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Retry&Fallback是利器還是魔咒？

1. 概覽

在分布式場景中，Retry 和 Fallback 是最常見的容災(zāi)方案。

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Retry 就是在調(diào)用遠(yuǎn)程接口失敗時，Client 主動發(fā)起重試請求，以期待獲得最終結(jié)果，從而完成整個流程
Fallback 是在調(diào)用遠(yuǎn)程接口失敗時，Client 不進行重試而是調(diào)用一個特殊的 fallback 方法，從這個方法中獲取結(jié)果，使流程能夠繼續(xù)下去

那 Retry 和 Fallback 該怎么抉擇呢？

1.1. 背景

首先，先看下 Retry 和 Fallback 都是怎么幫助流程進行自我恢復(fù)的。

1.1.1. Retry

現(xiàn)在有一個生產(chǎn)流程：

核心流程如下：

從商品服務(wù)中獲取商品信息
根據(jù)商品信息創(chuàng)建訂單
將訂單保存到數(shù)據(jù)庫

如果發(fā)生網(wǎng)絡(luò)抖動，將導(dǎo)致生產(chǎn)失敗。

在調(diào)用商品服務(wù)獲取商品時，由于網(wǎng)絡(luò)異常，接口調(diào)用失敗
由于無法獲取商品信息，生產(chǎn)流程被異常中斷

由于上產(chǎn)流程太過重要，系統(tǒng)需盡最大努力保障用戶能夠完成下單操作，那針對網(wǎng)絡(luò)抖動這個問題，可以通過 Retry 進行修復(fù)。

image

在第一次獲取商品信息時，由于網(wǎng)絡(luò)問題導(dǎo)致獲取失敗
系統(tǒng)不會直接拋出異常，而是在等待一段時間后，重新發(fā)起第二次請求，也就是 Retry 操作
網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)，第二次請求成功獲取商品信息
流程繼續(xù)運行，最終完成用戶生產(chǎn)

Retry 機制非常適合服務(wù)短時間不可用，或某個服務(wù)節(jié)點異常這類場景。

1.1.2. Fallback

一個生產(chǎn)驗證接口，主流程如下：

調(diào)用商品服務(wù)的接口獲取商品信息
根據(jù)商品和用戶信息判斷用戶是否能夠購買該商品

同樣，假設(shè)在訪問商品服務(wù)時出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)異常：

由于無法獲取商品信息，從而導(dǎo)致整個驗證流程被異常中斷，用戶操作被迫終止。

聰明的你估計會說那就使用 Retry 呀，是的：

如果是短時不可用，通過 Retry 機制便可以恢復(fù)流程。

但，如果是商品服務(wù)壓力過大，響應(yīng)時間過長呢？比如，商品服務(wù)流量激增，導(dǎo)致 DB CPU 飆升，出現(xiàn)大量的慢 SQL，這時觸發(fā)了系統(tǒng)的 Retry 會是怎樣？

image

在獲取商品失敗后，系統(tǒng)自動觸發(fā) Retry 機制
由于是商品服務(wù)本身出了問題，第二次請求仍舊失敗
服務(wù)又觸發(fā)了第三次請求，仍未獲取結(jié)果
達(dá)到最大重試次數(shù)，仍舊無法獲取商品，只能通過異常中斷用戶請求

通過 Retry 機制未能將流程從異常中恢復(fù)過來，也給下游的商品服務(wù) 造成了巨大傷害。

商品服務(wù)壓力大，響應(yīng)時間長
上游系統(tǒng)由于超時觸發(fā)自動重試
自動重試增大了對商品服務(wù)的調(diào)用
商品服務(wù)請求量更大，更難以從故障中恢復(fù)

這就是常說的“讀放大”，假設(shè)用戶驗證是否能夠購買請求的請求量為 n，那極端情況下商品服務(wù)的請求量為 3n （其中 2n 是由 Retry 機制造成）

此時，Retry 就不是一個好的方案。我們先退回業(yè)務(wù)場景進行思考，如果無法獲取商品，驗證接口是否可以直接放行，先讓用戶完成購買？

如果，這個業(yè)務(wù)假設(shè)能夠接受的話，那就到了 Fallback 上場的時候了。

調(diào)用商品服務(wù)獲取商品信息失敗
系統(tǒng)不會進行重試，而是觸發(fā) fallback 機制
fallback 會調(diào)用指定的一個方法，并將返回值作為遠(yuǎn)程接口的返回值
接下來的流程使用 fallback 方法的返回值完成業(yè)務(wù)邏輯

1.1.3. 場景思考

同樣是對商品服務(wù)接口（同一個接口）的調(diào)用，在不同的場景需要使用不同的策略用以恢復(fù)業(yè)務(wù)流程，通常情況下：

Command 場景優(yōu)先使用 Retry
這種流量極為重要，最好能保障流程的完整性
通常寫流量比較小，小范圍 Retry 不會對下游系統(tǒng)造成巨大影響
Query 場景優(yōu)選使用 Fallabck
大多數(shù)展示場景，哪怕部分信息沒有獲取到對整體的影響也比較小
通常讀場景流量較高，Retry 對下游系統(tǒng)的傷害不容忽視

那面對一個遠(yuǎn)程接口被多個場景使用，我們該怎么處理呢？

提供兩組接口，一個具有 Retry 能力，一個具有 Fallback 能力，由使用方根據(jù)業(yè)務(wù)場景進行選擇？
還是…

1.2. 目標(biāo)

遠(yuǎn)程接口具備 Retry 和 Fallback 能力
能夠根據(jù)上下文不同場景，在發(fā)生調(diào)用異常時動態(tài)選擇 Retry 或 Fallback 進行流程恢復(fù)

2. 快速入門

2.1. 準(zhǔn)備環(huán)境

項目主要依賴 spring retry 和 lego starter
首先，引入 spring-retry 依賴


    org.springframework.retry
    spring-retry

此次，引入 lego-starter 依賴


    com.geekhalo.lego
    lego-starter
    0.1.17

最后新建 RetryConfiguration 以開啟 Retry 能力

@EnableRetry
@Configuration
public class RetryConfiguration {
}

2.2. 構(gòu)建 ActionTypeProvider

在完成基本配置后，需要準(zhǔn)備一個 ActionTypeProvider 用以提供上下文信息。
ActionTypeProvider 接口定義如下：

public interface ActionTypeProvider {
    ActionType get();
}
public enum ActionType {
    COMMAND, QUERY
}

通常情況下，我們會使用 ThreadLocal 組件將 ActionType 存儲于線程上下文，在使用時從上下中獲取相關(guān)信息。

public class ActionContext {
    private static final ThreadLocal ACTION_TYPE_THREAD_LOCAL = new ThreadLocal<>();
    public static void set(ActionType actionType){
        ACTION_TYPE_THREAD_LOCAL.set(actionType);
    }
    public static ActionType get(){
        return ACTION_TYPE_THREAD_LOCAL.get();
    }
    public static void clear(){
        ACTION_TYPE_THREAD_LOCAL.remove();
    }
}

有了上下文之后，
ActionBasedActionTypeProvider 直接從 Context 中獲取 ActionType 具體如下

@Component
public class ActionBasedActionTypeProvider implements ActionTypeProvider {
    @Override
    public ActionType get(){
        return ActionContext.get();
    }
}

上下文中的 ActionType 又是怎么進行管理的呢，包括信息綁定和信息清理？
最常用的方式便是：

提供一個注解，在方法上添加注解用于對 ActionType 的配置；
提供一個攔截器，對方法調(diào)用進行攔截。方法調(diào)用前，從注解中獲取配置信息并綁定到上下文；方法調(diào)用后，主動清理上下文信息；

核心實現(xiàn)為：

@Target({ ElementType.METHOD, ElementType.TYPE })
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface Action {
    ActionType type();
}
@Aspect
@Component
@Order(Integer.MIN_VALUE)
public class ActionAspect {
    @Pointcut("@annotation(com.geekhalo.lego.faultrecovery.smart.Action)")
    public void pointcut() {
    }
    @Around(value = "pointcut()")
    public Object action(ProceedingJoinPoint joinPoint) throws Throwable {
        MethodSignature methodSignature = (MethodSignature) joinPoint.getSignature();
        Action annotation = methodSignature.getMethod().getAnnotation(Action.class);
        ActionContext.set(annotation.type());
        try {
            return joinPoint.proceed();
        }finally {
            ActionContext.clear();
        }
    }
}

在這些組件的幫助下，我們只需在方法上基于 @Action 注解進行標(biāo)記，便能夠?qū)?ActionType 綁定到上下文。

2.3. 使用 @SmartFault

在將 ActionType 綁定到上下文之后，接下來要做的便是對遠(yuǎn)程接口進行配置。遠(yuǎn)程接口的配置工作主要由 @SmartFault 來完成。
其核心配置項包括：

配置項	含義	默認(rèn)配置
recover	fallback 方法名稱
maxRetry	最大重試次數(shù)	3
include	觸發(fā)重試的異常類型
exclude	不需要重新的異常類型

接下來，看一個 demo

@Service
@Slf4j
@Getter
public class RetryService3 {
    private int count = 0;
    private int retryCount = 0;
    private int fallbackCount = 0;
    private int recoverCount = 0;
    public void clean(){
        this.retryCount = 0;
        this.fallbackCount = 0;
        this.recoverCount = 0;
    }
    /**
    * Command 請求，啟動重試機制
    */
    @Action(type = ActionType.COMMAND)
    @SmartFault(recover = "recover")
    public Long retry(Long input) throws Throwable{
        this.retryCount ++;
        return doSomething(input);
    }
    /**
    * Query 請求，啟動Fallback機制
    */
    @Action(type = ActionType.QUERY)
    @SmartFault(recover = "recover")
    public Long fallback(Long input) throws Throwable{
        this.fallbackCount ++;
        return doSomething(input);
    }
    @Recover
    public Long recover(Throwable e, Long input){
        this.recoverCount ++;
        log.info("recover-{}", input);
        return input;
    }
    private Long doSomething(Long input) {
        // 偶數(shù)拋出異常
        if (count ++ % 2 == 0){
            log.info("Error-{}", input);
            throw new RuntimeException();
        }
        log.info("Success-{}", input);
        return input;
    }
}

測試代碼如下：

@SpringBootTest(classes = DemoApplication.class)
public class RetryService3Test {
    @Autowired
    private RetryService3 retryService;
    @BeforeEach
    public void setup(){
        retryService.clean();
    }
    @Test
    public void retry() throws Throwable{
        for (int i = 0; i < 100; i++){
            retryService.retry(i + 0L);
        }
        Assertions.assertTrue(retryService.getRetryCount() > 0);
        Assertions.assertTrue(retryService.getRecoverCount() == 0);
        Assertions.assertTrue(retryService.getFallbackCount() == 0);
    }
    @Test
    public void fallback() throws Throwable{
        for (int i = 0; i < 100; i++){
            retryService.fallback(i + 0L);
        }
        Assertions.assertTrue(retryService.getRetryCount() == 0);
        Assertions.assertTrue(retryService.getRecoverCount() > 0);
        Assertions.assertTrue(retryService.getFallbackCount() > 0);
    }
}

運行 retry 測試，日志如下：

[main] c.g.l.c.f.smart.SmartFaultExecutor       : action type is COMMAND
[main] c.g.l.faultrecovery.smart.RetryService3  : Error-0
[main] c.g.l.c.f.smart.SmartFaultExecutor       : Retry method public java.lang.Long com.geekhalo.lego.faultrecovery.smart.RetryService3.retry(java.lang.Long) throws java.lang.Throwable use [0]
[main] c.g.l.faultrecovery.smart.RetryService3  : Success-0

可見，當(dāng) action type 為 COMMAND 時：

第一次調(diào)用時，觸發(fā)異常，打?。?Error-0
此時 SmartFaultExecutor 主動進行重試，打?。?Retry method xxxx
方法重試成功，RetryService3 打?。?Success-0

方法主動進行重試，流程從異常中恢復(fù)，處理過程和效果符合預(yù)期。

運行 fallback 測試，日志如下：

[main] c.g.l.c.f.smart.SmartFaultExecutor       : action type is QUERY
[main] c.g.l.faultrecovery.smart.RetryService3  : Error-0
[main] c.g.l.c.f.smart.SmartFaultExecutor       : recover From ERROR for method ReflectiveMethodInvocation: public java.lang.Long com.geekhalo.lego.faultrecovery.smart.RetryService3.fallback(java.lang.Long) throws java.lang.Throwable; target is of class [com.geekhalo.lego.faultrecovery.smart.RetryService3]
[main] c.g.l.faultrecovery.smart.RetryService3  : recover-0

可見，當(dāng) action type 為 QUERY 時：

第一次調(diào)用時，觸發(fā)異常，打印： Error-0
SmartFaultExecutor 執(zhí)行 Fallback 策略，打?。簉ecover From ERROR for method xxxx
調(diào)用RetryService3的 recover 方法，獲取最終返回值。RetryService3 打?。簉ecover-0

異常后自動執(zhí)行 fallback，將流程從異常中恢復(fù)過來，處理過程和效果符合預(yù)期。

3. 設(shè)計&擴展

3.1 核心設(shè)計

image

整體流程如下：

ActionAspect 從 @Action 中讀取配置信息，將請求類型綁定到線程上下文
然后執(zhí)行正常業(yè)務(wù)邏輯
當(dāng)調(diào)用 @SmartFault 注解的方法時，會被 SmartFaultMethodInterceptor 攔截器攔截

攔截器通過 ActionTypeProvider 獲取當(dāng)前的 ActionType
根據(jù) ActionType 對請求進行路由
如果是 COMMAND 操作，將使用 RetryTemplate 執(zhí)行請求，在發(fā)生異常時，通過重試配置進行請求重發(fā)，從而最大限度的獲得遠(yuǎn)程結(jié)果
如果是 QUERY 操作，將使用 FallbackTemplate（重試次數(shù)為0的 RetryTemplate）執(zhí)行請求，當(dāng)發(fā)生異常時，調(diào)用 fallback 方法，執(zhí)行配置的 recover 方法，直接使用返回結(jié)果

獲取遠(yuǎn)程結(jié)果后，執(zhí)行后續(xù)的業(yè)務(wù)邏輯
最后，ActionAspect 將 ActionType 從線程上下文中移除

4. 項目信息

項目倉庫地址：https://gitee.com/litao851025/lego

項目文檔地址：https://gitee.com/litao851025/lego/wikis/support/smart-fault

網(wǎng)頁名稱：Retry&Fallback是利器還是魔咒？
網(wǎng)站地址：http://www.5511xx.com/article/djoesgc.html

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1. 概覽

1.1. 背景

1.1.1. Retry

1.1.2. Fallback

1.1.3. 場景思考

1.2. 目標(biāo)

2. 快速入門

2.1. 準(zhǔn)備環(huán)境

2.2. 構(gòu)建 ActionTypeProvider

2.3. 使用 @SmartFault

3. 設(shè)計&擴展

3.1 核心設(shè)計

4. 項目信息

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