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Golang 熔断器的实现

2024-12-02 16:01

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熔断器像是一个保险丝。当我们依赖的服务出现问题时,可以及时容错。一方面可以减少依赖服务对自身访问的依赖,防止出现雪崩效应;另一方面降低请求频率以方便上游尽快恢复服务。

熔断器的应用也非常广泛。除了在我们应用中,为了请求服务时使用熔断器外,在 web 网关、微服务中,也有非常广泛的应用。本文将从源码角度学习 sony 开源的一个熔断器实现 github/sony/gobreaker。(代码注释可以从github/lpflpf/gobreaker 查看)

熔断器的模式

gobreaker 是基于《微软云设计模式》一书中的熔断器模式的 Golang 实现。有 sony 公司开源,目前 star 数有 1.2K。使用人数较多。

下面是模式定义的一个状态机:

熔断器有三种状态,四种状态转移的情况:

三种状态:

四种状态转移:

gobreaker 的实现

gobreaker 是在上述状态机的基础上,实现的一个熔断器。

熔断器的定义 

  1. type CircuitBreaker struct {   
  2.   name          string    
  3.   maxRequests   uint32  // 最大请求数 (半开启状态会限流)    
  4.   interval      time.Duration   // 统计周期    
  5.   timeout       time.Duration   // 进入熔断后的超时时间    
  6.   readyToTrip   func(counts Counts) bool // 通过 Counts 判断是否开启熔断。需要自定义    
  7.   onStateChange func(name string, from State, to State) // 状态修改时的钩子函数   
  8.   mutex      sync.Mutex // 互斥锁,下面数据的更新都需要加锁    
  9.   state      State  // 记录了当前的状态    
  10.   generation uint64 // 标记属于哪个周期    
  11.   counts     Counts // 计数器,统计了 成功、失败、连续成功、连续失败等,用于决策是否进入熔断    
  12.   expiry     time.Time // 进入下个周期的时间    
  13. }   

其中,如下参数是我们可以自定义的:

请求的执行

熔断器的执行操作,主要包括三个阶段;①请求之前的判定;②服务的请求执行;③请求后的状态和计数的更新 

  1. // 熔断器的调用    
  2. func (cb *CircuitBreaker) Execute(req func() (interface{}, error)) (interface{}, error) {    
  3.    // ①请求之前的判断    
  4.   generation, err :cb.beforeRequest()   
  5.   if err != nil {    
  6.     return nil, err    
  7.   }    
  8.   defer func() {   
  9.     e :recover()   
  10.     if e != nil {    
  11.       // ③ panic 的捕获    
  12.       cb.afterRequest(generation, false)  
  13.       panic(e)    
  14.     }    
  15.   }()    
  16.   // ② 请求和执行    
  17.   result, err :req() 
  18.    // ③ 更新计数   
  19.   cb.afterRequest(generation, err == nil)    
  20.   return result, err    
  21. }   

请求之前的判定操作

请求之前,会判断当前熔断器的状态。如果熔断器以开启,则不会继续请求。如果熔断器半开,并且已达到最大请求阈值,也不会继续请求。 

  1. func (cb *CircuitBreaker) beforeRequest() (uint64, error) {    
  2.   cb.mutex.Lock()    
  3.   defer cb.mutex.Unlock()    
  4.   now :time.Now()    
  5.   state, generation :cb.currentState(now)    
  6.     if state == StateOpen { // 熔断器开启,直接返回    
  7.     return generation, ErrOpenState    
  8.   } else if state == StateHalfOpen && cb.counts.Requests >= cb.maxRequests { // 如果是半打开的状态,并且请求次数过多了,则直接返回    
  9.     return generation, ErrTooManyRequests    
  10.   }    
  11.   cb.counts.onRequest()    
  12.   return generation, nil   
  13. }   

其中当前状态的计算,是依据当前状态来的。如果当前状态为已开启,则判断是否已经超时,超时就可以变更状态到半开;如果当前状态为关闭状态,则通过周期判断是否进入下一个周期。 

  1. func (cb *CircuitBreaker) currentState(now time.Time) (State, uint64) {    
  2.   switch cb.state {    
  3.   case StateClosed:    
  4.     if !cb.expiry.IsZero() && cb.expiry.Before(now) { // 是否需要进入下一个计数周期    
  5.       cb.toNewGeneration(now)    
  6.     }    
  7.   case StateOpen:    
  8.     if cb.expiry.Before(now) {    
  9.       // 熔断器由开启变更为半开    
  10.       cb.setState(StateHalfOpen, now)   
  11.     }    
  12.   }    
  13.   return cb.state, cb.generation    
  14. }   

周期长度的设定,也是以据当前状态来的。如果当前正常(熔断器关闭),则设置为一个 interval 的周期;如果当前熔断器是开启状态,则设置为超时时间(超时后,才能变更为半开状态)。

请求之后的处理操作

每次请求之后,会通过请求结果是否成功,对熔断器做计数。 

  1. func (cb *CircuitBreaker) afterRequest(before uint64, success bool) {    
  2.   cb.mutex.Lock()    
  3.   defer cb.mutex.Unlock()     
  4.   now :time.Now()      
  5.   // 如果不在一个周期,就不再计数    
  6.   state, generation :cb.currentState(now)   
  7.   if generation != before {   
  8.     return    
  9.   }    
  10.   if success {    
  11.     cb.onSuccess(state, now)    
  12.   } else {    
  13.     cb.onFailure(state, now)    
  14.   }    
  15. }   

如果在半开的状态下:

如果在关闭状态下:

总结

来源:马哥Linux运维内容投诉

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