水滿則溢，月盈則虧，任何事物都不可能無限制的發(fā)展，我們的系統(tǒng)服務(wù)能力也一樣。

當(dāng)隨著流量的不斷增長，達到或超過服務(wù)本身的可承載范圍，系統(tǒng)服務(wù)的自我保護機制的建立就顯得很重要了。

本文希望可以用最通俗的解釋和貼切的實例來帶大家了解什么是限流、降級和熔斷。

Part1限流 - 自知之明和眼力見

一個是本身的承載能力，一個是依賴方的服務(wù)能力，其實都是從當(dāng)前系統(tǒng)的角度來說，

1.1自知之明之被動限流

我只有這么大的能力，只能服務(wù)這么多客戶！

系統(tǒng)對自身的承載能力需要有一個清晰的認識，對于超過承載能力的額外調(diào)用，要適當(dāng)拒絕。

而怎樣衡量系統(tǒng)承載能力是一個問題。

一般的我們有兩種常見方案：一是定義閾值和規(guī)則，二是自適應(yīng)限流策略。

閾值和規(guī)則是owner通過對業(yè)務(wù)的把控和自身的存儲、連接的現(xiàn)狀，根據(jù)人工經(jīng)驗制定的。這樣的策略一般不會出什么大問題，但是不夠靈活，對請求反饋的靈敏度和資源的利用率不夠。

相對的，自適應(yīng)策略則是一種動態(tài)限流策略，是通過對系統(tǒng)當(dāng)前的運行狀況，動態(tài)的調(diào)整限流閾值，在機器資源和流量處理之間尋找一個平衡。

如阿里開源的Sentinel限流器，在動態(tài)限流策略上支持^[1]：

• Load 自適應(yīng)：系統(tǒng)的 load1 作為啟發(fā)指標(biāo)，進行自適應(yīng)系統(tǒng)保護。當(dāng)系統(tǒng) load1 超過設(shè)定的啟發(fā)值，且系統(tǒng)當(dāng)前的并發(fā)線程數(shù)超過估算的系統(tǒng)容量時才會觸發(fā)系統(tǒng)保護。
• CPU usage：當(dāng)系統(tǒng) CPU 使用率超過閾值即觸發(fā)系統(tǒng)保護（取值范圍 0.0-1.0），比較靈敏。
• 平均 RT：當(dāng)單臺機器上所有入口流量的平均 RT 達到閾值即觸發(fā)系統(tǒng)保護，單位是毫秒。
• 并發(fā)線程數(shù)：當(dāng)單臺機器上所有入口流量的并發(fā)線程數(shù)達到閾值即觸發(fā)系統(tǒng)保護。
• 入口 QPS：當(dāng)單臺機器上所有入口流量的 QPS 達到閾值即觸發(fā)系統(tǒng)保護。

1.2眼力見之主動限流

合作方只有那么大的能力，我只能索取這么多！

對下游依賴系統(tǒng)的服務(wù)能力，需要有一個精準(zhǔn)的判斷，對于服務(wù)能力弱的下游系統(tǒng)，要適當(dāng)減少調(diào)用，得有點眼力見，對不對。

因為，絕大部分的業(yè)務(wù)系統(tǒng)都不是單獨存在的，會依賴很多其他的系統(tǒng)，這些依賴方的服務(wù)能力，就像是木桶短板，限制了當(dāng)前系統(tǒng)的處理能力。這個時候就需要把下游當(dāng)做一個整體來考慮。

因此，需要把集群限流和單機限流配合起來使用，特別是下游服務(wù)的實例數(shù)、服務(wù)能力等和當(dāng)前系統(tǒng)有較大差距的時候，集群限流還是必要的。

一種方案：是通過收集服務(wù)節(jié)點的請求日志，統(tǒng)計請求量，并通過限流配置，控制節(jié)點限流邏輯：

我將其稱為后置限流，即收集各個節(jié)點的請求量和既定閾值對比，超過則反饋到各個節(jié)點，依賴單機限流進行比例限流。

另一種方案：是限流總控服務(wù)，根據(jù)配置生產(chǎn)token，然后各個節(jié)點消費token，正常獲取token后才能繼續(xù)業(yè)務(wù)：

我將其稱為前置限流，預(yù)先確定分配好可用的token，省去了匯總和反饋的處理機制，相比而言，這種控制方式要相對精準(zhǔn)和優(yōu)雅。

1.3同步轉(zhuǎn)異步

合作方雖然能力有限，但態(tài)度很好，加班加點的處理；而我們的客戶也很友好，同意多等等

一個非常經(jīng)典的例子，就是第三方支付平臺的還款業(yè)務(wù)，用過的同學(xué)應(yīng)該都有體會，一般都是支付完成之后等一會才會收到銷賬的通知。

這個時延的底層邏輯是什么呢？

一般的，金融機構(gòu)的服務(wù)接口，因為其數(shù)據(jù)一致性和系統(tǒng)穩(wěn)定性的要求，性能方面可能不如互聯(lián)網(wǎng)公司的系統(tǒng)。

那么，當(dāng)?shù)搅嗽鲁踉履┑倪€款高峰，如果把支持成功用戶的銷賬請求一股腦的都壓給機構(gòu)，后果可想而知。

但是，對于用戶來說，整個流程是可以被拆分的，用戶側(cè)只要完成支付操作就可以了。至于最終結(jié)果，可以允許延后被通知。

因此，基本上，金融網(wǎng)關(guān)在處理機構(gòu)銷賬都是異步的，即先將各業(yè)務(wù)的銷賬請求落地，然后異步的限速輪詢待處理的單據(jù)，再和機構(gòu)交互。

其實，不僅僅是在金融領(lǐng)域，只要我們的業(yè)務(wù)處理速度存在差異，且流程可以被拆分，即可考慮這種架構(gòu)思路，來緩解系統(tǒng)壓力，保障業(yè)務(wù)可用性。

Part2降級 - 丟車保帥

事發(fā)突然，能力有限，我只能緊著幾個重要客戶服務(wù)！

那么，什么情況需要降級，什么鏈路可以被降級呢？

當(dāng)整個業(yè)務(wù)處于高峰期，或活動脈沖期，當(dāng)服務(wù)的負載很高，逼近了服務(wù)承載閾值，即可以考慮服務(wù)降級來保障主功能可用。

可以降級的一定是非核心的鏈路，比如網(wǎng)購場景下的積分抵扣，如果降級積分抵扣鏈路，其實不影響大部分的支付功能。

那么，在系統(tǒng)中我們一般采用的降級方案有哪些呢？

1、頁面降級：即從用戶操作頁面進行操作，直接限制和截斷某功能的入口：

如上圖所示，該業(yè)務(wù)場景下，是否使用積分，是在頁面渲染階段決定并返回給前段進行頁面拼接的。

當(dāng)我們需要對其進行降級時，會通過控制平臺進行降級開關(guān)切換，系統(tǒng)讀到降級開啟后，會返回前段積分降級的標(biāo)識，前端將不再顯示積分抵扣入口。即從入口處截斷積分鏈路的執(zhí)行，達到降級的目的。

2、存儲降級：使用緩存方式來降級頻繁操作的存儲

對于秒殺業(yè)務(wù)這種寫多讀少的場景，對DB的壓力是非常大的，一般的，我們會采用上圖所示的緩存架構(gòu)，用緩存操作代替DB操作，用異步MQ代替同步接口，也屬于一種存儲的降級行為。

3、讀降級：對于非核心信息的讀請求禁用

微信的搶紅包場景，紅包列表的展示屬于搶紅包的非核心鏈路，因此，對于列表展示，在業(yè)務(wù)壓力較大的情況下，對頭像等信息的讀，可以直接禁用。

4、寫降級：直接禁止相關(guān)寫操作的服務(wù)請求

總結(jié)，一句話概括降級的核心--丟車保帥。以損失部分體驗的代價，來換取整個業(yè)務(wù)鏈路的穩(wěn)定性和持續(xù)可用。

Part3熔斷- 大局觀

合作方遇到困難了，不能為了自己把人家逼上絕路，別把自己也拖垮！出于人道主義，還得時不時問詢下，Are you ok ？

熔斷機制之所以被我賦予大局觀的美稱，是因為其所要解決的問題是級聯(lián)故障和服務(wù)雪崩！

在分布式的環(huán)境下，異常是常態(tài)。如上圖所示，當(dāng)服務(wù)C出現(xiàn)調(diào)用異常時，會在服務(wù)B中出現(xiàn)大量的請求超時和調(diào)用延遲。

這些調(diào)用也是需要占用系統(tǒng)資源的，當(dāng)大量請求積壓，服務(wù)B的線程池等資源也會隨之耗盡，最終導(dǎo)致整個服務(wù)鏈路的雪崩都是有可能的。

因此，當(dāng)服務(wù)C出現(xiàn)異常時，對服務(wù)C的調(diào)用適當(dāng)暫停，同時不斷監(jiān)測其接口是否恢復(fù)，對于整個鏈路的健康非常有必要的，上述針對C的處理過程就是熔斷。

從上圖可以看到，熔斷操作的三個關(guān)鍵點：

• 熔斷算法，即什么情況即會被判定為需要熔斷
• 熔斷后處理，即當(dāng)前系統(tǒng)不進行遠程調(diào)用，但調(diào)用結(jié)果需要有替代邏輯
• 熔斷恢復(fù)，適當(dāng)?shù)臋z測機制，用于結(jié)束熔斷，恢復(fù)正常服務(wù)調(diào)用。

之前在《在所依賴存儲不授信的場景下實現(xiàn)柔性事務(wù)降級》一文中提到過，我們的分布式事務(wù)，會依賴底層存儲做元數(shù)據(jù)存儲和一致性校驗。

但是底層存儲的穩(wěn)定性稍有不足，這里就涉及到了服務(wù)熔斷的處理：

• 當(dāng)我們通過關(guān)鍵字監(jiān)控，檢測到底層存儲的操作異常操作某閾值時，就會通過腳本觸發(fā)一個開關(guān)切換的操作。此開關(guān)打開的作用是，棄用底層存儲，直接走兜底消息隊列，以保障絕大部分請求得以正常進行。在開發(fā)開啟的時間段內(nèi)，用試探線程去試探底層存儲是否恢復(fù)，當(dāng)探測到存儲恢復(fù)正常時，切換開關(guān)恢復(fù)到正常鏈路。（這一步目前還未實現(xiàn)，用人工代替了）
  
  

參考資料

[1]Sentinel: "https://github.com/alibaba/Sentinel/wiki/系統(tǒng)自適應(yīng)限流"

[2]Hystrix: "https://github.com/Netflix/Hystrix/wiki"