SpringCloud Alibaba - Sentinel 微服务保护解决雪崩问题、Hystrix 区别、安装及使用

亦凉 2024-02-28 00:55 36阅读 0赞

**目录**

一、Sentinel

1.1、背景：雪崩问题

1.2、雪崩问题的解决办法

1.2.1、超时处理

缺陷：为什么这里只是 “缓解” 雪崩问题，而不是百分之百解决了雪问题呢？

1.2.2、舱壁模式

缺陷：资源浪费

1.2.3、熔断降级

1.2.4、流量控制

误区：那是不是只用流量控制就可以，前面三种方法就不用了？

1.3、Sentinel 和 Hystrix 的区别

a）隔离策略

b）熔断降级

c）限流

d）流量整形

e）控制台

1.4、安装 Sentinel

1.5、微服务项目整合 Sentinel

1.5.1、引入微服务工程

1.5.2、整合 Sentinel

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## 一、Sentinel ##

--------------------

### 1.1、背景：雪崩问题 ###

雪崩问题，就是指**在微服务调用链路中，某个服务出现故障，结果引起整个链路的所有微服务都不可用.**

在微服务中，业务往往会比较复杂，一业务服务可能会依赖多个服务. 比如有一个 服务a 内部会依赖 服务b、服务c、服务d. 现在假设 服务d 出现了故障，那么 服务a 依赖于 服务d 的请求还能正常响应吗？显然不能，请求来了以后，就要等待 服务d 的响应，因为 服务d 出现故障了以后不能正常返回响应，因此就会阻塞在这里，导致 服务a 内部的业务阻塞在这里. 也就不会释放 tomcat 连接.

![13804f9450fe4c719acf56b227d2cfe1.png][]

此时，服务a 内部依赖的 服务b 或 c 的业务还可以正常运行，但是如果依赖于 服务d 的请求肯定后续还会有多个，他们都不会释放连接，就导致把 a 内部所有连接都占用了，连接资源也就耗尽了，此时，就导致依赖的 b 和 c 的服务故障了.

![3619877d909d479c899c9b73bdfc3794.png][]

这还不是最严重的，在微服务的调用关系中很复杂，也就是说，会有其他服务也依赖于 a 服务，进一步导致其他依赖 a 的服务故障，最后整个微服务群就垮了.

### 1.2、雪崩问题的解决办法 ###

#### 1.2.1、超时处理 ####

**超时处理：设定一个超时时间，当请求超过一定时间没有响应时，就直接返回错误信息，而不是无休止等待.**

*就拿刚才的栗子讲，服务a 内部依赖 b、c、d，此时 d 出现了故障，a 内部依赖于 c 的所有业务都会阻塞，假以时日 a 也就崩溃了. 那么 超时处理 会怎么做呢？*

*他会在调用的业务上加一个超时时间，比如说 1s，也就是说，a 依赖于 d 的业务他最多等 1s. 当 d 故障了以后，等待时间超过 1s，他就会立即结束这个请求，不再等待返回，会给用户提示请求失败，那么这个就不会导致一直占用连接资源，可以一定程度上缓解雪崩问题.*

> ##### 缺陷：为什么这里只是 “缓解” 雪崩问题，而不是百分之百解决了雪问题呢？ #####

假设他只是等待 1s 以后把资源释放了，也就是说，1s 释放一个连接，那么如果现在请求来的速度比他释放的还要快（比如 500ms 一个请求），那么终有一天，服务a 的资源也有可能被耗尽（就像是一个蓄水池，进水的速度比出水快，终有一日，水池的水会溢出）.

因此 超时处理 并不能从根本上解决这个问题.

#### 1.2.2、舱壁模式 ####

舱壁模式的涉及来源于我们现实生活中~ 一些大型的轮船，会利用隔板（也叫舱壁）把船体分隔成一个个独立的小空间，因此空间彼此之间时隔离的. 假设现在船体的某个部位撞上了冰山漏水了，那么最多也只是把部分船舱给他填满水了，不会导致整个船体挂满水，最后导致沉船，提高了整艘船的容灾能力.

![28373ebc64744b0da2deb0268112c1aa.png][]

在程序涉及这边的做法是，**把 tomcat 看成整艘船，限定每个业务能使用的线程数（相当于舱壁隔离），避免耗尽整个 tomcat 资源，因此这个方法也叫做“线程隔离”.**

这里还是拿刚刚的栗子来讲，假设限定每个业务分配一个线程池，限定线程最大数目为 10，此时 服务d 故障了，那么他最多也就只能占用 10 个连接资源，避免占用其他业务的连接资源.

> ##### 缺陷：资源浪费 #####

这种模式确实解决了雪崩问题，但是资源上还是会有一定的浪费，比如 服务d 真的宕机了，明明知道他挂了，但请求还是回来，直到占满 10 个线程. 因此对 cpu 的资源也是一种浪费.

#### 1.2.3、熔断降级 ####

**这种模式中会有一个 断路器，它可以用来统计业务出现 故障的请求 和 正常请求 之间的比例是什么样子，如果超出来看阈值，就会熔断该业务，拦截访问该业务的所有请求.**

*拿之前的栗子讲，服务a 里有一个业务时访问 服务d 的，然后呢第一次访问时正常的，结果后面两次都出现了故障，这个时候熔断器就会统计这个异常比例是怎么样的. 假设阈值时 50%，而三个请求中，两个都出了问题，肯定超出了阈值，这个时候就会出现熔断，那么在 服务a 内部，访问 服务d 的业务都会被拦截下来，然后快速释放资源.*

*这就有点像我们的手机快没电的时候，就会提示我们进入省电模式，他就会保留我们手机上的主要核心功能，暂时屏蔽边缘业务.*

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这种方式不仅解决了雪崩问题，也解决了 舱壁模式 中，资源浪费的情况. 因此，熔断降级模式是解决雪崩问题中比较好的一种方案.

#### 1.2.4、流量控制 ####

**流量控制就是限制业务访问的 qps（每秒处理请求数量），避免服务因流量突增而故障.**

比如有一个微服务能承受的最大 qps 是 2，也就是每秒钟最多处理两个请求，但是现在有一百个请求涌过来了，那他不得被达成筛子了，但是 sentinel 会根据这个 qps 的限制，去处理请求然后释放（这就像是有大量的水要涌入的时候，会先经过一个漏斗，通过这个漏斗，将水的流量限制住），这个时候，就可以有效的**避免**出现故障（超出的请求会被拦截，默认会报错，但也可以配置成 排队等待、预热）.

![68fdee31ce304b0c998a24d4ad519ce2.png][]

流量控制和前面三种方法不同，前面三种方法是服务已经有故障了，而流量控制是通过限制 qps，避免出现故障.

> ##### 误区：那是不是只用流量控制就可以，前面三种方法就不用了？ #####

当然不是，因为高并发引起的服务故障只是故障的原因之一，服务往往还会因为其他问题而引发故障，比如网络问题，或者是假死问题.

但是以上三种解决方式中，我们重点学习的是 舱壁模式、熔断降级、流量控制.

### 1.3、Sentinel 和 Hystrix 的区别 ###

Hystrix 是 SpringCloud 刚刚流行的这几年，推荐大家使用的服务保护机制，是由 Netflix 公司出品的，只不过后来这个公司宣布停止对 Hystrix 的升级和维护，逐渐就没落了，于是人们都开始寻找一种新的方案.

这个时候，阿里巴巴开源了一个项目就是 sentinel ，并且成为了 SpringCloud 中服务保护的组件，现在已经广泛的应用在国内的互联网公司.

这里我们来对比一下他们两个.

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="background-color:#ad2b26;border-color:#f2f2f2;text-align:center;vertical-align:middle;width:170px;"> </td> 
 <td style="background-color:#ad2b26;border-color:#f2f2f2;text-align:center;vertical-align:middle;width:217px;"> Sentinel </td> 
 <td style="background-color:#ad2b26;border-color:#f2f2f2;text-align:center;vertical-align:middle;width:462px;"> Hystrix </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="background-color:#e6e6e6;border-color:#f2f2f2;text-align:center;vertical-align:middle;width:170px;"> 隔离策略 </td> 
 <td style="background-color:#e6e6e6;border-color:#f2f2f2;text-align:center;vertical-align:middle;width:217px;"> 信号量隔离 </td> 
 <td style="background-color:#e6e6e6;border-color:#f2f2f2;text-align:center;vertical-align:middle;width:462px;"> 线程池隔离/信号量隔离 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="background-color:#ffffff;border-color:#f2f2f2;text-align:center;vertical-align:middle;width:170px;"> 熔断降级策略 </td> 
 <td style="background-color:#ffffff;border-color:#f2f2f2;text-align:center;vertical-align:middle;width:217px;"> 基于慢调用比例或异常比例 </td> 
 <td style="background-color:#ffffff;border-color:#f2f2f2;text-align:center;vertical-align:middle;width:462px;"> 基于失败比率 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="background-color:#e6e6e6;border-color:#f2f2f2;text-align:center;vertical-align:middle;width:170px;"> 实时指标实现 </td> 
 <td style="background-color:#e6e6e6;border-color:#f2f2f2;text-align:center;vertical-align:middle;width:217px;"> 滑动窗口 </td> 
 <td style="background-color:#e6e6e6;border-color:#f2f2f2;text-align:center;vertical-align:middle;width:462px;"> 滑动窗口（基于 RxJava） </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="background-color:#ffffff;border-color:#f2f2f2;text-align:center;vertical-align:middle;width:170px;"> 规则配置 </td> 
 <td style="background-color:#ffffff;border-color:#f2f2f2;text-align:center;vertical-align:middle;width:217px;"> 支持多种数据源 </td> 
 <td style="background-color:#ffffff;border-color:#f2f2f2;text-align:center;vertical-align:middle;width:462px;"> 支持多种数据源 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="background-color:#e6e6e6;border-color:#f2f2f2;text-align:center;vertical-align:middle;width:170px;"> 扩展性 </td> 
 <td style="background-color:#e6e6e6;border-color:#f2f2f2;text-align:center;vertical-align:middle;width:217px;"> 多个扩展点 </td> 
 <td style="background-color:#e6e6e6;border-color:#f2f2f2;text-align:center;vertical-align:middle;width:462px;"> 插件的形式 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="background-color:#ffffff;border-color:#f2f2f2;text-align:center;vertical-align:middle;width:170px;"> 基于注解的支持 </td> 
 <td style="background-color:#ffffff;border-color:#f2f2f2;text-align:center;vertical-align:middle;width:217px;"> 支持 </td> 
 <td style="background-color:#ffffff;border-color:#f2f2f2;text-align:center;vertical-align:middle;width:462px;"> 支持 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="background-color:#e6e6e6;border-color:#f2f2f2;text-align:center;vertical-align:middle;width:170px;"> 限流 </td> 
 <td style="background-color:#e6e6e6;border-color:#f2f2f2;text-align:center;vertical-align:middle;width:217px;"> 基于 QPS，支持基于调用关系的限流 </td> 
 <td style="background-color:#e6e6e6;border-color:#f2f2f2;text-align:center;vertical-align:middle;width:462px;"> 有限的支持 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="background-color:#ffffff;border-color:#f2f2f2;text-align:center;vertical-align:middle;width:170px;"> 流量整形 </td> 
 <td style="background-color:#ffffff;border-color:#f2f2f2;text-align:center;vertical-align:middle;width:217px;"> 支持慢启动、匀速排队模式 </td> 
 <td style="background-color:#ffffff;border-color:#f2f2f2;text-align:center;vertical-align:middle;width:462px;"> 不支持 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="background-color:#e6e6e6;border-color:#f2f2f2;text-align:center;vertical-align:middle;width:170px;"> 系统自适应保护 </td> 
 <td style="background-color:#e6e6e6;border-color:#f2f2f2;text-align:center;vertical-align:middle;width:217px;"> 支持 </td> 
 <td style="background-color:#e6e6e6;border-color:#f2f2f2;text-align:center;vertical-align:middle;width:462px;"> 不支持 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="background-color:#ffffff;border-color:#f2f2f2;text-align:center;vertical-align:middle;width:170px;"> 控制台 </td> 
 <td style="background-color:#ffffff;border-color:#f2f2f2;text-align:center;vertical-align:middle;width:217px;"> 开箱即用，可配置规则、查看秒级监控、机器发现等 </td> 
 <td style="background-color:#ffffff;border-color:#f2f2f2;text-align:center;vertical-align:middle;width:462px;"> 不完善 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="background-color:#e6e6e6;border-color:#f2f2f2;text-align:center;vertical-align:middle;width:170px;"> 常见框架的适配 </td> 
 <td style="background-color:#e6e6e6;border-color:#f2f2f2;text-align:center;vertical-align:middle;width:217px;"> Servlet、Spring Cloud、Dubbo、gRPC 等 </td> 
 <td style="background-color:#e6e6e6;border-color:#f2f2f2;text-align:center;vertical-align:middle;width:462px;"> Servlet、Spring Cloud Netflix </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

主要是红字的差异.

##### a）隔离策略 #####

hystrix 底层是基于线程池和信号量实现的，默认情况下是使用线程池. sentinel 底层是基于信号量来实现的. 这两种方式有什么差别呢？

**线程池隔离**就是给每一个业务链上都有一个独立的线程池来处理请求，但是一旦请求数量突增，就会导致多出很多线程，因此会给 cpu 带来一些额外的上下文切换的消耗（线程不是越多越好，就像之前讲过的 “一群滑稽吃鸡” 的栗子）.

**信号量隔离**就不会创建单独的线程池，而是使用一个大线程池，在请求来了之后做一个统计，统计当前业务已经使用了几个线程了，然后限制一下当前业务使用的线程数目，例如只能使用 10 个，假设你也已经使用了 10 个，那么再有新的业务来获取线程的时候，就会阻止你. 池子就是那一个池子，他默认不会创建新的线程，因此性能不受影响.

这种方式相比于 线程池隔离，隔离性略微逊色一点，因此比较在同一个池子里，只不过一个大锅饭，每个人拿单独的碗成了，性能比较高. 因此我们认为信号量这种方案更好一点.

##### b）熔断降级 #####

在 sentinel 中除了可以统计异常请求的比例，也可以统计慢调用的比例. 什么是慢调用呢？

就是一个业务中，10 个请求中有 8 个耗时都比较久，可能导致拖慢整个服务，因此这个时候就会去他熔断掉.

##### c）限流 #####

在 sentinel 中，是支持基于 qps 限流、调用关系限流、甚至还可以针对热点的参数去限流.

而在 hystrix 中，没有专门的限流控制，只是基于线程池，设置池子的线程数上限来限流.

##### d）流量整形 #####

在 sentinel 中，支持流量整形，就是让基于 慢启动（预热模式 或者 匀速排队） 让突发流量变成稳定的流速.

而 hystrix 中是不支持这样的功能的.

##### e）控制台 #####

控制台也就是所谓的 可视化界面，方便你去操作.

在 sentinel 中，控制台这边不仅可以监控微服务，查看运行状态，还可以配置我们的降级规则，先流规则，并且设置完立即动态生效.

在 hystrix 中，控制台只支持查看服务状态的功能.

因此相对来讲，sentinel 控制台的功能要强大一些.

### 1.4、安装 Sentinel ###

Sentinel 官方提供了 UI 控制台，方便我们对系统做限流设置.

a）大家可以去 GitHub 上下载.

git clone https://github.com/alibaba/Sentinel.git

b）下载好 jar 包以后，把他拷贝到一个非中文的目录，然后打开终端，使用以下命令：

java -jar sentinel-dashboard-1.8.1.jar

![7758652e1386472aac62e3b70959a9fb.png][]

> Ps：官方教程中使用的端口是8080，用户可以自定义更改.

如果要修改 Sentinel 的默认端口、账户、密码、可以通过以下配置

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="background-color:#ad2b26;border-color:#ffffff;text-align:center;vertical-align:middle;width:235px;"> 配置项 </td> 
 <td style="background-color:#ad2b26;border-color:#ffffff;text-align:center;vertical-align:middle;width:166px;"> 默认值 </td> 
 <td style="background-color:#ad2b26;border-color:#ffffff;text-align:center;vertical-align:middle;width:448px;"> 说明 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="background-color:#cbcbcb;border-color:#ffffff;text-align:center;vertical-align:middle;width:235px;"> server.port </td> 
 <td style="background-color:#cbcbcb;border-color:#ffffff;text-align:center;vertical-align:middle;width:166px;"> 8080 </td> 
 <td style="background-color:#cbcbcb;border-color:#ffffff;text-align:center;vertical-align:middle;width:448px;"> 服务端口 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="background-color:#e7e7e7;border-color:#ffffff;text-align:center;vertical-align:middle;width:235px;"> sentinel.dashboard.auth.username </td> 
 <td style="background-color:#e7e7e7;border-color:#ffffff;text-align:center;vertical-align:middle;width:166px;"> sentinel </td> 
 <td style="background-color:#e7e7e7;border-color:#ffffff;text-align:center;vertical-align:middle;width:448px;"> 默认用户名 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="background-color:#cbcbcb;border-color:#ffffff;text-align:center;vertical-align:middle;width:235px;"> sentinel.dashboard.auth.password </td> 
 <td style="background-color:#cbcbcb;border-color:#ffffff;text-align:center;vertical-align:middle;width:166px;"> sentinel </td> 
 <td style="background-color:#cbcbcb;border-color:#ffffff;text-align:center;vertical-align:middle;width:448px;"> 默认密码 </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

例如，修改端口号为 8090

java -jar sentinel-dashboard-1.8.1.jar -Dserver.port=8090

c）然后访问：localhost:8080 即可看到控制台页面，默认的账户和密码都是sentinel

![b8400e4cdf16461790e54158def3840f.png][]

登录成功以后，可以看到只有一个欢迎页面，这是因为我们还没有在微服务中配置 Sentinel 的信息.

![e576dbc45a7b4ef2b6b92b6d107d4a33.png][]

### 1.5、微服务项目整合 Sentinel ###

#### 1.5.1、引入微服务工程 ####

项目结构如下：

1.  gateway：网关.
2.  user-service：用户服务（涉及到用户表），包含用户的 CRUD.
3.  order-service：订单服务（涉及到订单表），查询订单 的时候会远程调用 用户服务 ，将订单和用户信息一起展示出来.
4.  feign-api：用户服务对外暴露 feign 客户端、实体类.

![e28f85b9d3824f24949903e733d43031.png][]

用户表如下：

![a0a09115a18d441f8330edc441dd6ac7.png][]

订单表如下：

![0c731a9203af43f3bcf640dfaf7658a4.png][]

#### 1.5.2、整合 Sentinel ####

在 order-service 中整合 Sentinel，并且连接 Sentinel 控制台，步骤如下.

a）在 order-service 中引入 sentinel 依赖

<dependency>
 <groupId>com.alibaba.cloud</groupId> 
 <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-sentinel</artifactId>
 </dependency>

b）配置控制台地址

spring:
      cloud: 
        sentinel:
          transport:
            dashboard: localhost:8080

c）访问 order-service 服务的任意端点，触发 sentinel 监控.

> Ps：启动微服务前，记得启动 nacos 和 sentinel.

![a43ddd96a71148e0ab506caaf02b7003.png][]

![3d7ca0e8dbbd471da90023be73897236.png][]

![1232f18eccc14b939f55cf2d010d00bb.gif][]

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[3619877d909d479c899c9b73bdfc3794.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/28/cbab8e89c2f04819a1bd3dea0908b7a1.png
[28373ebc64744b0da2deb0268112c1aa.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/28/c7dee12c38f3434483ad783e36729502.png
[ea37ed05c95c4087b45a75779c6387ab.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/28/8756c973bb254a09bc70df46df2601ba.png
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[b8400e4cdf16461790e54158def3840f.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/28/dfccaefb1160423287feb8d9a32a7051.png
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[a0a09115a18d441f8330edc441dd6ac7.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/28/cdec87aa50e34153b5c7984b9580c544.png
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[1232f18eccc14b939f55cf2d010d00bb.gif]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/28/d307e90d999a4d8cba1429c011a1d2e0.png