Sentinel基础使用-限流降级熔断(详解3)

我不是女神ヾ 2024-03-26 20:23 92阅读 0赞

### 零、本文纲要 ###

*  一、认识Sentinel  
    1、雪崩问题  
    2、雪崩问题解决方案  
    3、服务保护技术对比  
    4、安装Sentinel
 *  二、使用Sentinel  
    1、基础准备  
    2、簇点链路
 *  三、限流规则  
    1、默认流控设置  
    2、流控模式设置  
    ① 直接模式  
    ② 关联模式  
    ③ 链路模式  
    3、流控效果设置  
    ① 快速失败模式  
    ② warm up模式  
    ③ 排队等待模式  
    4、热点参数限流  
    ① 基础准备  
    ② 热点参数配置
 *  四、隔离和降级  
    1、基础准备  
    2、线程隔离  
    3、线程隔离（舱壁模式）  
    4、熔断降级  
    ① 慢调用  
    ② 异常比例、异常数
 *  五、授权规则  
    1、授权类型  
    2、配置准备  
    3、配置授权规则
 *  六、自定义异常结果  
    1、异常类型  
    2、自定义异常处理类
 *  七、补充：JMeter使用简图

tips：Ctrl + F快速定位所需内容阅读吧。

### 一、认识Sentinel ###

**1、雪崩问题**

微服务调用链路中的某个服务故障，引起整个链路中的所有微服务都不可用，这就是雪崩。

**2、雪崩问题解决方案**

*  ① 超时处理`（服务故障处理）`

设定**超时时间**，请求超过一定时间没有响应就返回错误信息，不会无休止等待；

*  ② 舱壁模式`（服务故障处理）`

**限定**每个业务能使用的**线程数**，避免耗尽整个tomcat的资源，因此也叫线程隔离；

*  ③ 熔断降级`（服务故障处理）`

由断路器统计业务执行的异常比例，如果超出**阈值**则会熔断该业务，**拦截**访问该业务的一切请求；

*  ④ 流量控制`（瞬间高并发预防）`

限制业务访问的**QPS（每秒请求数）**，避免服务因流量的突增而故障。

**3、服务保护技术对比**

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>技术</th> 
   <th>Sentinel</th> 
   <th>Hystrix</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>隔离策略</td> 
   <td>信号量隔离</td> 
   <td>线程池隔离/信号量隔离</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>熔断降级策略</td> 
   <td>基于慢调用比例或异常比例</td> 
   <td>基于失败比率</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>限流</td> 
   <td>基于 QPS，支持基于调用关系的限流</td> 
   <td>有限的支持</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>流量整形</td> 
   <td>支持慢启动、匀速排队模式</td> 
   <td>不支持</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>控制台</td> 
   <td>开箱即用，可配置规则、查看秒级监控、机器发现等</td> 
   <td>不完善</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

**4、安装Sentinel**

官方文档：[introduction (sentinelguard.io)][introduction _sentinelguard.io]。

*  ① 下载

官方下载：[Releases · alibaba/Sentinel · GitHub][Releases _ alibaba_Sentinel _ GitHub]。

*  ② 命令启动

cmd窗口或者命令行窗口启动：

java -jar sentinel-dashboard-1.8.1.jar

*  ③ 访问

访问 `localhost:8080` 即可看到控制台页面，默认的账户和密码都是sentinel。

访问.png

关于控制台的介绍，官方文档：[dashboard (sentinelguard.io)][dashboard _sentinelguard.io]。

Ⅰ -Dserver.port=8080 用于指定 Sentinel 控制台端口为 8080，如果端口冲突可以再做调整；  
Ⅱ -Dsentinel.dashboard.auth.username=sentinel，指定控制台登录用户名；  
Ⅲ -Dsentinel.dashboard.auth.password=123456 用于指定控制台的登录密码为 123456（默认为sentinel）。

### 二、使用Sentinel ###

**1、基础准备**

*  ① 引入依赖

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

*  ② 修改application.yml配置

配置sentinel控制台地址，如下：

spring:
      cloud:
        sentinel:
          transport:
            dashboard: localhost:8080 # 配置控制台地址

*  ③ 访问微服务的任意端点，触发sentinel监控

触发sentinel监控.png

**2、簇点链路**

就是项目内的调用链路，链路中被监控的每个接口就是一个资源。  
默认情况下sentinel会监控SpringMVC的每一个端点（Endpoint），因此SpringMVC的每一个端点（Endpoint）就是调用链路中的一个资源。

簇点链路.png

流控、熔断等都是针对簇点链路中的资源来设置的，我们点击对应按钮设置即可。

### 三、限流规则 ###

**1、默认流控设置**

点击资源/order/\{orderId\}后面的流控按钮，在弹出表单中可以添加流控规则，如下：

image.png

其含义是限制 /order/\{orderId\}这个资源的单机QPS为1，即每秒只允许1次请求，超出的请求会被拦截并报错。

**2、流控模式设置**

Ⅰ 直接：统计当前资源的请求，触发阈值时对当前资源直接限流，默认的模式；  
Ⅱ 关联：统计与当前资源相关的另一个资源，触发阈值时，对当前资源限流；  
Ⅲ 链路：统计从指定链路访问到本资源的请求，触发阈值时，对指定链路限流。

流控模式设置.png

*  ② 关联模式

使用场景：支付业务发生时，需要查询订单与修改订单。查询与修改会争抢数据库锁。业务需求当修改订单业务到阈值时，对查询业务进行限流。

关联模式.png

将`资源名/order/query`关联到`关联资源/order/save`，然后测试即可（此处使用JMeter）。  
*注：如果对于JMeter不是很熟悉的话，可以拉到本文最后的部分。*

*  ③ 链路模式

基础准备：  
Sentinel默认只标记Controller(SpringMVC)中的方法为资源，如果要标记其它方法，需要利用@SentinelResource注解，如下：

@SentinelResource("goods")
    public void queryGoods(){
        System.err.println("查询商品");
    }

Sentinel默认会将Controller方法做context整合，导致链路模式的流控失效，需要修改application.yml，添加配置，如下：

spring:
      cloud:
        sentinel:
          web-context-unify: false # 关闭context整合 让链路模式生效；默认为true，链路模式失效。

context整合.png

链路模式.png

链路模式结果.png

**3、流控效果设置**

Ⅰ 快速失败：达到阈值后，新的请求会被立即拒绝并抛出FlowException异常，默认处理方式；  
Ⅱ warm up：预热模式，对超出阈值的请求同样是拒绝并抛出异常，但这种模式阈值会动态变化，从一个较小值逐渐增加到最大阈值；  
Ⅲ 排队等待：让所有的请求按照先后次序排队执行，两个请求的间隔不能小于指定时长。

流控效果设置.png

*  ② warm up模式

warm up也叫预热模式，是应对服务冷启动的一种方案。请求阈值初始值是 threshold / coldFactor，持续指定时长后，逐渐提高到threshold值。而coldFactor的默认值是3（一般不做修改）。  
例如，我设置QPS的threshold为10，预热时间为5秒，那么初始阈值就是 10 / 3 ，也就是3，然后在5秒后逐渐增长到10。

warm up模式.png

*  ③ 排队等待模式

排队等待则是让所有请求进入一个队列中，然后按照阈值允许的时间间隔依次执行。后来的请求必须等待前面执行完成，如果请求预期的等待时间超出最大时长，则会被拒绝。

排队等待模式.png

**4、热点参数限流**

*  ① 基础准备

添加`@SentinelResource("hot")注解`，其中`"hot"`是自定义的命名；

@SentinelResource("hot")
        @GetMapping("/{orderId}")
        public Order queryOrderByUserId(@PathVariable("orderId") Long orderId) {
            // 根据id查询订单并返回
            return orderService.queryOrderById(orderId);
        }

*  ② 热点参数配置

热点参数配置.png

参数例外项.png

### 四、隔离和降级 ###

`限流`可以尽量避免因高并发而引起的服务故障，但服务还会因为其它原因而故障，还需要使用`线程隔离（舱壁模式）`和`熔断降级`手段。

线程隔离、熔断降级，都是对客户端（调用方）的保护。

**1、基础准备**

*  ① 配置开启Feign对sentinel的支持，如下：

feign:
      sentinel:
        enabled: true # 开启Feign的Sentinel功能

*  ② 给FeignClient编写失败后的降级逻辑，如下：  
    方式一：FallbackClass，无法对远程调用的异常做处理；  
    方式二：FallbackFactory，可以对远程调用的异常做处理（推荐）。

Ⅰ 在feign-api项目中定义类，实现`FallbackFactory`：

@Slf4j
    public class UserClientFallbackFactory implements FallbackFactory<UserClient> { //泛型指定关联的Feign接口 UserClient
        @Override
        public UserClient create(Throwable throwable) {
            return new UserClient() {
                @Override
                public User findById(Long id) {
                    log.error("查询用户信息异常", throwable);
                    return new User();
                }
            };
        }
    }

Ⅱ 在feign-api项目中的DefaultFeignConfiguration类中将UserClientFallbackFactory注册为一个Bean：

@Bean
    public UserClientFallbackFactory userClientFallbackFactory(){
        return new UserClientFallbackFactory();
    }

Ⅲ 在feign-api项目中的UserClient接口中使用UserClientFallbackFactory：

@FeignClient(value = "userservice", fallbackFactory = UserClientFallbackFactory.class) //fallbackFactory声明异常处理类
    public interface UserClient {
        @GetMapping("/user/{id}")
        User findById(@PathVariable("id") Long id);
    }

**2、线程隔离**

*  ① 信号量隔离（sentinel默认）

优点：轻量级、无额外开销；  
缺点：不支持主动超时和异步调用；  
使用场景：高频调用、高扇出。

*  ② 线程池隔离

优点：支持主动超时和异步调用；  
缺点：线程额外开销大；  
使用场景：低扇出。

**3、线程隔离（舱壁模式）**

线程数是该资源能使用的tomcat线程数的最大值，是通过限制线程数量，实现舱壁模式。

线程隔离（舱壁模式）.png

**4、熔断降级**

其思路是由断路器统计服务调用的**异常比例**、**慢请求比例**，如果超出阈值则会熔断该服务。即拦截访问该服务的一切请求；而当服务恢复时，断路器会放行访问该服务的请求。

熔断降级.png

*  ① 慢调用

业务的响应时长（RT）大于指定时长的请求认定为慢调用请求。在指定时间内，如果请求数量超过设定的最小数量，慢调用比例大于设定的阈值，则触发熔断。

慢调用.png

RT超过500毫秒则为慢调用，统计时长为10000ms，如果请求超过10次，且慢调用比例高于0.5，则触发熔断。熔断时长5秒，5秒后进入half-open状态，放行1次请求做测试。

*  ② 异常比例、异常数

异常比例、异常数.png

### 五、授权规则 ###

**1、授权类型**

授权类型.png

白名单：来源（origin）在白名单内的调用者允许访问；  
黑名单：来源（origin）在黑名单内的调用者不允许访问。

**2、配置准备**

*  ① Sentinel是通过RequestOriginParser这个接口的parseOrigin来获取请求的来源的，如下：

public interface RequestOriginParser {
        String parseOrigin(HttpServletRequest var1);
    }

自定义实现类：

@Component
    public class HeaderOriginParser implements RequestOriginParser {
        @Override
        public String parseOrigin(HttpServletRequest httpServletRequest) {
            // 1. 获取请求头
            String origin = httpServletRequest.getHeader("origin");
            // 2. 非空判断
            if (StringUtils.isEmpty(origin)){
                origin = "blank";
            }
            return origin;
        }
    }

*  ② 在gateway服务中，利用网关的过滤器添加名为gateway的origin头：

spring:
      cloud:
        gateway:
          default-filters:
            - AddRequestHeader=origin,gateway

**3、配置授权规则**

配置授权规则.png

此时，只有请求头中包含origin为gateway的请求才能放行访问。

### 六、自定义异常结果 ###

默认情况下，发生限流、降级、授权拦截时，都会抛出异常到调用方。  
如果要自定义异常时的返回结果，需要实现BlockExceptionHandler接口：

public interface BlockExceptionHandler {
        void handle(HttpServletRequest var1, HttpServletResponse var2, BlockException var3) throws Exception;
    }

**1、异常类型**

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>异常</th> 
   <th>介绍</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>FlowException</td> 
   <td>限流异常</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>ParamFlowException</td> 
   <td>热点参数限流异常</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>DegradeException</td> 
   <td>降级异常</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>AuthorityException</td> 
   <td>授权规则异常</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>SystemBlockException</td> 
   <td>系统规则异常</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

**2、自定义异常处理类**

@Component
    public class SentinelExceptionHandler implements BlockExceptionHandler {
        @Override
        public void handle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, BlockException e) throws Exception {
            String msg = "未知异常";
            int status = 429;
    
            if (e instanceof FlowException) {
                msg = "请求被限流了";
            } else if (e instanceof ParamFlowException) {
                msg = "请求被热点参数限流";
            } else if (e instanceof DegradeException) {
                msg = "请求被降级了";
            } else if (e instanceof AuthorityException) {
                msg = "没有权限访问";
                status = 401;
            }
    
            response.setContentType("application/json;charset=utf-8");
            response.setStatus(status);
            response.getWriter().println("{\"msg\": " + msg + ", \"status\": " + status + "}");
        }
    }

### 七、补充：JMeter使用简图 ###

官方下载地址：[Apache JMeter - Download Apache JMeter][]。

添加线程组.png

设置线程组参数.png

添加HTTP请求.png

修改HTTP参数.png

添加结果树.png

查看结果树.png

### 八、结尾 ###

以上即为Sentinel基础使用的全部内容，感谢阅读。

作者：石头耳东  
链接：https://www.jianshu.com/p/3390200493c9  
来源：简书  
著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权，非商业转载请注明出处。

[introduction _sentinelguard.io]: https://links.jianshu.com/go?to=https%3A%2F%2Fsentinelguard.io%2Fzh-cn%2Fdocs%2Fintroduction.html
[Releases _ alibaba_Sentinel _ GitHub]: https://links.jianshu.com/go?to=https%3A%2F%2Fgithub.com%2Falibaba%2FSentinel%2Freleases
[dashboard _sentinelguard.io]: https://links.jianshu.com/go?to=https%3A%2F%2Fsentinelguard.io%2Fzh-cn%2Fdocs%2Fdashboard.html
[Apache JMeter - Download Apache JMeter]: https://links.jianshu.com/go?to=https%3A%2F%2Fjmeter.apache.org%2Fdownload_jmeter.cgi