SpringBoot 2.0 + 阿里巴巴 Sentinel 动态限流实战

2022-06-11 05:32:24

前言

在从0到1构建分布式秒杀系统和打造十万博文系统中，限流是不可缺少的一个环节，在系统能承受的范围内既能减少资源开销又能防御恶意攻击。

在前面的文章中，我们使用了开源工具包 Guava 提供的限流工具类 RateLimiter 和 OpenResty 的 Lua 脚本分别进行 API 和应用层面的限流。今天，我们来聊聊阿里开源的分布式系统的流量防卫兵 Sentinel。

Sentinel 是什么？

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 以流量为切入点，从流量控制、熔断降级、系统负载保护等多个维度保护服务的稳定性。

Sentinel 具有以下特征:

丰富的应用场景：Sentinel 承接了阿里巴巴近 10 年的双十一大促流量的核心场景，例如秒杀（即突发流量控制在系统容量可以承受的范围）、消息削峰填谷、集群流量控制、实时熔断下游不可用应用等。
完备的实时监控：Sentinel 同时提供实时的监控功能。您可以在控制台中看到接入应用的单台机器秒级数据，甚至 500 台以下规模的集群的汇总运行情况。
广泛的开源生态：Sentinel 提供开箱即用的与其它开源框架/库的整合模块，例如与 Spring Cloud、Dubbo、gRPC 的整合。您只需要引入相应的依赖并进行简单的配置即可快速地接入 Sentinel。
完善的 SPI 扩展点：Sentinel 提供简单易用、完善的 SPI 扩展接口。您可以通过实现扩展接口来快速地定制逻辑。例如定制规则管理、适配动态数据源等。

Sentinel 的主要特性：

Sentinel 的开源生态：

Sentinel 分为两个部分:

核心库（Java 客户端）不依赖任何框架/库，能够运行于所有 Java 运行时环境，同时对 Dubbo / Spring Cloud 等框架也有较好的支持。
控制台（Dashboard）基于 Spring Boot 开发，打包后可以直接运行，不需要额外的 Tomcat 等应用容器。

控制台配置

Sentinel 控制台最少应该包含如下功能:

查看机器列表以及健康情况：收集 Sentinel 客户端发送的心跳包，用于判断机器是否在线。
监控 (单机和集群聚合)：通过 Sentinel 客户端暴露的监控 API，定期拉取并且聚合应用监控信息，最终可以实现秒级的实时监控。
规则管理和推送：统一管理推送规则。
鉴权：生产环境中鉴权非常重要。这里每个开发者需要根据自己的实际情况进行定制。

可以直接从 release 页面下载最新版本的控制台 jar 包，启动 Sentinel 控制台需要 JDK 版本为 1.8 及以上版本。。

启动脚本 sentinel.sh：

#!/bin/bash
java -Dsentinel.dashboard.auth.username=admin \
-Dsentinel.dashboard.auth.password=admin \
-Dserver.port=8084 -Dcsp.sentinel.dashboard.server=localhost:8084 \
-Dproject.name=sentinel-dashboard \
-jar sentinel-dashboard-1.6.3.jar &

用户可以通过如下参数进行配置：

-Dsentinel.dashboard.auth.username=admin 用于指定控制台的登录用户名为 admin；
-Dsentinel.dashboard.auth.password=admin 用于指定控制台的登录密码为 admin；如果省略这两个参数，默认用户和密码均为 sentinel；
-Dserver.servlet.session.timeout=7200 用于指定 Spring Boot 服务端 session 的过期时间，如 7200 表示 7200 秒；60m 表示 60 分钟，默认为 30 分钟；

客户端配置

pom.xml 引入以下依赖：

 <!-- https://blog.52itstyle.vip -->
<parent>
     <groupId>org.springframework.boot</groupId>
     <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
     <version>2.1.5.RELEASE</version>
     <relativePath/>
</parent>
<dependencies>
     <dependency>
         <groupId>org.springframework.boot</groupId>
         <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
     </dependency>
     <dependency>
         <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
         <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-sentinel</artifactId>
     </dependency>
</dependencies>
<dependencyManagement>
     <!--注意跟 SpringBoot 保持一致 2.1.x for Spring Boot 2.1.x-->
     <dependencies>
         <dependency>
             <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
             <artifactId>spring-cloud-alibaba-dependencies</artifactId>
             <version>2.1.0.RELEASE</version>
             <type>pom</type>
             <scope>import</scope>
         </dependency>
     </dependencies>
</dependencyManagement>

配置文件：

# 应用名称 https://blog.52itstyle.vip
spring.application.name=blog
spring.cloud.sentinel.transport.port=8720
# 测试请替换为自己的地址
spring.cloud.sentinel.transport.dashboard=116.190.247.112:8084

这里的 spring.cloud.sentinel.transport.port 端口配置会在应用对应的机器上启动一个 Http Server，该 Server 会与 Sentinel 控制台做交互。比如 Sentinel 控制台添加了1个限流规则，会把规则数据 push 给这个 Http Server 接收，Http Server 再将规则注册到 Sentinel 中。

代码配置：

/**
  * 博文 https://blog.52itstyle.vip
  */
@RequestMapping("{id}.shtml")
@SentinelResource("blogView")
public String page(@PathVariable("id") Long id, ModelMap model) {
     try{
         Blog blog = blogService.getById(id);
         String key = "blog_"+id;
         Long views = redisUtil.size(key);
         blog.setViews(views+blog.getViews());
         model.addAttribute("blog",blog);
     } catch (Throwable e) {
         return  "error/404";
     }
     return  "article";
}

@SentinelResource 注解用来标识资源是否被限流、降级。上述例子上该注解的属性 'blogView' 表示资源名。

默认情况，Sentinel 会拦截所有的 Controller 请求，这里标识资源名，是因为所有的文章都会走这个请求，为了方便统计和流控，这里自定义资源标识。

更多注解支持，请参考：Sentinel/wiki/注解支持。

访问客户端项目，随便点击几个页面，然后登录 Sentinel 控制台，如果看到以下界面，说明配置成功。

配置限流，搜索我们刚才配置的资源名称，选择流控功能。

输入阈值参数，为了测试方便，这里直接输入2，连续刷新浏览器，如果后台出现以下错误，并伴随着前台页面无法正常显示说明配置生效。

Caused by: com.alibaba.csp.sentinel.slots.block.flow.FlowException: null

当然，Sentinel 流程功能不仅仅这么简单，还支持集群模式，在终极版十万博文中，我们可以为集群中的节点，设置单机均分，也可以设置一个总体的阈值。

生产环境中使用

Sentinel 核心库目前已可用于生产环境，目前除了阿里巴巴以外，也有多家企业在生产环境中使用它们。

规则管理及推送

原生版本的规则管理通过API 将规则推送至客户端并直接更新到内存中，并不能直接用于生产环境。

不过 Sentinel提供了扩展读数据源ReadableDataSource，规则中心统一推送，客户端通过注册监听器的方式时刻监听变化，比如使用 Nacos、Zookeeper 等配置中心。这种方式有更好的实时性和一致性保证。

监控

Sentinel 会记录资源访问的秒级数据（若没有访问则不进行记录）并保存在本地日志中。Sentinel 控制台可以通过 Sentinel 客户端预留的 HTTP API 从秒级监控日志中拉取监控数据，并进行聚合。

目前 Sentinel 控制台中监控数据聚合后直接存在内存中，未进行持久化，且仅保留最近 5 分钟的监控数据。若需要监控数据持久化的功能，可以自行扩展实现。

注意事项

由于一开始没有认真读文档，把控制台部署到了外网，而客户端在内网启动，导致客户端无法被访问到，实时链路和簇点链路数据无法正常显示。

测试的小伙伴注意了，原始模式下，客户端和控制台必须相互被访问到，客户端会向控制台定时发送心跳请求，控制台会向客户端推送规则、拉取流控数据并聚合。

源码

https://gitee.com/52itstyle/spring-boot-blog

参考

https://github.com/alibaba/Sentinel

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