微服務迴圈依賴引發慘案，有坑！

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最近的叠代轉測後遇到了一個比較有意思的問題。在測試環境整體執行還算平穩，但是過一段時間之後，就開始有介面超時了，日誌中出現非常多的 「java.net.SocketTimeoutException: Read timed out」。試了幾次重新開機大法，每次都是只能堅持一會之後，再次出現 SocketTimeoutException。

註意 ：在測試環境於遇到問題重新開機服務，並不是一個好的實踐，因為重新開機可能會讓不容易出現的問題現場被破壞。如果問題在測試環境不能再重新，卻在發版後出現在生產環境的話，那不僅會造成生產運維事件，還要在巨大的壓力下去解決問題。

初步分析

順著測試匯報的出現問題的場景，跟蹤呼叫鏈上相關服務的日誌，發現出現了微服務之間循依賴呼叫。大致情況可以抽象如下所示（圖中所有呼叫都是 http 協定）：

當然真實的場景要比較這個復雜，呼叫鏈更長，不過最終形成了環形依賴呼叫。至於這個環形依賴為什麽回導致超時，當時想了多種可能，比如資料庫慢查詢、資料庫鎖、分布式鎖等等。但是整個呼叫鏈上都是查詢請求，而且查詢相關的數據量也非常小，不會有鎖存在。發生問題的時候也沒有與查詢數據相關的資料庫寫請求。

鑒於這個環形依賴呼叫確實是這個叠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，但是這個環性依賴呼叫還是很可疑的，而且是不必要的環形呼叫。就抱著將環形依賴呼叫去掉試試看的態度，做了修復。修復完後，SocketTimeoutException 不再出現了。問題解決了。

探尋原因

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

透過假設環形呼叫就是導致呼叫超時的直接原因。我們看看能不能推出因果關系。透過把Foo 服務容器畫的更詳細一點，如下圖：

透過這個圖示，我們可以發現，如果容器中接收請求的執行緒池如果都在等待服務Boo.boo() 的響應，而 Boo 又需要呼叫回服務 Foo.another()。這個時候，如果所有的執行緒都處於這樣的狀態，我們就會發現服務 Foo 容器中以及沒有執行緒來處理 Boo 的請求了。某種程度上來說就是死結了。到這裏，我們就可以很確定了，這個環形依賴呼叫就是導致出現呼叫超時的罪魁禍首。當 client 發起的請求速度大於這個環形呼叫鏈的處理速度的時候，慢慢的就會導致服務 Foo 的所有執行緒都進入這種死結狀態。

驗證

這裏只列出關鍵的程式碼，具體的程式碼可以參考 gitee 工程：https://gitee.com/donghbcn/CircularDependency

Eureka 伺服器

建個簡單工程將Eureka server啟動起來。

服務 Foo

建立 SpringBoot 工程實作 Foo 服務。Foo 透過 FeignClient 呼叫 Boo 服務。設定缺省的容器 Tomcat 的最大執行緒數為 16，Tomcat 預設配置最大執行緒數 200，對於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
package com.cd.demofoo;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
@RestController
public class FooController {
@Autowired
BooFeignClient booFeignClient;
@RequestMapping("/hello")
public String hello(){
long start = System.currentTimeMillis();
System.out.println("[" + Thread.currentThread() +
"] foo:hello called, call boo:boo now");
booFeignClient.boo();
System.out.println("[" + Thread.currentThread() +
"] foo:hello called, call boo:boo, total cost:" +
(System.currentTimeMillis() - start));
return"hello world";
}
@RequestMapping("/another")
public String another(){
long start = System.currentTimeMillis();
try {
//透過 slepp 模擬一個耗時呼叫
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("foo:another called, total cost:" + (System.currentTimeMillis() - start));
return"another";
}
}



服務 Boo

建立 SpringBoot 工程實作 Boo 服務。Boo 透過 FeignClient 呼叫 Foo 服務。

package com.cd.demoboo;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
@RestController
public class BooController {
@Autowired
FooFeignClient fooFeignClient;
@RequestMapping("/boo")
public String boo(){
long start = System.currentTimeMillis();
fooFeignClient.another();
System.out.println("boo:boo called, call foo:another, total cost:" +
(System.currentTimeMillis() - start));
return"boo";
}
}





Jmeter

采用 Jmeter 來模擬並行 Client 呼叫。配置了30 個 執行緒，無限迴圈。

很快服務 Foo 日誌就卡死了。過一會 Boo 的日誌開始出現 SocketTimeoutException，如下圖：

jstack

透過 jstack 我們可以看到 Foo 行程的所有執行緒都卡在 hello() 呼叫上了。

總結

微服務之間的環形依賴類似於類之間的迴圈依賴，當依賴關系形成了環，會造成比較嚴重的問題：

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