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Polly 韌性策略指南

用途：為 .NET 應用程式提供韌性（Resilience）和暫態故障處理能力

NuGet：Polly（v8+）/ Microsoft.Extensions.Resilience（DI 整合）

授權：BSD-3-Clause

支援：.NET 6+、.NET Framework 4.7.2+

什麼是韌性策略​

韌性（Resilience） 是指系統在遇到暫態故障時，能夠自動恢復正常運作的能力。暫態故障（Transient Fault） 是指會自行消失的短暫錯誤，例如：

  • 網路連線瞬斷
  • PLC 忙碌暫時無法回應
  • 設備重啟期間的通訊中斷
  • MES/ERP API 回應逾時

這些錯誤的共同特點是：過一下子再試就好了。手寫 try-catch + Thread.Sleep 重試當然可以，但一旦邏輯變複雜（指數退避、熔斷、逾時、fallback 組合），程式碼就會變得難以維護。

Polly 將這些韌性策略抽象為可組合的元件，讓你用宣告式方式定義「遇到錯誤怎麼辦」。

Polly v8 架構：ResiliencePipeline​

warning

Polly v8（2023 年發布）架構大幅改版。如果你看到 Policy.Handle<T>()、PolicyBuilder、ISyncPolicy 等 API，那是 v7 的舊 API。v8 改用 ResiliencePipeline 和 ResiliencePipelineBuilder。

v7 vs v8 核心差異​

項目v7（舊）v8（新）
核心抽象Policy / AsyncPolicyResiliencePipeline
建構方式Policy.Handle<T>().RetryAsync()new ResiliencePipelineBuilder().AddRetry()
同步/非同步分開的 API統一 API
泛型Policy<T> / AsyncPolicy<T>ResiliencePipeline<T>
DI 整合需額外包裝原生 AddResiliencePipeline
策略名稱PolicyStrategy
組合方式Policy.WrapResiliencePipelineBuilder 鏈式呼叫

ResiliencePipeline 概念​

ResiliencePipeline 是一個由多個策略組成的管道。請求依序通過每個策略，每個策略都可以決定如何處理錯誤。下圖示意一個同時包含 Retry、CircuitBreaker、Timeout、Fallback 的典型管道：

各策略的職責：

  • Retry：在暫態錯誤時自動重試，常搭配指數退避
  • CircuitBreaker：失敗率超過閾值時熔斷，避免打爆已故障的下游
  • Timeout：限制單次呼叫的最長等待時間，避免執行緒被長時間佔用
  • Fallback：當前面所有策略都無法恢復時，回傳備援值或執行替代邏輯

加入順序決定策略的巢狀關係：在 ResiliencePipelineBuilder 中，先加入的為外層，後加入的為內層。

Circuit Breaker 狀態機​

CircuitBreaker 本身就是一個三態狀態機，理解它的狀態轉換是使用這個策略的前提：

三個狀態的行為：

狀態行為何時轉出
Closed正常放行所有請求失敗率達閾值 → Open
Open直接拒絕請求（fail-fast），不打下游冷卻時間到期 → HalfOpen
HalfOpen放行少量試探請求探測下游恢復狀況成功 → Closed；失敗 → Open

關鍵設定（詳見核心策略詳解）：

  • FailureRatio：失敗率閾值（0.0 ~ 1.0）
  • MinimumThroughput：取樣視窗內最低請求數，避免樣本太少誤判
  • SamplingDuration：統計失敗率的時間視窗
  • BreakDuration：進入 Open 後的冷卻時間

Polly vs 手寫 try-catch-retry​

// ❌ 手寫：邏輯散亂、難以維護
async Task<int> ReadPlcWithRetry()
{
    int retries = 0;
    while (true)
    {
        try
        {
            return await plcClient.ReadRegisterAsync("D100");
        }
        catch (CommunicationException) when (retries < 3)
        {
            retries++;
            var delay = TimeSpan.FromSeconds(Math.Pow(2, retries));
            Logger.Warn($"讀取失敗，{delay.TotalSeconds}s 後重試 ({retries}/3)");
            await Task.Delay(delay);
        }
    }
}

// ✅ Polly：宣告式、可組合、可測試
var pipeline = new ResiliencePipelineBuilder<int>()
    .AddRetry(new RetryStrategyOptions<int>
    {
        MaxRetryAttempts = 3,
        BackoffType = DelayBackoffType.Exponential,
        Delay = TimeSpan.FromSeconds(1),
        OnRetry = args =>
        {
            Logger.Warn($"讀取失敗，重試 {args.AttemptNumber}/3");
            return ValueTask.CompletedTask;
        }
    })
    .Build();

var value = await pipeline.ExecuteAsync(
    async ct => await plcClient.ReadRegisterAsync("D100", ct));

Polly 的優勢：

  • 宣告式：策略定義與業務邏輯分離
  • 可組合：Retry + Timeout + CircuitBreaker 可自由組合
  • 可測試：策略可注入替換
  • 可觀測：內建事件回呼（OnRetry、OnBreak 等）
  • DI 友好：透過 AddResiliencePipeline 註冊

安裝​

核心套件​

dotnet add package Polly.Core

DI 整合（推薦）​

dotnet add package Microsoft.Extensions.Resilience

HTTP 韌性（呼叫 MES/ERP API）​

dotnet add package Microsoft.Extensions.Http.Resilience

常用 namespace​

using Polly;
using Polly.Retry;
using Polly.CircuitBreaker;
using Polly.Timeout;
using Polly.Fallback;
using Polly.RateLimiting;
using Polly.Hedging;

最小範例​

// 建立韌性管道
var pipeline = new ResiliencePipelineBuilder()
    .AddRetry(new RetryStrategyOptions
    {
        MaxRetryAttempts = 3,
        Delay = TimeSpan.FromSeconds(1),
        BackoffType = DelayBackoffType.Exponential
    })
    .AddTimeout(TimeSpan.FromSeconds(10))
    .Build();

// 使用管道執行操作
await pipeline.ExecuteAsync(async ct =>
{
    await plcClient.ReadRegisterAsync("D100", ct);
});

本指南結構​

頁面內容
概觀（本頁）ResiliencePipeline 架構、安裝、入門
核心策略詳解Retry、CircuitBreaker、Timeout、Fallback、RateLimiter、Hedging
公司場景 PatternPLC 通訊管道、SECS/GEM 重試、HTTP 韌性、Rx.NET 搭配
最佳實踐Transient vs Permanent、閾值設定、測試策略