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作者：等不到的口琴
鏈接：www.cnblogs.com/Courage129/p/14421585.html

為什么要資源隔離

常見的資源,例如磁盤、網絡、CPU等等,都會存在競爭的問題,在構建分布式架構時,可以將原本連接在一起的組件、模塊、資源拆分開來,以便達到最大的利用效率或性能。資源隔離之后,當某一部分組件出現(xiàn)故障時,可以隔離故障,方便定位的同時,阻止傳播,避免出現(xiàn)滾雪球以及雪崩效應。

常見的隔離方式有:

線程隔離
進程隔離
集群隔離
機房隔離
讀寫隔離
動靜隔離
爬蟲隔離
等等

線程隔離

網絡上很多帖子,大多是從框架開始聊的,這兒說人話其實就是對線程進行治理,把核心業(yè)務線程與非核心業(yè)務線程隔開,不同的業(yè)務需要的線程數量不同,可以設置不同的線程池,來舉一些框架中應用的例子,例如Netty中的主從多線程、Tomcat請求隔離、Dubbo線程模型。

Netty主從程模型

主線程負責認證，連接，成功之后交由從線程負責連接的讀寫操作，大致如下代碼：

EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(1);
EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();

ServerBootstrap b = new ServerBootstrap();
b.group(bossGroup, workerGroup);

主線程是一個單線程，從線程是一個默認為cpu*2個數的線程池，可以在我們的業(yè)務handler中做一個簡單測試：

public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) {
 System.out.println("thread name=" + Thread.currentThread().getName() + " server receive msg=" + msg);
}

服務端在讀取數據的時候打印一下當前的線程：

thread name=nioEventLoopGroup-3-1 server receive msg="..."

可以發(fā)現(xiàn)這里使用的線程其實和處理io線程是同一個；

Dubbo線程隔離模型

Dubbo的底層通信框架其實使用的就是Netty，但是Dubbo并沒有直接使用Netty的io線程來處理業(yè)務，可以簡單在生產者端輸出當前線程名稱：

thread name=DubboServerHandler-192.168.1.115:20880-thread-2,...

可以發(fā)現(xiàn)業(yè)務邏輯使用并不是nioEventLoopGroup線程，這是因為Dubbo有自己的線程模型，可以看看官網提供的模型圖：

由圖可以知道,Dubbo服務端接收到請求后,通過調度器(Dispatcher)分發(fā)到不同的線程池，也簡單做一些關于調度器(Dispatcher)總結:

Dispatcher調度器可以配置消息的處理線程：

all 所有消息都派發(fā)到線程池，包括請求，響應，連接事件，斷開事件，心跳等。
direct 所有消息都不派發(fā)到線程池，全部在 IO 線程上直接執(zhí)行。
message 只有請求響應消息派發(fā)到線程池，其它連接斷開事件，心跳等消息，直接在 IO 線程上執(zhí)行。
execution 只有請求消息派發(fā)到線程池，不含響應，響應和其它連接斷開事件，心跳等消息，直接在 IO 線程上執(zhí)行。
connection 在 IO 線程上，將連接斷開事件放入隊列，有序逐個執(zhí)行，其它消息派發(fā)到線程池。

通過看源碼可以知道,Dubbo默認使用的線程池是FixedThreadPool ，線程數默認為200 ；另外，Dubbo 系列面試題和答案全部整理好了，微信搜索互聯(lián)網架構師，在后臺發(fā)送：2T，可以在線閱讀。

Tomcat請求線程隔離

Tomcat是Servelet的具體實現(xiàn),在Tomcat請求支持四種請求處理方式分別為:BIO、AIO、NIO、APR。另外，Tomcat 系列面試題和答案全部整理好了，微信搜索互聯(lián)網架構師，在后臺發(fā)送：面試，可以在線閱讀。

BIO模式：阻塞式I/O操作，表示Tomcat使用的是傳統(tǒng)Java。I/O操作(即Java.io包及其子包)。Tomcat7以下版本默認情況下是以bio模式運行的，由于每個請求都要創(chuàng)建一個線程來處理，線程開銷較大，不能處理高并發(fā)的場景，在幾種模式中性能也最低。

NIO模式：同步非阻塞I/O操作，是一個基于緩沖區(qū)、并能提供非阻塞I/O操作的API，它擁有比傳統(tǒng)I/O操作具有更好的并發(fā)性能。

在Tomcat7版本之后,Tomcat把連接介入和業(yè)務處理拆分成兩個線程池來處理，即:

可以使用獨立的線程池來維護servlet的創(chuàng)建。連接器connector能介入的請求肯定比業(yè)務復雜的servlet處理的個數要多，在中間，Tomcat加入了隊列，來等待servlet線程池空閑。這兩步是Tomcat內核完成的，在一階段無法區(qū)分具體業(yè)務或資源，所以只能在連接介入，servlet初始化完成后我們根據自己的業(yè)務線去劃分獨立的連接池。

這樣做,獨立的業(yè)務或資源中如果出現(xiàn)崩潰，不會影響其他的業(yè)務線程，從而達到資源隔離和服務降級的效果。

在使用了servlet3之后，系統(tǒng)線程隔離變得更靈活了。可以劃分核心業(yè)務隊列和非核心業(yè)務隊列:

線程隔離小總結

資源一旦出現(xiàn)問題，雖然是隔離狀態(tài)，想要讓資源重新可用，很難做到不重啟jvm。
線程池內部線程如果出現(xiàn)OOM、FullGC、cpu耗盡等問題也是無法控制的
線程隔離，只能保證在分配線程這個資源上進行隔離，并不能保證整體穩(wěn)定性

進程隔離

進程隔離這種思想其實并不陌生,Linux操作系統(tǒng)中,利用文件管理系統(tǒng)將各個進程的虛擬內存與實際的物理內存映射起來,這樣做的好處是避免不同的進程之間相互影響,而在分布式系統(tǒng)中,線程隔離不能完全隔離故障避免雪崩,例如某個線程組耗盡內存導致OOM,那么其他線程組勢必也會受影響,所以進程隔離的思想是,CPU、內存等等這些資源也通過不同的虛擬機來做隔離。

具體操作是,將業(yè)務邏輯進行拆分成多個子系統(tǒng)(拆分原則可以參考:Redis集群拆分原則之AKF)，實現(xiàn)物理隔離，當某一個子系統(tǒng)出現(xiàn)問題，不會影響到其他子系統(tǒng)。

集群隔離

如果系統(tǒng)中某個業(yè)務模塊包含像搶購、秒殺、存儲I/O密集度高、網絡I/o高、計算I/O高這類需求的時候，很容易在并發(fā)量高的時候因為這種功能把整個模塊占有的資源全部耗盡，導致響應編碼甚至節(jié)點不可用。

像上圖的的拆分之后,如果某一天購物人數瞬間暴增,電商交易功能模塊可能受影響,損壞后導致電商模塊其他的瀏覽查詢也無法使用,因此就要建立集群進行隔離,具體來說就是繼續(xù)拆分模塊,將功能微服務化。

可以使用hystrix在微服務中隔離分布式服務故障。他可以通過線程和信號量進行隔離。

線程池隔離與信號量隔離對比

這兒同上面的線程隔離,不多贅述,簡單敘述一下hystrix的兩種隔離方式的區(qū)別:

隔離方式	是否支持超時	是否支持熔斷	隔離原理	是否是異步調用	資源消耗
線程池隔離	支持，可直接返回	支持，當線程池到達maxSize后，再請求會觸發(fā)fallback接口進行熔斷	每個服務單獨用線程池	可以是異步，也可以是同步。看調用的方法	大，大量線程的上下文切換，容易造成機器負載高
信號量隔離	不支持，如果阻塞，只能通過調用協(xié)議（如：socket超時才能返回）	支持，當信號量達到maxConcurrentRequests后。再請求會觸發(fā)fallback	通過信號量的計數器	同步調用，不支持異步	小，只是個計數器