微服務循環(huán)依賴調(diào)用引發(fā)的血案

• 問題表現(xiàn)
• 初步分析
• 探尋原因
• 驗證
  • Eureka 服務器
  • 服務 Foo
  • 服務 Boo
  • Jmeter
  • jstack
• 總結(jié)

問題表現(xiàn)

最近的迭代轉(zhuǎn)測后遇到了一個比較有意思的問題。在測試環(huán)境整體運行還算平穩(wěn)，但是過一段時間之后，就開始有接口超時了，日志中出現(xiàn)非常多的 “java.net.SocketTimeoutException: Read timed out”。試了幾次重啟大法，每次都是只能堅持一會之后，再次出現(xiàn) SocketTimeoutException。

注意 ：在測試環(huán)境于遇到問題重啟服務，并不是一個好的實踐，因為重啟可能會讓不容易出現(xiàn)的問題現(xiàn)場被破壞。如果問題在測試環(huán)境不能再重新，卻在發(fā)版后出現(xiàn)在生產(chǎn)環(huán)境的話，那不僅會造成生產(chǎn)運維事件，還要在巨大的壓力下去解決問題。

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初步分析

順著測試匯報的出現(xiàn)問題的場景，跟蹤調(diào)用鏈上相關服務的日志，發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)了微服務之間循依賴調(diào)用。大致情況可以抽象如下所示（圖中所有調(diào)用都是 http 協(xié)議）：

• Client 調(diào)用服務 Foo.hello()
• Foo.hello() 邏輯中會調(diào)用服務 Boo.boo()
• Boo.boo() 又調(diào)用回服務 Foo 的另外一個方法 another()

當然真實的場景要比較這個復雜，調(diào)用鏈更長，不過最終形成了環(huán)形依賴調(diào)用。至于這個環(huán)形依賴為什么回導致超時，當時想了多種可能，比如數(shù)據(jù)庫慢查詢、數(shù)據(jù)庫鎖、分布式鎖等等。但是整個調(diào)用鏈上都是查詢請求，而且查詢相關的數(shù)據(jù)量也非常小，不會有鎖存在。發(fā)生問題的時候也沒有與查詢數(shù)據(jù)相關的數(shù)據(jù)庫寫請求。

鑒于這個環(huán)形依賴調(diào)用確實是這個迭代版本中引入的變更，以及雖然沒有理清其中的因果關系原理，但是這個環(huán)性依賴調(diào)用還是很可疑的，而且是不必要的環(huán)形調(diào)用。就抱著將環(huán)形依賴調(diào)用去掉試試看的態(tài)度，做了修復。修復完后，SocketTimeoutException 不再出現(xiàn)了。問題解決了。

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探尋原因

問題雖然不再出現(xiàn)，但是憑運氣解決的問題，通常有可能不是真的的解決。只有弄清楚背后的原理，我們才能真正的確認問題是不是這個原因?qū)е碌?，這樣的修復是不是真的把問題解決了。

通過假設環(huán)形調(diào)用就是導致調(diào)用超時的直接原因。我們看看能不能推出因果關系。通過把Foo 服務容器畫的更詳細一點，如下圖：

通過這個圖示，我們可以發(fā)現(xiàn)，如果容器中接收請求的線程池如果都在等待服務Boo.boo() 的響應，而 Boo 又需要調(diào)用回服務 Foo.another()。這個時候，如果所有的線程都處于這樣的狀態(tài)，我們就會發(fā)現(xiàn)服務 Foo 容器中以及沒有線程來處理 Boo 的請求了。某種程度上來說就是死鎖了。到這里，我們就可以很確定了，這個環(huán)形依賴調(diào)用就是導致出現(xiàn)調(diào)用超時的罪魁禍首。當 client 發(fā)起的請求速度大于這個環(huán)形調(diào)用鏈的處理速度的時候，慢慢的就會導致服務 Foo 的所有線程都進入這種死鎖狀態(tài)。

驗證

這里只列出關鍵的代碼，具體的代碼可以參考 gitee 工程：https://gitee.com/donghbcn/CircularDependency

Eureka 服務器

建個簡單工程將Eureka server啟動起來。

服務 Foo

創(chuàng)建 SpringBoot 工程實現(xiàn) Foo 服務。Foo 通過 FeignClient 調(diào)用 Boo 服務。設置缺省的容器 Tomcat 的最大線程數(shù)為 16，Tomcat 默認配置最大線程數(shù) 200，對于驗證這個場景有點了大了，要看到效果需要等的時間有點長。

application.properties

spring.application.name=demo-foo
server.port=8000
eureka.client.serviceUrl.defaultZone=http://localhost:8080/eureka
server.tomcat.threads.max=16
packagecom.cd.demofoo;

importorg.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
importorg.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
importorg.springframework.web.bind.annotation.RestController;

@RestController
publicclassFooController{
@Autowired
BooFeignClientbooFeignClient;
@RequestMapping("/hello")
publicStringhello(){
longstart=System.currentTimeMillis();
System.out.println("["+Thread.currentThread()+
"]foo:hellocalled,callboo:boonow");
booFeignClient.boo();
System.out.println("["+Thread.currentThread()+
"]foo:hellocalled,callboo:boo,totalcost:"+
(System.currentTimeMillis()-start));
return"helloworld";
}

@RequestMapping("/another")
publicStringanother(){
longstart=System.currentTimeMillis();
try{
//通過slepp模擬一個耗時調(diào)用
Thread.sleep(100);
}catch(InterruptedExceptione){
e.printStackTrace();
}
System.out.println("foo:anothercalled,totalcost:"+(System.currentTimeMillis()-start));
return"another";
}
}

服務 Boo

創(chuàng)建 SpringBoot 工程實現(xiàn) Boo 服務。Boo 通過 FeignClient 調(diào)用 Foo 服務。

packagecom.cd.demoboo;

importorg.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
importorg.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
importorg.springframework.web.bind.annotation.RestController;

@RestController
publicclassBooController{

@Autowired
FooFeignClientfooFeignClient;

@RequestMapping("/boo")
publicStringboo(){
longstart=System.currentTimeMillis();

fooFeignClient.another();
System.out.println("boo:boocalled,callfoo:another,totalcost:"+
(System.currentTimeMillis()-start));
return"boo";
}
}

Jmeter

采用 Jmeter 來模擬并發(fā) Client 調(diào)用。配置了30 個 線程，無限循環(huán)。

很快服務 Foo 日志就卡死了。過一會 Boo 的日志開始出現(xiàn) SocketTimeoutException，如下圖：

jstack

通過 jstack 我們可以看到 Foo 進程的所有線程都卡在 hello() 調(diào)用上了。

總結(jié)

微服務之間的環(huán)形依賴類似于類之間的循環(huán)依賴，當依賴關系形成了環(huán)，會造成比較嚴重的問題：

• 微服務直接不能形成環(huán)形調(diào)用，否則非常容易出現(xiàn)死鎖狀態(tài)
• 微服務之間的耦合性非常強，這嚴重違反了微服務的初衷；這種情況往往是服務之間的調(diào)用沒有約束導致的，為了方便取到或更新數(shù)據(jù)，服務之間可以隨意的調(diào)用，以”微服務“為設計目標的系統(tǒng)會逐漸演變成一個分布式大單體

審核編輯 ：李倩