【SpringCloud-Alibaba系列教程】8.一文学会使用sentinel

2023-10-09 09:28:22

Sentinel 介绍

随着微服务的流行，服务和服务之间的稳定性变得越来越重要。Sentinel 是面向分布式服务架构的流量控制组件，主要以流量为切入点，从流量控制、熔断降级、系统自适应保护等多个维度来帮助您保障微服务的稳定性。

Sentinel 的历史

2012 年，Sentinel 诞生，主要功能为入口流量控制。
2013-2017 年，Sentinel 在阿里巴巴集团内部迅速发展，成为基础技术模块，覆盖了所有的核心场景。Sentinel 也因此积累了大量的流量归整场景以及生产实践。
2018 年，Sentinel 开源，并持续演进。
2019 年，Sentinel 朝着多语言扩展的方向不断探索，推出 C++ 原生版本，同时针对 Service Mesh 场景也推出了 Envoy 集群流量控制支持，以解决 Service Mesh 架构下多语言限流的问题。
2020 年，推出 Sentinel Go 版本，继续朝着云原生方向演进。
2021 年，Sentinel 正在朝着 2.0 云原生高可用决策中心组件进行演进；同时推出了 Sentinel Rust 原生版本。

Sentinel 基本概念

1. 资源

资源是 Sentinel 的关键概念。它可以是 Java 应用程序中的任何内容，例如，由应用程序提供的服务，或由应用程序调用的其它应用提供的服务，甚至可以是一段代码。在接下来的文档中，我们都会用资源来描述代码块。

只要通过 Sentinel API 定义的代码，就是资源，能够被 Sentinel 保护起来。大部分情况下，可以使用方法签名，URL，甚至服务名称作为资源名来标示资源。

2. 规则

围绕资源的实时状态设定的规则，可以包括流量控制规则、熔断降级规则以及系统保护规则。所有规则可以动态实时调整。

流量控制有以下几个角度:
资源的调用关系，例如资源的调用链路，资源和资源之间的关系；
运行指标，例如 QPS、线程池、系统负载等；
控制的效果，例如直接限流、冷启动、排队等。
Sentinel 的设计理念是让您*选择控制的角度，并进行灵活组合，从而达到想要的效果。

1.流控规则

首先我们看一下流控规则
我们打开sentinel面板:
启动我们的微服务（可用上一章分支代码）

可以看到相关的接口，下面我们进行设置点开流控

在此可以看到设置QPS为1，不断刷新，可以看到被限流了

同样的并发线程数也可以设置的。不太好演示就不演示了同样可以达到限流的效果。
点开高级选项

可以看到很多的设置例如直接、关联、链路。
流控效果有：快速失败，Warm Up、排队等待。
直接（默认）：接口达到限流条件时，开启限流。
关联：当关联的资源达到限流条件时，开启限流（适合做应用让步）。
链路：当从某个接口过来的资源达到限流条件时，开启限流。
直接流控模式
直接流控模式是最简单的模式，当指定的接口达到限流条件时开启限流。前面的两个案例都是默认直接流控。
关联流控模式
关联流控模式指的是，当指定接口关联的接口达到限流条件时，开启对指定接口开启限流。

链路流控模式
链路流控模式是指当前一个接口调用service中一个方法，另一个接口也调用service中的一个方法，当一个接口达到QPS时，进行限流，
到底啥意思呢？下面我们来实战一下。
首先我们在Servic中添加一个message方法。并且加上如下注解
@SentinelResource("messsage")//名称可以自定义

然后再yml配置中添加收敛

然后再设置中添加流控

然后不断刷新/order/message
就可以看到报错了。

这个就是具体链路流控的规则。
采坑预告，如果不是使用本系列版本，低版本可能出现配置不生效的问题，首先自己配置

@Configuration
public class FilterContextConfigSentinel {
    /**
     * @NOTE 在spring-cloud-alibaba v2.1.1.RELEASE及前，sentinel1.7.0及后，关闭URL PATH聚合需要通过该方式，spring-cloud-alibaba v2.1.1.RELEASE后，可以通过配置关闭：spring.cloud.sentinel.web-context-unify=false
     * 手动注入Sentinel的过滤器，关闭Sentinel注入CommonFilter实例，修改配置文件中的 spring.cloud.sentinel.filter.enabled=false
     * 入口资源聚合问题：https://github.com/alibaba/Sentinel/issues/1024 或 https://github.com/alibaba/Sentinel/issues/1213
     * 入口资源聚合问题解决：https://github.com/alibaba/Sentinel/pull/1111
     */
    @Bean
    public FilterRegistrationBean sentinelFilterRegistration() {
        FilterRegistrationBean registration = new FilterRegistrationBean();
        registration.setFilter(new CommonFilter());
        registration.addUrlPatterns("/*");
        // 入口资源关闭聚合
        registration.addInitParameter(CommonFilter.WEB_CONTEXT_UNIFY, "false");
        registration.setName("sentinelFilter");
        registration.setOrder(1);
        return registration;
    }
}

然后再yml配置进行配置

这样所有的就显示了

配置流控效果
快速失败（默认）: 直接失败，抛出异常，不做任何额外的处理，是最简单的效果
Warm Up：它从开始阈值到最大QPS阈值会有一个缓冲阶段，一开始的阈值是最大QPS阈值的1/3，然后慢慢增长，直到最大阈值，适用于将突然增大的流量转换为缓步增长的场景。
排队等待：让请求以均匀的速度通过，单机阈值为每秒通过数量，其余的排队等待；它还会让设置一个超时时间，当请求超过超时间时间还未处理，则会被丢弃。
前面的例子都是对当前的请求服务进行流控规则的新增，而流控模式中的关联，可以使得其它的请求服务达到阈值，本服务进行流控。

2.熔断降级

什么是熔断降级
除了流量控制以外，降低调用链路中的不稳定资源也是 Sentinel 的使命之一。由于调用关系的复杂性，如果调用链路中的某个资源出现了不稳定，最终会导致请求发生堆积。这个问题和 Hystrix 里面描述的问题是一样的。

Sentinel 和 Hystrix 的原则是一致的: 当调用链路中某个资源出现不稳定，例如，表现为 timeout，异常比例升高的时候，则对这个资源的调用进行限制，并让请求快速失败，避免影响到其它的资源，最终产生雪崩的效果。

熔断降级设计理念
在限制的手段上，Sentinel 和 Hystrix 采取了完全不一样的方法。

Hystrix 通过线程池的方式，来对依赖(在我们的概念中对应资源)进行了隔离。这样做的好处是资源和资源之间做到了最彻底的隔离。缺点是除了增加了线程切换的成本，还需要预先给各个资源做线程池大小的分配。

Sentinel 对这个问题采取了两种手段:

通过并发线程数进行限制
和资源池隔离的方法不同，Sentinel 通过限制资源并发线程的数量，来减少不稳定资源对其它资源的影响。这样不但没有线程切换的损耗，也不需要您预先分配线程池的大小。当某个资源出现不稳定的情况下，例如响应时间变长，对资源的直接影响就是会造成线程数的逐步堆积。当线程数在特定资源上堆积到一定的数量之后，对该资源的新请求就会被拒绝。堆积的线程完成任务后才开始继续接收请求。

通过响应时间对资源进行降级
除了对并发线程数进行控制以外，Sentinel 还可以通过响应时间来快速降级不稳定的资源。当依赖的资源出现响应时间过长后，所有对该资源的访问都会被直接拒绝，直到过了指定的时间窗口之后才重新恢复。

系统负载保护
Sentinel 同时提供系统维度的自适应保护能力。防止雪崩，是系统防护中重要的一环。当系统负载较高的时候，如果还持续让请求进入，可能会导致系统崩溃，无法响应。在集群环境下，网络负载均衡会把本应这台机器承载的流量转发到其它的机器上去。如果这个时候其它的机器也处在一个边缘状态的时候，这个增加的流量就会导致这台机器也崩溃，最后导致整个集群不可用。

针对这个情况，Sentinel 提供了对应的保护机制，让系统的入口流量和系统的负载达到一个平衡，保证系统在能力范围之内处理最多的请求。
下面我们开始测试，首先我们在界面设置RT为1，时间为5s

进行疯狂刷新后就可以看到限流了，然后等待5s就可以正常的访问了。

异常比例和异常数都是根据当前抛出异常的次数进行限流时间的，在此就不和大家演示了。

3.热点规则

热点规则其实就是将控制作用到参数级别上。
下面开始我们的测试，我们先新建一个带参数的。

（这里有一个彩蛋，有一个小错误，改正才能在sentinel中看到相关资源，大家仔细了哦~）
进行访问测试

在sentinel进行热点规则配置

多次刷新就可以看到限流了

同样我们疯狂刷新age这边是没有限流的

点开高级选项，我们可以对具体的参数进行限流

这样的意思就是通过15的1000QPS才会限流，例如14 3QPS就会限流
然后进行age不同进行刷新测试就可以了

4.授权规则

其实就是根据不同来源调用微服务的链路进行限流。

点开授权就是黑白名单选择。
白名单：授权才可以进行访问。
黑名单：在黑名单里面的都不可以访问。
流控应用就是我们的微服务调用。
下面我们开始实战：
首先我们开始创建这样一个类RequestOriginParserDefinition 实现 RequestOriginParser接口
集成相关的类

public class RequestOriginParserDefinition implements RequestOriginParser {
    //定义请求区分来源
    @Override
    public String parseOrigin(HttpServletRequest httpServletRequest) {
        String serviceName = httpServletRequest.getParameter("serviceName");
        if(StringUtils.isEmpty(serviceName)){
            throw new RuntimeException("服务为空");
        }
        return serviceName;
    }
}

然后白名单添加pc

访问接口携带pc，是没有问题的，我们要是携带其他参数就会提示问题了。

这个就是授权规则了。

4.系统规则

系统保护规则是从应用级别的入口流量进行控制，从单台机器的总体Load、RT、入口QPS、CPU使用率和线程数五个维度监控应用数据，让系统尽可能跑在最大吞吐量的同时保证系统整体的稳定性。

系统保护规则是从应用级别的入口流量进行控制，从单台机器的总体Load、RT、入口QPS、CPU使用率和线程数五个维度监控应用数据，让系统尽可能跑在最大吞吐量的同时保证系统整体的稳定性。
系统保护规则是应用整体维度的，而不是资源维度的，并且仅对入口流量(进入应用的流量)生效。
·Load(仅对Linux/Unix-like机器生效)︰当系统load1超过阈值，且系统当前的并发线程数超过系统容量时才会触发系统保护。系统容量由系统的maxQps * minRt计算得出。设定参考值一般是CPU cores * 2.5。·RT:当单台机器上所有入口流星的平均RT达到阈值即触发系统保护，单位是毫秒。
·线程数:当单台机器上所有入口流量的并发线程数达到阈值即触发系统保护。
·入口QPS:当单台机器上所有入口流量的QPS达到阈值即触发系统保护。
.CPU使用率:当单台机器上所有入口流量的CPU使用率达到阈值即触发系统保护。
4.自定义异常返回
在之前我们看到的异常返回都是通过本身的系统的返回，现在我们如何自定义呢？

那我们开始吧

首先新建处理异常类继承UrlBlockHandler
然后设置流控QPS的值。

然后我们疯狂刷新就可以看到自定义异常页面了。

设置熔断，和上面一样的操作。

然后就是@SentinelResource的相关介绍

设置流控

BlockException和Throwable，都是抛出的异常，后者的范围大一些，如果去掉BlockException
只会进入Throwable! image.png
为什么要区分两个呢？其实就是区分到底是sentinel还是系统代码的异常。
最后就是持久化了，默认保存在内存中的，微服务重新启动，sentinel规则就不存在了，所以我们需要持久化。
持久化以及持久化到nacos可以参考https://blog.csdn.net/weixin_42654295/article/details/117455723
到此，我们这一章的sentinel实战就完成了
后期会在这个项目上不断添加，喜欢的请点个start~
项目源码参考一下分支220212_xgc_useSentinel
Gitee：https://gitee.com/coderxgc/springcloud-alibaba
GitHub：https://github.com/coderxgc/springcloud-alibaba

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