微服務(wù)集群中，每個(gè)應(yīng)用基本都會(huì)依賴一定數(shù)量的外部服務(wù)。有可能隨時(shí)都會(huì)遇到網(wǎng)絡(luò)連接緩慢，超時(shí)，依賴服務(wù)過載，服務(wù)不可用的情況,在高并發(fā)場景下如果此時(shí)調(diào)用方不做任何處理，繼續(xù)持續(xù)請求故障服務(wù)的話很容易引起整個(gè)微服務(wù)集群雪崩。
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比如高并發(fā)場景的用戶訂單服務(wù)，一般需要依賴一下服務(wù)：
假如此時(shí) 賬戶服務(wù) 過載，訂單服務(wù)持續(xù)請求賬戶服務(wù)只能被動(dòng)的等待賬戶服務(wù)報(bào)錯(cuò)或者請求超時(shí)，進(jìn)而導(dǎo)致訂單請求被大量堆積，這些無效請求依然會(huì)占用系統(tǒng)資源：cpu，內(nèi)存，數(shù)據(jù)連接...導(dǎo)致訂單服務(wù)整體不可用。即使賬戶服務(wù)恢復(fù)了訂單服務(wù)也無法自我恢復(fù)。
這時(shí)如果有一個(gè)主動(dòng)保護(hù)機(jī)制應(yīng)對這種場景的話訂單服務(wù)至少可以保證自身的運(yùn)行狀態(tài),等待賬戶服務(wù)恢復(fù)時(shí)訂單服務(wù)也同步自我恢復(fù)，這種自我保護(hù)機(jī)制在服務(wù)治理中叫熔斷機(jī)制。
熔斷是調(diào)用方自我保護(hù)的機(jī)制（客觀上也能保護(hù)被調(diào)用方），熔斷對象是外部服務(wù)。
降級是被調(diào)用方（服務(wù)提供者）的防止因自身資源不足導(dǎo)致過載的自我保護(hù)機(jī)制，降級對象是自身。
熔斷這一詞來源時(shí)我們?nèi)粘Ｉ铍娐防锩娴娜蹟嗥?，?dāng)負(fù)載過高時(shí)（電流過大）保險(xiǎn)絲會(huì)自行熔斷防止電路被燒壞，很多技術(shù)都是來自生活場景的提煉。
熔斷器一般具有三個(gè)狀態(tài)：
使用較多的熔斷組件：
基于上面提到的熔斷器原理，項(xiàng)目中我們要使用好熔斷器通常需要準(zhǔn)備以下參數(shù)：
實(shí)際上可選的配置參數(shù)還有非常非常多，參考
對于經(jīng)驗(yàn)不夠豐富的開發(fā)人員而言，這些參數(shù)設(shè)置多少合適心里其實(shí)并沒有底。
那么有沒有一種自適應(yīng)的熔斷算法能讓我們不關(guān)注參數(shù)，只要簡單配置就能滿足大部分場景？
其實(shí)是有的， google sre 提供了一種自適應(yīng)熔斷算法來計(jì)算丟棄請求的概率：
算法參數(shù)：
算法解釋：
接下來思考一個(gè)熔斷器如何實(shí)現(xiàn)。
初步思路是：
下面來逐步分析 go-zero 的源碼實(shí)現(xiàn)：
core/breaker/breaker.go
兵馬未動(dòng)，糧草先行，明確了需求后就可以開始規(guī)劃定義接口了，接口是我們編碼思維抽象的第一步也是最重要的一步。
核心定義包含兩種類型的方法：
Allow()：需要手動(dòng)回調(diào)請求結(jié)果至熔斷器，相當(dāng)于手動(dòng)擋。
DoXXX()：自動(dòng)回調(diào)請求結(jié)果至熔斷器，相當(dāng)于自動(dòng)擋，實(shí)際上 DoXXX() 類型方法最后都是調(diào)用
DoWithFallbackAcceptable(req func() error, fallback func(err error) error, acceptable Acceptable) error
circuitBreaker 繼承 throttle，實(shí)際上這里相當(dāng)于靜態(tài)代理，代理模式可以在不改變原有對象的基礎(chǔ)上增強(qiáng)功能，后面我們會(huì)看到 go-zero 這樣做的原因是為了收集熔斷器錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，也就是為了實(shí)現(xiàn)可觀測性。
熔斷器實(shí)現(xiàn)采用靜態(tài)代理模式，看起來稍微有點(diǎn)繞腦。
throttle 接口實(shí)現(xiàn)類：
loggedThrottle 增加了為了收集錯(cuò)誤日志的滾動(dòng)窗口，目的是為了收集當(dāng)請求失敗時(shí)的錯(cuò)誤日志。
errorWindow 是一個(gè)環(huán)形數(shù)組，新數(shù)據(jù)不斷滾動(dòng)覆蓋最舊的數(shù)據(jù)，通過取余實(shí)現(xiàn)。
看到這里我們還沒看到實(shí)際的熔斷器實(shí)現(xiàn)，實(shí)際上真正的熔斷操作被代理給了 internalThrottle 對象。
可以看到熔斷器屬性其實(shí)非常簡單，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)采用的是滑動(dòng)時(shí)間窗口來實(shí)現(xiàn)。
滑動(dòng)窗口屬于比較通用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，常用于最近一段時(shí)間內(nèi)的行為數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。
它的實(shí)現(xiàn)非常有意思，尤其是如何模擬窗口滑動(dòng)過程。
先來看滑動(dòng)窗口的結(jié)構(gòu)體定義：
window 是數(shù)據(jù)的實(shí)際存儲(chǔ)位置，其實(shí)就是一個(gè)數(shù)組，提供向指定 offset 添加數(shù)據(jù)與清除操作。
數(shù)組里面按照 internal 時(shí)間間隔分隔成多個(gè) bucket。
window 添加數(shù)據(jù)：
window 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)：
熔斷器對外暴露兩種類型的方法
func (b *googleBreaker) allow() (internalPromise, error)
func (b *googleBreaker) doReq(req func() error, fallback func(err error) error, acceptable Acceptable) error
Acceptable 參數(shù)目的是自定義判斷請求是否成功。
微軟 azure 關(guān)于熔斷器設(shè)計(jì)模式
索尼參考微軟的文檔開源的熔斷器實(shí)現(xiàn)
go-zero 自適應(yīng)熔斷器文檔
噴水保險(xiǎn)在發(fā)動(dòng)機(jī)艙的保險(xiǎn)盒內(nèi)；在發(fā)動(dòng)機(jī)旁邊，方向盤的前方，打開機(jī)器蓋子就可以看到保險(xiǎn)絲盒。如圖所示的位置。
擴(kuò)展資料
汽車電路中有許多用電設(shè)備被不同顏色的電線連接起來，其中最不可忽視的應(yīng)該是保險(xiǎn)絲。保險(xiǎn)絲是習(xí)慣叫法，國家標(biāo)準(zhǔn)中稱熔斷器。保險(xiǎn)絲的作用是保護(hù)電路（線路）及用電設(shè)備。
汽車保險(xiǎn)絲是電流保險(xiǎn)絲的一種，當(dāng)電路電流超過保險(xiǎn)絲額定電流的2倍時(shí)就會(huì)在幾秒內(nèi)熔斷，起到電路保護(hù)的作用。常用于汽車電路過流保護(hù)，也用于工業(yè)設(shè)備的過流保護(hù)。
參考資料-百度百科-汽車保險(xiǎn)絲
三相四線制供電線路的中線上不準(zhǔn)安裝開關(guān)和熔斷器的原因是因?yàn)橥ǔＨ嗨木€制供電線路的中性線N是與保護(hù)接地線PE線合用同一根導(dǎo)體，稱為PEN線，PE線是不允許切斷的，所以第四線PEN線也不允許切斷。
三相四線制供電線路（TN-C）進(jìn)戶前PEN線首先重復(fù)接地，然后分為N線和PE線，此后N線不允許再接地。
這是摩托車斷路器，作用是使機(jī)車連接和斷開與接觸網(wǎng)的電力連接。在摩托車過分相時(shí)要將主斷路器斷開，避免短路。
斷路器可以用來分配電能，不頻繁地啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)，對電源線路及電動(dòng)機(jī)等實(shí)行保護(hù)，當(dāng)它們發(fā)生嚴(yán)重的過載或者短路及欠壓等故障時(shí)斷路器能夠自動(dòng)切斷電路，它的功能相當(dāng)于熔斷器式開關(guān)與過欠熱繼電器等的組合，而且在分?jǐn)喙收想娏骱笠话悴恍枰兏悴考?/p>
斷路器工作原理：
斷路器工作原理是當(dāng)短路時(shí)，大電流產(chǎn)生的磁場克服反力彈簧，脫扣器拉動(dòng)操作機(jī)構(gòu)動(dòng)作，開關(guān)瞬時(shí)跳閘。當(dāng)過載時(shí)，電流變大，發(fā)熱量加劇，雙金屬片變形到一定程度推動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作，電流越大，動(dòng)作時(shí)間越短。斷路器有電子型的，使用互感器采集各相電流大小，與設(shè)定值比較，當(dāng)電流異常時(shí)微處理器發(fā)出信號(hào)，使電子脫扣器帶動(dòng)操作機(jī)構(gòu)動(dòng)作。
做為本文的前言，首先向讀者介紹一下降級、熔斷和限流的概念與關(guān)系。也許很多人對此，早已諳熟于心，但是煩請?jiān)试S我再啰嗦幾句，方便第一次接觸該領(lǐng)域的小伙伴們，都可以的理解消化本文。
所謂限流，本質(zhì)就是對系統(tǒng)的被請求頻率以及內(nèi)部的部分功能的執(zhí)行頻率加以限制，防止因突發(fā)的流量激增，導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)不可用。當(dāng)流量出現(xiàn)激增，觸發(fā)限流，那么對于那些系統(tǒng)暫時(shí)不想或無法處理的“流量”，我們該如何處理呢？這就自然引出了服務(wù)降級的概念，其本質(zhì)就是提供降低系統(tǒng)正常運(yùn)行所能提供的功能數(shù)，亦或是降低某些功能完成的完整度（質(zhì)量）。而熔斷就是眾多降級手段中最常見的一種，其在流量過大時(shí)（或下游服務(wù)出現(xiàn)問題時(shí)），可以自動(dòng)斷開與下游服務(wù)的交互，并可以通過自我診斷下游系統(tǒng)的錯(cuò)誤是否已經(jīng)修正，或上游流量是否減少至正常水平，來恢復(fù)自我恢復(fù)。
簡而言之，限流是從系統(tǒng)的流量入口考慮，從進(jìn)入的流量上進(jìn)行限制，達(dá)到保護(hù)系統(tǒng)的作用；降級，是從系統(tǒng)內(nèi)部的平級服務(wù)或者業(yè)務(wù)的維度考慮，流量大了，可以干掉一些，保護(hù)其他正常使用；熔斷強(qiáng)調(diào)的是服務(wù)之間的調(diào)用能實(shí)現(xiàn)自我恢復(fù)的狀態(tài)；
Hystrix的golang版本項(xiàng)目地址是：
Hystrix是Netflix開源的一個(gè)限流熔斷的項(xiàng)目、主要有以下功能:
項(xiàng)目地址為：
gobreaker是索尼的開源的一個(gè)限流熔斷的項(xiàng)目，是基于《微軟云設(shè)計(jì)模式》一書中的熔斷器模式的 Golang 實(shí)現(xiàn)的，本質(zhì)利用的還是原子計(jì)數(shù)法、主要有以下功能:
降級與熔斷
1.1、降級
降級也就是服務(wù)降級，當(dāng)我們的服務(wù)器壓力劇增，為了保證核心功能的可用性，可以選擇性的降低一些功能的可用性，或者直接關(guān)閉該功能。典型的棄車保帥！?就比如貼吧類型的網(wǎng)站，當(dāng)服務(wù)器吃不消的時(shí)候，可以選擇把發(fā)帖功能關(guān)閉，注冊功能關(guān)閉，改密碼，改頭像這些都關(guān)了，為了確保登錄和瀏覽帖子這種核心的功能。
1.2、熔斷
降級一般而言是我們自身的系統(tǒng)出現(xiàn)了故障而降級。而熔斷一般是指依賴的外部接口出現(xiàn)故障，斷絕和外部接口之間的關(guān)聯(lián)。
例如你的A服務(wù)里面的一個(gè)功能依賴B服務(wù)，這時(shí)候B服務(wù)出問題了，返回的很慢。這種情況可能會(huì)因?yàn)檫@么一個(gè)功能而拖慢了A服務(wù)里面的所有功能，因此我們這時(shí)候就需要熔斷！即當(dāng)發(fā)現(xiàn)A要調(diào)用這B時(shí)就直接返回錯(cuò)誤(或者返回其他默認(rèn)值啊啥的)，就不去請求B了。
1.3、熔斷狀態(tài)機(jī)
三種狀態(tài)：
Close 關(guān)閉狀態(tài)，熔斷器的初始化狀態(tài)，允許請求通過
Open 開放狀態(tài)，即熔斷狀態(tài)，不允許請求通過
HalfOpen 半開放狀態(tài)，允許部分請求通過
1.4、hystrix包詳解
hystrix是Netflix的開源庫，go版本是hystrix-go。
主要以下幾個(gè)模塊：setting，hystrix，circuit，metrics，pool和eventstream。
1.4.1、settings
setting?用來管理熔斷器的配置，包括存儲(chǔ)，新增和讀取。
map+讀寫鎖實(shí)現(xiàn)多個(gè)circuit的配置。
Timeout: 執(zhí)行command的超時(shí)時(shí)間。默認(rèn)時(shí)間是1000毫秒
MaxConcurrentRequests：command的最大并發(fā)量 默認(rèn)值是10
SleepWindow：當(dāng)熔斷器被打開后，SleepWindow的時(shí)間就是控制過多久后去嘗試服務(wù)是否可用了。默認(rèn)值是5000毫秒
RequestVolumeThreshold： 一個(gè)統(tǒng)計(jì)窗口10秒內(nèi)請求數(shù)量。達(dá)到這個(gè)請求數(shù)量后才去判斷是否要開啟熔斷。默認(rèn)值是20
ErrorPercentThreshold：錯(cuò)誤百分比，請求數(shù)量大于等于RequestVolumeThreshold并且錯(cuò)誤率到達(dá)這個(gè)百分比后就會(huì)啟動(dòng)熔斷 默認(rèn)值是50
1.4.2、circuit?
circuit?用來管理熔斷器的狀態(tài)變更。
除此之外，circuit還上報(bào)事件給統(tǒng)計(jì)器
創(chuàng)建circuit的時(shí)候，會(huì)根據(jù)配置創(chuàng)建相應(yīng)的metric和exePool
1.4.3、metrics
metrics用來統(tǒng)計(jì)和計(jì)算請求的響應(yīng)情況。
每一個(gè)Command都會(huì)有一個(gè)默認(rèn)統(tǒng)計(jì)控制器，當(dāng)然也可以添加多個(gè)自定義的控制器。 默認(rèn)的統(tǒng)計(jì)控制器DefaultMetricCollector保存著熔斷器的所有狀態(tài)，調(diào)用次數(shù)，失敗次數(shù)，被拒絕次數(shù)等等。
在執(zhí)行newMetricExchange的時(shí)候會(huì)啟動(dòng)一個(gè)協(xié)程 go m.Monitor()去監(jiān)控Updates的數(shù)據(jù)，然后上報(bào)給metricCollectors 保存執(zhí)行的信息數(shù)據(jù)比如前面提到的調(diào)用次數(shù)，失敗次數(shù)，被拒絕次數(shù)等等。
1.4.3、pool
pool?用來管理請求池，控制請求池最大數(shù)目以及請求ticket的發(fā)放和回收。
1.4.4、hystrix?
hystrix?是熔斷器的主要部分，對外提供同步和異步的方法，對內(nèi)上報(bào)請求事件以及fallback降級處理。
func GoC(ctx context.Context, name string, run runFuncC, fallback fallbackFuncC) chan error
參考：
重慶分公司
重慶分公司
