是否大於超時時間,超過則丟棄任務。

運行超時:直接可使用線程池提供的get方法

 


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