软件自身并不是目的:它支撑您的事务流程并使客户满足。假如软件没有在生产中运转,它就无法发生价值。可是,生产性软件也有必要是正确的、牢靠的和可用的。
当谈到软件规划中的弹性时,首要方针是构建强健的组件,这些组件既能够忍受其范围内的毛病,也能够忍受它们所依靠的其他组件的毛病。尽管主动毛病搬运或冗余等技能能够使组件具有容错性,但现在简直每个体系都是分布式的。即便是一个简略的 Web 运用程序也能够包括 Web 服务器、数据库、防火墙、署理、负载平衡器和缓存服务器。此外,网络根底设施自身由许多组件组成,因而总是会在某处发生毛病。
除了彻底失利的状况外,服务也或许需求更长的时刻来呼应。实践上,尽管他们的呼应格局是正确的,但他们乃至或许以过错的办法答复语义。相同,体系具有的组件越多,发生毛病的或许性就越大。
可用性通常被以为是一个重要的质量特点。它表明一个组件实践可用的时刻量,与该组件应该可用的时刻量比较。能够用以下公式表明:
传统办法旨在增加正常运转时刻,而现代办法旨在削减恢复时刻,然后削减停机时刻。这很有用,因为它答应咱们处理毛病,而不是不惜一切代价阻挠它们,而且在它们发生时长时刻不可用。Uwe Friedrichsen 将弹性规划形式分为四类:松懈耦合、阻隔、推迟操控和监督(Loose coupling, isolation, latency control, and supervision)。
在这篇博文中,咱们想看看推迟操控类别中的四种形式:重试、回退、超时和断路器。在理论介绍之后,咱们将看到怎么运用 Eclipse Vert.x 在实践中运用这些形式。咱们将经过评论代替完成并总结调查结果来完毕这篇文章。
为了阐明形式的功用,咱们将运用一个十分简略的示例用例。幻想一下作为购物渠道一部分的付出服务。当客户想要付款时,付出服务应保证没有诈骗目的。为此,它要求供给诈骗查看服务。
在这种状况下,咱们的服务供给根据 HTTP 的接口。为了查看买卖,付出服务向诈骗查看服务发送 HTTP 恳求。假如一切正常,将会有一个 200 呼应,其间的布尔值指示买卖是否是诈骗性的。可是,假如诈骗查看服务没有答复怎么办?假如它回来内部服务器过错(500)怎么办?
现在让咱们看一下处理或许的通讯问题的四种详细形式。尽管这是一个详细示例,但您能够幻想任何其他触及经过不牢靠信道与不牢靠服务进行通讯的星座。
每逢咱们假定能够经过再次发送恳求来修正意外呼应(或没有呼应)时,运用重试形式会有所协助。这是一种十分简略的形式,失利的恳求会在失利的状况下重试可装备的次数,然后才会将操作标记为失利。
下面的动画阐明晰付出服务企图宣布诈骗支票。因为诈骗查看服务中的内部服务器过错,第一个恳求失利。付出服务重试恳求并收到买卖不是诈骗的答案。
可是请记住,假如问题是由方针服务过载引起的,重试或许会使这些问题变得更糟。为防止将弹性形式转变为回绝服务进犯,能够将重试与其他技能结合运用,例如指数退避或断路器(见下文)。
回退形式使您的服务能够在对另一个服务的恳求失利的状况下继续履行。咱们不会因为短少呼应而间断核算,而是填写一个备用值。
下面的动画再次描绘了付出服务向诈骗查看服务宣布恳求。相同,诈骗查看服务回来内部服务器过错。可是,这一次,咱们有一个备用计划,它假定买卖不是诈骗性的。
备用值并不总是可行的,但假如当心运用,能够大大提高您的全体弹性。在上面的示例中,假如诈骗查看服务不可用,则回退到将买卖视为非诈骗或许是危险的。它乃至为企图首先向服务发送垃圾邮件然后进行诈骗买卖的诈骗买卖翻开了进犯面。
另一方面,假如后备是假定每笔买卖都是诈骗性的,则不会进行任何付款,而且后备基本上是无用的。一个好的折衷计划或许是回退到一个简略的事务规矩,例如简略地让适当少数的买卖经过,以在危险和不失掉客户之间取得杰出的平衡。
超时形式十分简略,许多 HTTP 客户端都装备了默许超时。方针是防止呼应的无限等候时刻,然后在超时内未收到呼应的状况下将每个恳求视为失利。
简直每个运用程序都运用超时,以防止恳求永久卡住。可是,处理超时并非易事。幻想一下在网上商店下订单超时。您无法确认订单是否成功下达,但假如订单创立仍在进行中或恳求从未处理,则呼应超时。假如将超时与重试结合起来,您或许会得到重复的订单。假如您将订单标记为失利,客户或许会以为订单没有成功,但或许的确成功了,他们会被收费。
此外,您期望您的超时时刻足够高以答应较慢的呼应抵达,但又足够低以中止等候永久不会抵达的呼应。
在电子产品中,断路器是一种开关,可维护您的组件免受过载损坏。在软件中,断路器能够维护您的服务不被垃圾邮件发送,一同因为高负载现已部分不可用。
Martin Fowler 描绘了断路器形式。它能够完成为一个有状况的软件组件,在三种状况之间切换:封闭(恳求能够自在活动)、翻开(恳求被回绝而不提交给长途资源)和半翻开(答应一个勘探恳求决议是否再次封闭电路)。下面的动画阐明晰一个正在运转的断路器。
从付出服务到诈骗查看服务的恳求经过断路器传递。在两次内部服务器过错之后,电路翻开而且后续恳求被阻挠。等候一段时刻后,电路进入半开状况。在这种状况下,它将答应一个恳求在失利的状况下经过并变回翻开状况,或许在成功的状况下封闭。下一个恳求成功,因而电路再次封闭。
断路器是一种有用的东西,尤其是在与重试、超时和回退结合运用时。回退不只能够在发生毛病的状况下运用,也能够在电路开路的状况下运用。鄙人一节中,咱们将看一个用 Kotlin 编写的 Vert.x 代码示例。
在上一节中,咱们从理论的视点研讨了不同的弹性形式。现在让咱们看看怎么完成它们。该示例的源代码可在 GitHub 上找到。咱们将在这个展现中运用 Vert.x 和 Kotlin。下一节将评论其他代替计划。
Vert.x 供给了 CircuitBreaker,这是一个强壮的装修器类,它支撑重试、回退、超时和断路器装备的恣意组合。您能够运用 CircuitBreakerOptions 类装备断路器,如下所示。
在这个比如中,咱们正在创立一个断路器,它在将其视为失利之前重试操作两次。在一次毛病后,咱们翻开电路,该电路将在 5000 毫秒后再次半开。操作在 2000 毫秒后超时。假如指定了回退,则仅在开路的状况下才会调用它。也能够将断路器装备为在发生毛病时调用回退,即便电路已封闭。
为了履行命令,咱们需求供给一段异步代码来履行 Handler 类型以及处理结果的 Handler 类型的处理程序。回来 OK 并在之后打印它的最小示例如下所示:
在 Kotlin 中运用 Vert.x 时,您还能够将挂起函数作为参数传递,而不是运用处理程序。更多细节请参阅 CoroutineHandlerFactory 类及其用法。除了这些基本功用之外,Vert.x 断路器模块还供给以下高档功用:
事情总线告诉。断路器能够在每次状况更改时将事情发布到事情总线。假如您想以某种办法对这些事情做出反响,这很有用。
目标。断路器能够发布要由 Hystrix 仪表板运用的目标,以可视化断路器的状况。
并非每个结构都支撑开箱即用的弹性规划形式。Vert.x 也不支撑一切或许的形式。有一些指定项目直接处理弹性主题,例如 Hystrix、resilience4j、failsafe和 Istio 的弹性特性。
Hystrix 已在许多运用程序中运用,但不再处于活跃开发中。Hystrix、resilience4j 以及毛病安全都是从运用程序源代码中直接调用的。例如,您能够经过完成接口或运用注释来集成它。
另一方面,Istio 是一个服务网格,因而是根底架构的一部分,而不是运用程序代码。它用于编列分布式服务体系并完成边车的概念。服务通讯经过那个 sidecar 发生,这是一个与服务进程一同的专用进程。然后,sidecar 能够处理比如重试之类的机制。
Sidecar 办法的长处是您不会将事务逻辑与弹性逻辑相提并论。您能够在不触及太多运用程序代码的状况下替换 sidecar 技能。此外,您能够轻松修正和调整 sidecar 装备,而无需重新部署服务。缺陷在于无法运用特定形式,例如用于线程池阻隔的隔板形式( bulkhead)。此外,后备值等形式在很大程度上取决于您的事务逻辑。扩展现有代码库也或许比增加新的根底架构组件更简单。
在这篇文章中,咱们看到了松懈耦合、阻隔、推迟操控和监督怎么对体系弹性发生活跃影响。重试形式能够处理能够经过屡次测验来纠正的通讯过错。回退形式有助于在本地处理通讯毛病。超时形式供给了推迟的上限。断路器处理了在继续通讯过错的状况下因为重试和快速回退而导致的意外回绝服务进犯的问题。
像 Vert.x 这样的结构供给了一些开箱即用的弹性形式。还有能够与任何结构一同运用的专用弹性库。另一方面,服务网格作为在根底设施等级引进弹性形式的选项而存在。与平常相同,没有全能的处理计划,您的团队应该找出最适合他们的处理计划。
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