硬核干货:HTTP超时、重复请求必见坑点及解决方案

JavaEdge

发布于 2021-02-23 14:56:22

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1 超时,无法避免的痛

HTTP调用即通过HTTP协议执行一次网络请求。既然是网络请求，就有超时的可能性（可能你的网卡，也可能服务器所处网络卡），因此在开发中需要注意：

框架设置的默认超时时间是否合理
- 过短，请求还未处理完成，你就急不可待了！
- 过长，请求早已超出正常响应时间而挂了
考虑网络不稳定性，超时后可以通过定时任务请求重试注意考虑服务端接口幂等性设计，即是否允许重试
考虑框架是否会像浏览器那样限制并发连接数，以免在高并发下，HTTP调用的并发数成为瓶颈

1.1 HTTP调用框架技术选型

Spring Cloud全家桶使用Feign进行声明式的服务调用。
只使用Spring Boot HTTP客户端Apache HttpClient进行服务调用。

1.2 连接超时配置 && 读取超时参数

虽然应用层是HTTP协议，但网络层始终是TCP/IP协议。TCP/IP是面向连接的协议，在传输数据之前需要建立连接。所以网络框架都会提供如下超时参数：

连接超时参数ConnectTimeout 可自定义配置的建立连接最长等待时间
读取超时参数ReadTimeout 控制从Socket上读取数据的最长等待时间。

1.3 常见踩坑点

连接超时配置过长

比如60s。TCP三次握手正常建立连接所需时间很短，在ms级最多到s级，不可能需要十几、几十秒，多半是网络或防火墙配置问题。这时如果几秒还连不上，那么可能永远也连不上。所以设置特别长的连接超时无意义，1~5秒即可。如果是纯内网调用，还可以设更短，在下游服务无法连接时，快速失败

无脑排查连接超时问题

服务一般会有多个节点，若别的客户端通过负载均衡连接服务端，那么客户端和服务端会直接建立连接，此时出现连接超时大概率是服务端问题而若服务端通过Nginx反向代理来负载均衡，客户端连接的其实是Nginx，而非服务端，此时出现连接超时应排查Nginx

读取超时参数和读取超时“坑点”

只要读取超时，服务端程序的正常执行就一定中断了？

案例

client接口内部通过HttpClient调用服务端接口server，客户端读取超时2秒，服务端接口执行耗时5秒。

调用client接口后，查看日志：

客户端2s后出现SocketTimeoutException，即读取超时

服务端却泰然地在3s后执行完成

Tomcat Web服务器是把服务端请求提交到线程池处理，只要服务端收到请求，网络层面的超时和断开便不会影响服务端的执行。因此，出现读取超时不能随意假设服务端的处理情况，需要根据业务状态考虑如何进行后续处理。

读取超时只是Socket网络层面概念，是数据传输的最长耗时，故将其配置很短

比如100ms。

发生读取超时，网络层面无法区分如下原因：

服务端没有把数据返回给客户端
数据在网络上耗时较久或丢包

但TCP是连接建立完成后才传输数据，对于网络情况不是特差的服务调用，可认为：

连接超时网络问题或服务不在线
读取超时服务处理超时。读取超时意味着向Socket写入数据后，我们等到Socket返回数据的超时时间，其中包含的时间或者说绝大部分时间，是服务端处理业务逻辑的时间

超时时间越长，任务接口成功率越高，便将读取超时参数配置过长

HTTP请求一般需要获得结果，属同步调用。若超时时间很长，在等待 Server 返回数据同时，Client 线程（通常为 Tomcat 线程）也在等待，当下游服务出现大量超时，程序可能也会受到拖累创建大量线程，最终崩溃。

对定时任务或异步任务，读取超时配置较长问题不大
但面向用户响应的请求或是微服务平台的同步接口调用，并发量一般较大，应该设置一个较短的读取超时时间，以防止被下游服务拖慢，通常不会设置读取超时超过30s。

评论可能会有人问了，若把读取超时设为2s，而服务端接口需3s，不就永远拿不到执行结果？的确，因此设置读取超时要结合实际情况：

过长可能会让下游抖动影响到自己
过短又可能影响成功率。甚至，有些时候我们还要根据下游服务的SLA，为不同的服务端接口设置不同的客户端读取超时。

1.4 最佳实践

连接超时代表建立TCP连接的时间，读取超时代表了等待远端返回数据的时间，也包括远端程序处理的时间。在解决连接超时问题时，我们要搞清楚连的是谁；在遇到读取超时问题的时候，我们要综合考虑下游服务的服务标准和自己的服务标准，设置合适的读取超时时间。此外，在使用诸如Spring Cloud Feign等框架时务必确认，连接和读取超时参数的配置是否正确生效。

2 Feign&&Ribbon

2.1 如何配置超时

为Feign配置超时参数的难点在于，Feign自身有两个超时参数，它使用的负载均衡组件Ribbon本身还有相关配置。这些配置的优先级是啥呢？

2.2 案例

测试服务端超时，假设服务端接口，只休眠10min

Feign调用该接口：

通过Feign Client进行接口调用

在配置文件仅指定服务端地址的情况下：

clientsdk.ribbon.listOfServers=localhost:45678

得到如下输出：

[21:46:24.222] [http-nio-45678-exec-4] [WARN ] [o.g.t.c.h.f.FeignAndRibbonController:26  ] - 
	执行耗时：222ms 错误：Connect to localhost:45679 [localhost/127.0.0.1, localhost/0:0:0:0:0:0:0:1] 
		failed: Connection refused (Connection refused) executing 
			POST http://clientsdk/feignandribbon/server

Feign默认读取超时是1秒，如此短的读取超时算是“坑”。

分析源码

自定义配置Feign客户端的两个全局超时时间

可以设置如下参数：

feign.client.config.default.readTimeout=3000
feign.client.config.default.connectTimeout=3000

修改配置后重试，得到如下日志：

[http-nio-45678-exec-3] [WARN ] [o.g.t.c.h.f.FeignAndRibbonController    :26  ] - 执行耗时：3006ms 错误：Read timed out executing POST http://clientsdk/feignandribbon/server

3秒读取超时生效。注意：这里有一个大坑，如果希望只修改读取超时，可能会只配置这么一行：

feign.client.config.default.readTimeout=3000

测试会发现，这样配置无法生效。

要配置Feign读取超时，必须同时配置连接超时

查看FeignClientFactoryBean源码

只有同时设置ConnectTimeout、ReadTimeout，Request.Options才会被覆盖

想针对单独的Feign Client设置超时时间，可以把default替换为Client的name：

feign.client.config.default.readTimeout=3000
feign.client.config.default.connectTimeout=3000
feign.client.config.clientsdk.readTimeout=2000
feign.client.config.clientsdk.connectTimeout=2000

单独的超时可覆盖全局超时

 [http-nio-45678-exec-3] [WARN ] [o.g.t.c.h.f.FeignAndRibbonController    :26  ] - 
 执行耗时：2006ms 错误：Read timed out executing 
 POST http://clientsdk/feignandribbon/server

除了可以配置Feign，也可配置Ribbon组件的参数以修改两个超时时间

参数首字母要大写，和Feign的配置不同。

ribbon.ReadTimeout=4000
ribbon.ConnectTimeout=4000

可以通过日志证明参数生效：

[http-nio-45678-exec-3] [WARN ] [o.g.t.c.h.f.FeignAndRibbonController    :26  ] - 
执行耗时：4003ms 错误：Read timed out executing 
POST http://clientsdk/feignandribbon/server

同时配置Feign和Ribbon的参数

谁会生效？

clientsdk.ribbon.listOfServers=localhost:45678
feign.client.config.default.readTimeout=3000
feign.client.config.default.connectTimeout=3000
ribbon.ReadTimeout=4000
ribbon.ConnectTimeout=4000

最终生效的是Feign的超时：

[http-nio-45678-exec-3] [WARN ] [o.g.t.c.h.f.FeignAndRibbonController    :26  ] - 
执行耗时：3006ms 错误：Read timed out executing 
POST http://clientsdk/feignandribbon/server

同时配置Feign和Ribbon的超时，以Feign为准

在LoadBalancerFeignClient源码如果Request.Options不是默认值，就会创建一个FeignOptionsClientConfig代替原来Ribbon的DefaultClientConfigImpl，导致Ribbon的配置被Feign覆盖：

但若这么配置，最终生效的还是Ribbon的超时（4秒），难点Ribbon又反覆盖了Feign？不，这还是因为坑点二，单独配置Feign的读取超时无法生效：

clientsdk.ribbon.listOfServers=localhost:45678
feign.client.config.default.readTimeout=3000
feign.client.config.clientsdk.readTimeout=2000
ribbon.ReadTimeout=4000

3 Ribbon自动重试请求

一些HTTP客户端往往会内置一些重试策略，其初衷是好的，毕竟因为网络问题导致丢包虽然频繁但持续时间短，往往重试就能成功，但要留心这是否符合我们期望。

3.1 案例

短信重复发送的问题，但短信服务的调用方用户服务，反复确认代码里没有重试逻辑。那问题究竟出在哪里？

Get请求的发送短信接口，休眠2s以模拟耗时：

配置一个Feign供客户端调用：

Feign内部有一个Ribbon组件负责客户端负载均衡，通过配置文件设置其调用的服务端为两个节点：

SmsClient.ribbon.listOfServers=localhost:45679,localhost:45678

客户端接口，通过Feign调用服务端

在45678和45679两个端口上分别启动服务端，然后访问45678的客户端接口进行测试。因为客户端和服务端控制器在一个应用中，所以45678同时扮演了客户端和服务端的角色。

在45678日志中可以看到，29秒时客户端收到请求开始调用服务端接口发短信，同时服务端收到了请求，2秒后（注意对比第一条日志和第三条日志）客户端输出了读取超时的错误信息：

[http-nio-45678-exec-4] [INFO ] [c.d.RibbonRetryIssueClientController:23  ] - client is called
[http-nio-45678-exec-5] [INFO ] [c.d.RibbonRetryIssueServerController:16  ] - http://localhost:45678/ribbonretryissueserver/sms is called, 13600000000=>a2aa1b32-a044-40e9-8950-7f0189582418
[http-nio-45678-exec-4] [ERROR] [c.d.RibbonRetryIssueClientController:27  ] - send sms failed : Read timed out executing GET http://SmsClient/ribbonretryissueserver/sms?mobile=13600000000&message=a2aa1b32-a044-40e9-8950-7f0189582418

而在另一个服务端45679的日志中还可以看到一条请求，客户端接口调用后的1秒：

[http-nio-45679-exec-2] [INFO ] [c.d.RibbonRetryIssueServerController:16  ] - http://localhost:45679/ribbonretryissueserver/sms is called, 13600000000=>a2aa1b32-a044-40e9-8950-7f0189582418

客户端接口被调用的日志只输出了一次，而服务端的日志输出了两次。虽然Feign的默认读取超时时间是1秒，但客户端2秒后才出现超时错误。说明客户端自作主张进行了一次重试，导致短信重复发送。

3.2 源码揭秘

查看Ribbon源码，MaxAutoRetriesNextServer参数默认为1，也就是Get请求在某个服务端节点出现问题（比如读取超时）时，Ribbon会自动重试一次：

解决方案

把发短信接口从Get改为Post API设计规范：有状态的API接口不应定义为Get。根据HTTP协议规范，Get请求适用于数据查询，Post才是把数据提交到服务端用于修改或新增。选择Get还是Post的依据，应该是API行为，而非参数大小。

常见误区：Get请求的参数包含在Url QueryString中，会受浏览器长度限制，所以一些开发会选择使用JSON以Post提交大参数，使用Get提交小参数。

将MaxAutoRetriesNextServer参数配为0，禁用服务调用失败后在下一个服务端节点的自动重试。在配置文件中添加一行即可：

ribbon.MaxAutoRetriesNextServer=0

问责

至此，问题出在用户服务还是短信服务？也许双方都有问题吧。

Get请求应该是无状态或者幂等的，短信接口可以设计为支持幂等调用
用户服务的开发同学，如果对Ribbon的重试机制有所了解的话，或许就能在排查问题上少走弯路

最佳实践

对于重试，因为HTTP协议认为Get请求是数据查询操作，是无状态的，又考虑到网络出现丢包是比较常见的事情，有些HTTP客户端或代理服务器会自动重试Get/Head请求。如果你的接口设计不支持幂等，需要关闭自动重试。但，更好的解决方案是，遵从HTTP协议的建议来使用合适的HTTP方法。

4 并发限制爬虫抓取

HTTP请求调用还有一个常见的问题：并发数的限制，导致程序处理性能无法提升。

4.1 案例

某爬虫项目，整体爬取数据效率很低，增加线程池数量也无谓，只能堆机器。现在模拟该场景，探究问题本质。

假设要爬取的服务端是这样的一个简单实现，休眠1s返回数字1：

爬虫需多次调用该接口抓取数据，为确保线程池不是并发瓶颈，使用了一个无线程上限的newCachedThreadPool，然后使用HttpClient执行HTTP请求，把请求任务循环提交到线程池处理，最后等待所有任务执行完成后输出执行耗时：

使用默认的PoolingHttpClientConnectionManager构造的CloseableHttpClient，测试一下爬取10次的耗时：

虽然一个请求需要1s执行完成，但线程池可扩张使用任意数量线程。按道理，10个请求并发处理的时间基本相当于1个请求的处理时间，即1s，但日志中显示实际耗时5秒：

4.2 源码解析

PoolingHttpClientConnectionManager源码有两个重要参数：

defaultMaxPerRoute=2，即同一主机/域名的最大并发请求数为2。我们的爬虫需要10个并发，显然是默认值太小限制了爬虫的效率。
maxTotal=20，即所有主机整体最大并发为20，这也是HttpClient整体的并发度。我们请求数是10最大并发是10，20不会成为瓶颈。举一个例子，使用同一个HttpClient访问10个域名，defaultMaxPerRoute设置为10，为确保每一个域名都能达到10并发，需要把maxTotal设置为100。

HttpClient是常用的HTTP客户端，那为什么默认值限制得这么小？很多早期的浏览器也限制了同一个域名两个并发请求。对于同一个域名并发连接的限制，其实是HTTP 1.1协议要求的，这里有这么一段话：

Clients that use persistent connections SHOULD limit the number of simultaneous connections that they maintain to a given server. A single-user client SHOULD NOT maintain more than 2 connections with any server or proxy. A proxy SHOULD use up to 2*N connections to another server or proxy, where N is the number of simultaneously active users. These guidelines are intended to improve HTTP response times and avoid congestion. HTTP 1.1协议是20年前制定的，现在HTTP服务器的能力强很多了，所以有些新的浏览器没有完全遵从2并发这个限制，放开并发数到了8甚至更大。如果需要通过HTTP客户端发起大量并发请求，不管使用什么客户端，请务必确认客户端的实现默认的并发度是否满足需求。

尝试声明一个新的HttpClient放开相关限制，设置maxPerRoute为50、maxTotal为100，然后修改一下刚才的wrong方法，使用新的客户端进行测试：