Hystrix 入门教程 - 基础篇之一

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大纲

服务雪崩效应

服务雪崩概述

微服务之间进行 RPC 或者 HTTP 调用时，一般都会设置 调用超时、失败重试 等机制来确保服务的成功执行，这看上去很美好，但如果不考虑服务的熔断和限流，它就是造成服务雪崩的元凶。假设有两个访问量比较大的服务 A 和 B，这两个服务分别依赖 C 和 D，其中 C 和 D 服务都依赖 E 服务（如下图），这就是所谓的 扇出。A 和 B 不断地调用 C 和 D，处理客户请求和返回需要的数据；当 E 服务不能提供服务的时候，C 和 D 的 超时 和 重试机制 会被执行；由于新的请求不断的产生，会导致 C 和 D 对 E 服务的调用大量的积压，产生大量的调用等待和重试调用，会慢慢耗尽 C 和 D 的系统资源（CPU 或者内存等），然后 C 和 D 服务跟着也挂掉。A 和 B 服务会重复 C 和 D 的遭遇，导致系统资源耗尽，然后服务也挂掉了，最终整个服务都不可访问，造成了服务雪崩。

hystrix-snow

服务雪崩原因分析

  • 流量突增：外部访问量突然激增，超出系统承载能力。
  • 基础设施故障：硬件故障（宕机、断电、网络中断等）导致服务不可用。
  • 数据库瓶颈：长事务、慢查询、SQL 超时等引发性能下降或宕机。
  • 缓存失效：缓存击穿 / 雪崩，导致大量请求直接访问数据库，引发崩溃。
  • 服务级联故障：
    • 服务不可用：某个核心服务故障，导致依赖它的服务无法正常工作。
    • 响应变慢：下游服务响应延迟，导致上游服务等待、超时、资源耗尽。
    • 错误放大：下游服务出错，上游服务不断重试，加重下游服务的负担。
  • 程序缺陷：Bug（内存泄漏、线程同步等待等）导致服务运行缓慢或不可用。

服务雪崩解决方案

  • 隔离：通过线程池、进程池进行资源隔离，将不同类型的接口或服务独立部署，防止单个接口的故障或资源耗尽影响其他服务。
  • 熔断：当检测到某个服务持续失败或响应超时率过高时，自动拒绝后续请求（快速失败），一段时间后再尝试恢复，避免问题扩散，类似电路保险丝保护。
  • 降级：当服务不可用或负载过高时，提供默认数据、简化功能或关闭非核心功能，保证核心业务可用。
  • 限流：对服务请求进行限速控制，当并发请求量超过阈值时直接拒绝或延迟处理，避免过多流量冲击导致服务瘫痪。
  • 超时与重试：设置合理的请求超时时间，避免长时间等待；在适当情况下进行重试，防止偶发性失败影响业务。
  • 监控与报警：实时监控系统指标（如响应时间、错误率、QPS），一旦异常及时告警并进行自动化处理。

熔断与降级的区别

熔断与降级的相同点：

  • 最终表现类似，对于两者来说，最终让用户体验到的是某些功能暂时不可达或不可用
  • 目的很一致，都是从可用性可靠性着想，为防止系统的整体缓慢甚至崩溃而采用的技术手段
  • 粒度一般都是服务级别，当然，业界也有不少更细粒度的做法，比如做到数据持久层（允许查询，不允许增删改）
  • 自治性要求很高，熔断模式一般都是服务基于策略的自动触发，降级虽说可人工干预，但在微服务架构下，完全靠人显然不可能，开关预置、配置中心都是必要手段

熔断与降级的不同点：

  • 实现方式不太一样，降级具有代码侵入性 (由控制器完成或者自动降级)，熔断一般称为自我熔断
  • 触发原因不太一样，服务熔断一般是某个服务（下游服务）故障引起，而服务降级一般是从整体负荷考虑
  • 管理目标的层次不太一样，熔断其实是一个框架级的处理，每个微服务都需要（无层级之分），而降级一般需要对业务有层级之分（比如降级一般是从最外围服务开始）

资源隔离的级别

  • 应用级别隔离：线程池隔离、信号量隔离、连接池隔离；Hystrix 实现了前两种，其各自优缺点如下图：

hystrix-isolation-level

  • 硬件级别隔离：虚拟机、Docker、Kubernetes；比如 Docker 的资源隔离和资源限制，其通过 CGroups 来控制容器使用的资源配额，包括 CPU、内存、磁盘 I/O、网络 I/O 等。

Hystrix 介绍

Hystrix 是由 Netflix 开源的一个针对分布式系统容错处理的开源组件，2011 - 2012 年相继诞生和成熟，在 2018 年 11 月 20 日之后已经停止维护，最后一个正式版本为 1.5.18。Hystrix 单词意为 “豪猪”，浑身有刺保护自己，Hystrix 就是这样一个用来捍卫应用程序健康的利器。进一步说，Hystrix 是一个延迟和容错库，用在隔离远程系统、服务和第三方库，阻止级联故障，在复杂的分布式系统中实现恢复能力，以提高分布式系统的弹性。Hystrix 底层大量使用了 RxJava，而 Spring Cloud Hystrix 对 Hystrix 进行了二次封装，将其整合进 Spring Cloud 生态，更多介绍可参考：Hystrix 项目、Hystrix 官方英文教程、Spring Cloud Hystrix 官方中文文档

Hystrix 的设计目标

  • 通过客户端库对延迟和故障进行保护和控制
  • 在一个复杂的分布式系统中停止级联故障
  • 快速失败和迅速恢复
  • 在合理的情况下回退和优雅地降级
  • 开启近实时监控、告警和操作控制

Hystrix 的核心特性

服务熔断

熔断机制是应对服务雪崩效应的一种微服务链路保护机制。日常在各种场景下都会接触到熔断这两个字，高压电路中，如果某个地方的电压过高，熔断器就会熔断，对电路进行保护。股票交易中，如果股票指数过高，也会采用熔断机制，暂停股票的交易。同样，在微服务架构中，熔断机制也是起着类似的作用。当扇出链路的某个微服务不可用或者响应时间太长时，会进行服务的降级，进而熔断该节点微服务的调用，快速返回” 错误” 的响应信息。当检测到该节点微服务调用响应正常后恢复调用链路。在 Spring Cloud 框架里熔断机制通过 Hystrix 实现，Hystrix 会监控微服务间调用的状况，当失败调用的次数达到一定阈值，缺省是 5 秒内 20 次调用失败就会启动熔断机制。服务熔断是在服务消费者（调用方）实现的，它的作用是当下游服务发生故障或响应超时时，消费者端快速失败，避免继续请求下游服务导致资源浪费和故障蔓延，Hybstrix 熔断机制的注解是 @HystrixCommand。

服务降级

服务压力剧增的时候，根据当前的业务情况及流量对一些服务和页面有策略的降级，缓解服务器的压力，以保证核心任务的进行，同时保证部分甚至大部分请求能得到正确的响应。也就是当前的请求处理不了或者出错了，给一个默认的返回结果。服务降级处理是在客户端（服务消费者）实现的，与服务端（服务提供者）没有关系。

  • 服务降级

    • 概述：
      • 服务降级是指在下游服务不可用、性能下降或整体系统压力过大时，临时关闭非核心功能（服务）、提供简化 / 替代方案（如返回默认值），以保证系统核心功能正常运行。
    • 目的：
      • 保证系统 “核心可用”，即便牺牲部分功能。
    • 常见场景：
      • 商品推荐服务挂了 → 返回默认热门商品列表。
      • 支付服务压力过大 → 暂时只支持余额支付，关闭第三方支付。
      • 促销活动高峰期 → 暂停秒杀接口，只保留普通下单功能。

  • 接口级别的降级

    • 概述：
      • 接口级别降级是服务降级的一种细粒度实现，仅针对特定接口进行降级处理，不影响整体服务。
    • 实现方式：
      • 在调用该接口时，如果检测到目标服务异常或超时，则返回默认值 / 缓存值 / 兜底数据。
      • 或者直接短路该接口请求，避免资源浪费。
    • 常见场景：
      • 用户画像服务接口异常 → APP 首页接口降级为返回默认头像和昵称。
      • 优惠券接口调用超时 → 下单接口自动忽略优惠券，正常创建订单。
    • 优势：
      • 更加细粒度，不会因为一个非核心接口异常就影响整个服务。
      • 常用于微服务场景中，通常结合熔断一起使用（先熔断，再降级）。

准实时的调用监控

Hystrix 除了隔离依赖服务的调用以外，还提供了准实时的调用监控（Hystrix Dashboard）。Hystrix 会持续地记录所有通过 Hystrix 发起的请求的执行信息，并以统计报表和图形的形式展示给用户，包括每秒执行多少请求、多少成功、多少失败等。Netflix 通过 hystrix-metrics-event-stream 项目实现了对以上指标的监控，而 Spring Cloud 也提供了 Hystrix Dashboard 的整合，对监控内容转化成可视化界面。

Hystrix 入门案例

1. 版本说明

在下面的的教程中，使用的 Spring Cloud 版本是 Finchley.RELEASE，对应的 Spring Boot 版本是 2.0.3，点击下载完整的案例代码

2. 创建 Maven 父级 Pom 工程

在父工程里面配置好工程需要的父级依赖，目的是为了更方便管理与简化配置，具体 Maven 配置如下：

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<parent>
  <groupId>org.springframework.boot</groupId>
  <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
  <version>2.0.3.RELEASE</version>
</parent>

<!-- 利用传递依赖，公共部分 -->
<dependencies>
  <dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
  </dependency>
</dependencies>

<!-- 管理依赖 -->
<dependencyManagement>
  <dependencies>
    <dependency>
      <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
      <artifactId>spring-cloud-dependencies</artifactId>
      <version>Finchley.RELEASE</version>
      <type>pom</type>
      <scope>import</scope>
    </dependency>
  </dependencies>
</dependencyManagement>

<!--注意：这里需要添加以下配置，否则可能会有各种依赖问题 -->
<repositories>
  <repository>
    <id>spring-milestones</id>
    <name>Spring Milestones</name>
    <url>https://repo.spring.io/libs-milestone</url>
    <snapshots>
      <enabled>false</enabled>
    </snapshots>
  </repository>
</repositories>

3. 创建 Eureka Server 工程

创建 Eureka Server 的 Maven 工程，配置工程里的 pom.xml 文件，需要引入 spring-cloud-starter-netflix-eureka-server

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<dependencies>
  <dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-server</artifactId>
  </dependency>
</dependencies>

创建 Eureka Server 的启动主类，这里添加相应注解，作为程序的入口：

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@SpringBootApplication
@EnableEurekaServer
public class EurekaServerApplication {

    public static void main(String[] args){
        SpringApplication.run(EurekaServerApplication.class, args);
    }
}

添加 Eureka Server 需要的 application.yml 配置文件到工程中

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server:
  port: 8090

eureka:
  instance:
    hostname: 127.0.0.1
  client:
    registerWithEureka: false
    fetchRegistry: false
    serviceUrl:
      defaultZone: http://${eureka.instance.hostname}:${server.port}/eureka/

4. 创建 Provider 源服务工程

创建 Provider 的 Maven 工程，配置工程里的 pom.xml 文件，需要引入 spring-cloud-starter-netflix-hystrix、spring-cloud-starter-netflix-eureka-client

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<dependencies>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
        <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-hystrix</artifactId>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
        <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-client</artifactId>
    </dependency>
</dependencies>

创建 Provider 的启动主类，添加注解 @EnableHystrix、@EnableDiscoveryClient

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@EnableHystrix
@SpringBootApplication
@EnableDiscoveryClient
public class ProviderApplication {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(ProviderApplication.class, args);
    }
}

在 application.yml 文件中指定服务名称（provider）、注册中心地址与端口号：

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server:
  port: 8080

spring:
  application:
    name: provider

eureka:
  client:
    service-url:
      defaultZone: http://127.0.0.1:8090/eureka
  instance:
    prefer-ip-address: true

创建用于测试的 Controller 类：

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@RestController
@RequestMapping("/user")
public class UserController {

    @GetMapping("/getUser")
    @HystrixCommand(fallbackMethod = "defaultUser")
    public String getUser(String userName) {
        if (userName.equals("Jim")) {
            return "this is real user";
        } else {
            throw new RuntimeException("user is not exist");
        }
    }

    public String defaultUser(String userName) {
        return "the user not exist in this system";
    }
}

5. 代码测试

  1. 启动 Eureka Server 与 Provider 应用
  2. 浏览器访问 http://127.0.0.1:8080/user/getUser?userName=Jim，当用户名为 Jim 时会返回正确的信息
  3. 当用户名不为 Jim 时，则会抛出运行时异常，同时 Hystrix 会降级处理返回友好的提示

Hystrix 实战应用

Feign 中使用 Hystrix

在 Feign 中，默认是自带 Hystrix 功能的，在很老的版本中默认是打开的，从最近的几个版本开始默认被关闭了，因此需要通过配置文件打开它，点击下载完整的案例代码。

在 Provider 源服务工程里，创建用于测试的 Controller 类：

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@RestController
@RequestMapping("/dept")
public class DeptController {

    @RequestMapping("/getDept")
    public String getDept(String deptName) {
        throw new RuntimeException("dept is not exist");
    }
}

创建 Feign Client 工程，使用 @FeignClient 定义接口，并配置降级回退类：

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@FeignClient(name = "PROVIDER", fallbackFactory = DeptClientFallbackServiceFactory.class)
public interface DeptClientService {

    @RequestMapping("/dept/getDept")
    public String getDept(@RequestParam("deptName") String deptName);
}

在 Feign Client 工程里，创建降级回退类，实现 FallbackFactory 接口：

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@Component
public class DeptClientFallbackServiceFactory implements FallbackFactory<DeptClientService> {

    @Override
    public DeptClientService create(Throwable throwable) {
        return new DeptClientService() {

            @Override
            public String getDept(String deptName) {
                return "the dept not exist in this system, please confirm deptName";
            }
        };
    }
}

在 Feign Client 工程里，创建启动主类：

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@EnableFeignClients
@EnableDiscoveryClient
@SpringBootApplication
public class FeignClientApplication {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(FeignClientApplication.class, args);
    }
}

在 Feign Client 工程里，创建用于测试的 Controller 类：

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@RestController
@RequestMapping("/dept")
public class DeptController {

    @Autowired
    private DeptClientService clientService;

    @GetMapping("/get")
    public String get(String deptName) {
        return clientService.getDept(deptName);
    }
}

在 Feign Client 工程里，配置 pom.xml 文件，让 Feign 启用 Hystrix：

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server:
  port: 8082

spring:
  application:
    name: feign-client

eureka:
  client:
    service-url:
      defaultZone: http://127.0.0.1:8090/eureka
  instance:
    prefer-ip-address: true

feign:
  hystrix:
    enabled: true

测试 Feign 使用 Hystrix 的效果：

  1. 启动 Eureka Server、Provider 应用
  2. 当设置 feign.hystrix.enabled=false 时，启动 Feign-Client 应用，访问 http://127.0.0.1:8082/dept/get?deptName=IT，服务端返回 500 错误页面
  3. 当设置 feign.hystrix.enabled=true 时，启动 Feign-Client 应用，访问 http://127.0.0.1:8082/dept/get?deptName=IT ，服务端返回 the dept not exist in this system, please confirm deptName，这时说明 Hystrix 已经产生作用

Hystrix Dashboard

Hystrix Dashboard 仪表盘是根据系统一段时间内发生的请求情况来展示的可视化面板，这些信息是每个 HystrixCommand 执行过程中的信息，这些信息是一个指标集合和具体的系统运行情况。创建 eureka-server、provider-service、feign-client 工程，其中 provider-service 提供了一个接口返回信息。由于 Hystrix 的指标是需要端口进行支撑的，因此 provider-service 工程需要增加 actuator 依赖，并公开 hystrix.stream 端点以便能被访问到，点击下载完整的案例代码。

配置 provider-service 工程里的 pom.xml，加入以下依赖：

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<dependencies>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-actuator</artifactId>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
        <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-hystrix</artifactId>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
        <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-client</artifactId>
    </dependency>
</dependencies>

配置 provider-service 工程里的 application.yml，当 Spring Cloud 的版本高于 Dalston 时，建议确认 management.endpoints.web.exposure.include 包含的有 hystrix.stream 或者直接为 *；否则访问 http://127.0.0.1:8080/actuator/hystrix.stream 时可能会返回 404 错误页面

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server:
  port: 8080

spring:
  application:
    name: provider

eureka:
  client:
    service-url:
      defaultZone: http://127.0.0.1:8090/eureka
  instance:
    prefer-ip-address: true

management:
  endpoints:
    web:
      exposure:
        include: hystrix.stream

创建 hystrix-dashboard 工程，引入 spring-cloud-starter-netflix-hystrix-dashboard

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<dependencies>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
        <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-hystrix-dashboard</artifactId>
    </dependency>
</dependencies>

在 hystrix-dashboard 工程里，创建启动主类，添加 @EnableHystrixDashboard 注解：

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@SpringBootApplication
@EnableHystrixDashboard
public class DashboardApplication {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(DashboardApplication.class, args);
    }
}

在 hystrix-dashboard 工程里，添加 application.yml 文件

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server:
  port: 8000

测试 Hystrix Dashboard 的运行效果：

  1. 分别启动 eureka-server、provider-service、feign-client、hystrix-dashboard 应用
  2. 访问 Hystrix Dashboard 的首页：http://127.0.0.1:8091/hystrix，查看首页截图
  3. 查看 provider-server 应用的监控信息： http://127.0.0.1:8080/actuator/hystrix.stream，目前 Spring Cloud Finchley 版的 SpringBoot 版本是 2.0，所以访问路径需要加上 /actuator，否则会访问不到监控页面，查看监控信息截图
  4. 在 Hystrix Dashboard 的首页中，填写 provider-server 应用的监控地址 http://127.0.0.1:8080/actuator/hystrix.stream，点击 Monitor Stream 按钮，跳转到监控图表页面，查看图表页面截图
  5. 调用 feigh-client 的接口：http://127.0.0.1:8082/dept/get?deptName=IT，更换不同的 deptName 参数值，观察 Hystrix Dashboard 监控页面上的图表变化

Hystrix Dashboard 各项指标参数的含义：

hystrix-dashboard-means

Turbine 聚合 Hystrix

上面讲的是单个实例的 Hystrix Dashboard，但在整个系统和集群的情况下不是特别有用，所以需要一种方式来聚合整个集群下的监控状况，Turbine 就是用来聚合所有相关的 hystrix.stream 流的方案，然后在 Hystrix Dashboard 中显示，具体原理如下图：

hystrix-turbine

创建 eureka-server、provider-service-user、provider-service-dept、hystrix-dashboard 工程后，再创建 hystrix-turbine 工程，用来聚合集群里的 hystrix.stream 流。为了学习方便，也可以将 hystrix-turbine 工程整合到 hystrix-dashboard 工程里，点击下载完整的案例代码。

配置 hystrix-turbine 工程里的 pom.xml 文件，由于 Turbine 依赖 Eureka 的服务注册发现，因此需要另外引入 spring-cloud-starter-netflix-eureka-client

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<dependencies>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-actuator</artifactId>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
        <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-turbine</artifactId>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
        <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-eureka-client</artifactId>
    </dependency>
</dependencies>

配置 hystrix-turbine 工程的 application.yml 文件：

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server:
  port: 8093

spring:
  application:
    name: turbine-service

eureka:
  client:
    service-url:
      defaultZone: http://127.0.0.1:8090/eureka
  instance:
    prefer-ip-address: true

turbine:
  aggregator:
    clusterConfig: default                  #指定聚合哪些集群，多个使用","分割，默认为default。可使用http://.../turbine.stream?cluster={clusterConfig之一}访问
  appConfig: provider-dept,provider-user    #配置Eureka中的serviceId列表，表明监控哪些服务
  clusterNameExpression: "'default'"
  # 1.当clusterNameExpression: default时，turbine.aggregator.clusterConfig可以不写，因为默认就是default
  # 2.当clusterNameExpression指定集群名称，默认表达式appName；此时：turbine.aggregator.clusterConfig需要配置想要监控的应用名称
  # 3.当clusterNameExpression: metadata['cluster']时，假设想要监控的应用配置了eureka.instance.metadata-map.cluster: ABC，则需要配置，同时turbine.aggregator.clusterConfig: ABC

创建 hystrix-turbine 工程里的启动主类，添加 @EnableTurbine 注解后，会自动启用 Eureka Client：

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@EnableTurbine
@SpringBootApplication
public class TurbineApplication {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(TurbineApplication.class, args);
    }
}

测试 Turbine 的运行效果：

  1. 分别启动 eureka-server、provider-service-user、provider-service-dept 应用
  2. 启动 hystrix-turbine 应用，访问 http://127.0.0.1:8093/turbine.stream，观察是否能获取到集群监控信息
  3. 启动 hystrix-dashboard 应用，访问 Hystrix Dashboard 的首页 http://127.0.0.1:8094/hystrix，在页面上填写 hystrix-turbine 应用的监控地址 http://127.0.0.1:8093/turbine.stream，然后点击 Monitor Stream 按钮，跳转到监控图表页面，查看图表页面截图
  4. 分别访问 provider-service-user 应用：http://127.0.0.1:8092/user/getUser?userName=Jim、provider-service-dept 应用：http://127.0.0.1:8091/dept/getDept?deptName=IT，观察 Hystrix Dashboard 监控页面上的图表变化

Hystrix 扩展知识

Hystrix 的优势

Hytrix 支持异步调用，支持线程池级别的隔离

这种方式就是通过 RxJava 进行调用，等待完成后进行异步通知调用，但在 HTTP 这种请求中，主线程还是阻塞在等待请求响应结果中。带来的收益无非就是 Hytrix 能对超时进行控制。但缺点也很明显，如果是每个接口创建一个线程池的话，如果接口过多，机器中会创建大量线程，而在 Java 中，线程是属于轻量级的进程，对应是内核线程，进而造成线程的切换。而线程切换的成本也比较高。再者还需要预先给各个资源做线程池大小的分配，并且对于一些使用了 ThreadLocal 的场景不友好，因为线程切换可能导致上下文信息丢失。

Hytrix 支持百分比 + 连续错误比率的条件进行降级

这确实比 Sentinel 单纯的统计异常率，或异常数量更精细，技术选型具体根据业务去取舍。正如阿里巴巴自己比较的，Sentinel 侧重于流控，而熔断的话 Hytrix 更灵活和专业的，虽然 Hystrix 已经停止开发了，但一般情况下用 Sentinel 代替 Hytrix 也足够了。

参考资料