Spring Cloud Alibaba之Sentinel實現(xiàn)熔斷限流功能

更新時間：2021年04月29日 15:08:52 作者：vchar_fred

這篇文章主要介紹了Spring Cloud Alibaba之Sentinel,這里使用阿里的sentinel來實現(xiàn)熔斷限流功能，本文給大家介紹的非常詳細，對大家的學習或工作具有一定的參考借鑒價值，需要的朋友可以參考下

微服務(wù)中為了防止某個服務(wù)出現(xiàn)問題，導致影響整個服務(wù)集群無法提供服務(wù)的情況，我們在系統(tǒng)訪問量和業(yè)務(wù)量高起來了后非常有必要對服務(wù)進行熔斷限流處理。其中熔斷即服務(wù)發(fā)生異常時能夠更好的處理；限流是限制每個服務(wù)的資源（比如說訪問量）。
spring-cloud中很多使用的是Hystrix組件來進行限流的，現(xiàn)在我們這里使用阿里的sentinel來實現(xiàn)熔斷限流功能。

sentinel簡介

這個在阿里云有企業(yè)級的商用版本應(yīng)用高可用服務(wù) AHAS；現(xiàn)在有免費的入門級可以先體驗下，之后再決定是否使用付費的專業(yè)版或者是自己搭建。

官方文檔地址

Sentinel的github

本文示例代碼

sentinel功能概述

流量控制：將隨機的請求調(diào)整為合適的形狀。即限制請求數(shù)量；
熔斷降級：當檢測到調(diào)用鏈路中某個資源出現(xiàn)不穩(wěn)定的表現(xiàn)，如請求響應(yīng)時間長或者異常比例升高的時候，則對此資源的調(diào)用進行限制，讓請求快速失敗，避免影響到其它的資源而導致級聯(lián)故障。采用的手段：1.并發(fā)線程數(shù)的限制；2.通過響應(yīng)時間進行降級
系統(tǒng)負載保護：Sentinel提供系統(tǒng)維度的自適應(yīng)保護能力。即在系統(tǒng)負載較高時，自動將流量轉(zhuǎn)發(fā)到其它集群中的機器上去，使系統(tǒng)的入口流量和系統(tǒng)的負載達到一個平衡，保護系統(tǒng)能力范圍內(nèi)處理最多的請求。

sentinel和Hystrix的區(qū)別

兩者的原則是一致的，都是當一個資源出現(xiàn)問題時，讓其快速失敗，不波及到其它服務(wù)。
Hystrix采用的是線程池隔離的方式，優(yōu)點是做到了資源之間的隔離，缺點是增加了線程切換的成本
Sentinel采用的是通過并發(fā)線程的數(shù)量和響應(yīng)時間來對資源限制。

Sentinel規(guī)則

Sentinel默認定義如下規(guī)則：

流控規(guī)則

通過QPS或并發(fā)線程數(shù)來做限制，里面的針對來源可以對某個微服務(wù)做限制，默認是都限制。

流控模式：
直接：接口達到限流條件，開啟限流；
關(guān)聯(lián)：當關(guān)聯(lián)的資源達到限流條件時，開啟限流（適合做應(yīng)用讓步）
鏈路：當從某個接口過來的資源達到限流條件時，開啟限流（限制更細致）

關(guān)于配置規(guī)則：可以直接使用url地址來配置，也可以通過自定義名稱來配置（需要在方法上添加@SentinelResource("order")注解才能達到效果，可以重復(fù)）

鏈路限流不生效的問題：由于sentinel基于filter開發(fā)的攔截使用的鏈路收斂的模式，因此需要設(shè)置關(guān)閉鏈路收斂使鏈路收斂能夠生效，

spring:
   cloud:
     sentinel:
       filter:
         # 關(guān)閉鏈路收斂使鏈路收斂能夠生效
         enabled: false

降級規(guī)則

當滿足設(shè)置的條件，對服務(wù)進行降級。

根據(jù)平均響應(yīng)時間：當資源的平均響應(yīng)時間超過閥值（以ms為單位）之后，資源進入準降級狀態(tài)。
如果接下來1秒持續(xù)進入的n個請求的RT都持續(xù)超過這個閥值，則在接下來的時間窗口（單位s）之內(nèi)就會使這個方法進行服務(wù)降級。

注意Sentinel默認的最大時間為4900ms，超過這個時間將被默認設(shè)置為4900ms；可以通過啟動配置 -Dcsp.sentinel.statistic.max.rt=xxx來修改。

異常降級：通過設(shè)置異常數(shù)或者異常比例來進行服務(wù)降級。

熱點規(guī)則

必須使用@SentinelResource("order")注解來做標記，將限流做到參數(shù)級別上去，并且可以配置排除參數(shù)值等于某個值時不做限流。

授權(quán)規(guī)則

通過配置黑白名單來設(shè)置是否允許通過。

自定義來源獲取規(guī)則：

import com.alibaba.csp.sentinel.adapter.servlet.callback.RequestOriginParser;
import org.apache.commons.lang3.StringUtils;
import org.springframework.stereotype.Component;

import javax.servlet.http.HttpServletRequest;

/**
* <p> sentinel自定義授權(quán)來源獲取規(guī)則 </p>
*/
@Component
public class RequestOriginParserDefinition implements RequestOriginParser {

  /**
   * 定義區(qū)分來源的規(guī)則：本質(zhì)上是通過獲取request域中獲取來源標識，然后交給流控應(yīng)用來進行匹配處理
   *
   * @param request request域
   * @return 返回區(qū)分來源的值
   */
  @Override
  public String parseOrigin(HttpServletRequest request) {
      String client = request.getHeader("client");
      if(StringUtils.isNotBlank(client)){
          return "NONE";
      }
      return client;
  }
}

系統(tǒng)規(guī)則

系統(tǒng)保護規(guī)則是從應(yīng)用級別的入口流量進行控制，從單臺機器的總體Load、RT、入口QPS、CPU使用率和線程數(shù)五個維度來監(jiān)控整個應(yīng)用數(shù)據(jù)，讓系統(tǒng)跑到最大吞吐量的同時保證系統(tǒng)穩(wěn)定性。

Load（僅對 Linux/Unix-like 機器生效）：當系統(tǒng) load1 超過閾值，且系統(tǒng)當前的并發(fā)線程數(shù)超過系統(tǒng)容量時才會觸發(fā)系統(tǒng)保護。系統(tǒng)容量由系統(tǒng)的 maxQps * minRt 計算得出。設(shè)定參考值一般是 CPU cores * 2.5。
RT：當單臺機器上所有入口流量的平均 RT 達到閾值即觸發(fā)系統(tǒng)保護，單位是毫秒。
線程數(shù)：當單臺機器上所有入口流量的并發(fā)線程數(shù)達到閾值即觸發(fā)系統(tǒng)保護。
入口 QPS：當單臺機器上所有入口流量的 QPS 達到閾值即觸發(fā)系統(tǒng)保護。
CPU使用率：當單臺機器上所有入口流量的 CPU使用率達到閾值即觸發(fā)系統(tǒng)保護。

sentinel的使用

下面我們通過一些簡單的示例來快速了解sentinel的使用。

安裝控制臺界面工具

在Sentinel的Github上下載安裝包https://github.com/alibaba/Sentinel/releases；就是一個jar包直接使用命令啟動即可。

java -Dserver.port=9080 -Dcsp.sentinel.dashboard.server=localhost:9080 -Dproject.name=sentinel-dashboard -jar sentinel-dashboard.jar

-Dserver.port 是設(shè)置訪問的端口號；
sentinel-dashboard.jar 就是剛剛下載的jar包名稱；
為方便使用可以創(chuàng)建一個bat啟動文件，在里面輸入上面的命令行，后面啟動直接點擊這個bat文件即可。

從 Sentinel 1.6.0 起，Sentinel 控制臺引入基本的登錄功能，默認用戶名和密碼都是 sentinel；啟動成功后瀏覽器輸入http://127.0.0.1:9080 即可訪問控制臺。
注意這個控制臺不是必須接入的，同時只有你的接口方法被訪問過后控制臺里面才會顯示。

服務(wù)中使用

添加如下依賴包

<!--由于我們使用的spring-cloud,因此這里因此 sentinel的集成包來簡化我們的配置 -->
<dependency>
    <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-sentinel</artifactId>
</dependency>
<!--sentinel 對dubbo的支持-->
<dependency>
    <groupId>com.alibaba.csp</groupId>
    <artifactId>sentinel-apache-dubbo-adapter</artifactId>
</dependency>

注意如果沒有使用dubbo那么無需引入sentinel-apache-dubbo-adapter; 比如之前使用的是feign和Hystrix搭配的，只需要將Hystrix的相關(guān)配置和依賴去掉，然后加入sentinel的依賴即可。

代碼中的使用示例1，如果我們只需對相關(guān)的http方法進行限流，直接引入依賴的包即可；下面是我們向?qū)δ硞€方法進行限流，因此使用使用@SentinelResource注解來配置。

@Service
public class SentinelDemoServiceImpl implements SentinelDemoService {

    /**
     * sentinel 熔斷限流示例1
     */
    @SentinelResource(value = "SentinelDemoService#sentinelDemo1", defaultFallback = "sentinelDemo1Fallback")
    @Override
    public String sentinelDemo1() {
        return "sentinel 示例1";
    }

    /**
     * 失敗的時候會調(diào)用此方法
     */
    public String sentinelDemo1Fallback(Throwable t) {
        if (BlockException.isBlockException(t)) {
            return "Blocked by Sentinel: " + t.getClass().getSimpleName();
        }
        return "Oops, failed: " + t.getClass().getCanonicalName();
    }

}

然后在控制臺配置相關(guān)的策略規(guī)則即可。

自定義Sentinel的異常返回

通過實現(xiàn)BlockExceptionHandler接口來自定義異常返回；注意之前的UrlBlockHandler 視乎已經(jīng)在新版中移除了。

@Component
public class SentinelExceptionHandler implements BlockExceptionHandler {

    /**
     * 異常處理
     *
     * @param request  請求
     * @param response 響應(yīng)
     * @param e        BlockException異常接口，包含Sentinel的五個異常
     *                 FlowException  限流異常
     *                 DegradeException  降級異常
     *                 ParamFlowException  參數(shù)限流異常
     *                 AuthorityException  授權(quán)異常
     *                 SystemBlockException  系統(tǒng)負載異常
     * @throws IOException IO異常
     */
    @Override
    public void handle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, BlockException e) throws Exception {
        JSONObject responseData = new JSONObject();
        if (e instanceof FlowException) {
            responseData.put("message", "限流異常");
            responseData.put("code", "C5001");
        } else if (e instanceof DegradeException) {
            responseData.put("message", "降級異常");
            responseData.put("code", "C5002");
        } else if (e instanceof ParamFlowException) {
            responseData.put("message", "參數(shù)限流異常");
            responseData.put("code", "C5003");
        } else if (e instanceof AuthorityException) {
            responseData.put("message", "授權(quán)異常");
            responseData.put("code", "C5004");
        } else if (e instanceof SystemBlockException) {
            responseData.put("message", "系統(tǒng)負載異常");
            responseData.put("code", "C5005");
        }
        response.setContentType("application/json;charset=utf-8");
        response.getWriter().write(responseData.toJSONString());
    }
}

基于文件實現(xiàn)Sentinel規(guī)則的持久化

Sentinel 控制臺通過 API 將規(guī)則推送至客戶端并更新到內(nèi)存中，接著注冊的寫數(shù)據(jù)源會將新的規(guī)則保存到本地的文件中。

編寫一個實現(xiàn)InitFunc接口的類，在里面定義持久化的方式，這里使用文件

public class FilePersistence implements InitFunc {

  @Value("spring.application.name")
  private String applicationName;

  @Override
  public void init() throws Exception {
      String ruleDir = System.getProperty("user.home") + "/sentinel-rules/" + applicationName;
      String flowRulePath = ruleDir + "/flow-rule.json";
      String degradeRulePath = ruleDir + "/degrade-rule.json";
      String systemRulePath = ruleDir + "/system-rule.json";
      String authorityRulePath = ruleDir + "/authority-rule.json";
      String paramFlowRulePath = ruleDir + "/param-flow-rule.json";

      this.mkdirIfNotExits(ruleDir);
      this.createFileIfNotExits(flowRulePath);
      this.createFileIfNotExits(degradeRulePath);
      this.createFileIfNotExits(systemRulePath);
      this.createFileIfNotExits(authorityRulePath);
      this.createFileIfNotExits(paramFlowRulePath);

      // 流控規(guī)則
      ReadableDataSource<String, List<FlowRule>> flowRuleRDS = new FileRefreshableDataSource<>(
              flowRulePath,
              flowRuleListParser
      );
      FlowRuleManager.register2Property(flowRuleRDS.getProperty());
      WritableDataSource<List<FlowRule>> flowRuleWDS = new FileWritableDataSource<>(
              flowRulePath,
              this::encodeJson
      );
      WritableDataSourceRegistry.registerFlowDataSource(flowRuleWDS);

      // 降級規(guī)則
      ReadableDataSource<String, List<DegradeRule>> degradeRuleRDS = new FileRefreshableDataSource<>(
              degradeRulePath,
              degradeRuleListParser
      );
      DegradeRuleManager.register2Property(degradeRuleRDS.getProperty());
      WritableDataSource<List<DegradeRule>> degradeRuleWDS = new FileWritableDataSource<>(
              degradeRulePath,
              this::encodeJson
      );
      WritableDataSourceRegistry.registerDegradeDataSource(degradeRuleWDS);

      // 系統(tǒng)規(guī)則
      ReadableDataSource<String, List<SystemRule>> systemRuleRDS = new FileRefreshableDataSource<>(
              systemRulePath,
              systemRuleListParser
      );
      SystemRuleManager.register2Property(systemRuleRDS.getProperty());
      WritableDataSource<List<SystemRule>> systemRuleWDS = new FileWritableDataSource<>(
              systemRulePath,
              this::encodeJson
      );
      WritableDataSourceRegistry.registerSystemDataSource(systemRuleWDS);

      // 授權(quán)規(guī)則
      ReadableDataSource<String, List<AuthorityRule>> authorityRuleRDS = new FileRefreshableDataSource<>(
              authorityRulePath,
              authorityRuleListParser
      );
      AuthorityRuleManager.register2Property(authorityRuleRDS.getProperty());
      WritableDataSource<List<AuthorityRule>> authorityRuleWDS = new FileWritableDataSource<>(
              authorityRulePath,
              this::encodeJson
      );
      WritableDataSourceRegistry.registerAuthorityDataSource(authorityRuleWDS);

      // 熱點參數(shù)規(guī)則
      ReadableDataSource<String, List<ParamFlowRule>> paramFlowRuleRDS = new FileRefreshableDataSource<>(
              paramFlowRulePath,
              paramFlowRuleListParser
      );
      ParamFlowRuleManager.register2Property(paramFlowRuleRDS.getProperty());
      WritableDataSource<List<ParamFlowRule>> paramFlowRuleWDS = new FileWritableDataSource<>(
              paramFlowRulePath,
              this::encodeJson
      );
      ModifyParamFlowRulesCommandHandler.setWritableDataSource(paramFlowRuleWDS);
  }

  private Converter<String, List<FlowRule>> flowRuleListParser = source -> JSON.parseObject(
          source,
          new TypeReference<List<FlowRule>>() {
          }
  );
  private Converter<String, List<DegradeRule>> degradeRuleListParser = source -> JSON.parseObject(
          source,
          new TypeReference<List<DegradeRule>>() {
          }
  );
  private Converter<String, List<SystemRule>> systemRuleListParser = source -> JSON.parseObject(
          source,
          new TypeReference<List<SystemRule>>() {
          }
  );

  private Converter<String, List<AuthorityRule>> authorityRuleListParser = source -> JSON.parseObject(
          source,
          new TypeReference<List<AuthorityRule>>() {
          }
  );

  private Converter<String, List<ParamFlowRule>> paramFlowRuleListParser = source -> JSON.parseObject(
          source,
          new TypeReference<List<ParamFlowRule>>() {
          }
  );

  private void mkdirIfNotExits(String filePath) throws IOException {
      File file = new File(filePath);
      if (!file.exists()) {
          file.mkdirs();
      }
  }

  private void createFileIfNotExits(String filePath) throws IOException {
      File file = new File(filePath);
      if (!file.exists()) {
          file.createNewFile();
      }
  }

  private <T> String encodeJson(T t) {
      return JSON.toJSONString(t);
  }
}

在resources下創(chuàng)建配置目錄META-INF/services,然后添加文件 com.alibaba.csp.sentinel.init.InitFunc；在文件中添加上面寫的配置類的全路徑top.vchar.order.config.FilePersistence

使用Nacos實現(xiàn)動態(tài)規(guī)則配置

動態(tài)規(guī)則擴展文檔

添加如下依賴

<dependency>
    <groupId>com.alibaba.csp</groupId>
    <artifactId>sentinel-datasource-nacos</artifactId>
</dependency>

添加如下配置（具體可以參考SentinelProperties 配置類）：

spring:
  cloud:
    sentinel:
      datasource:
        flow:
          # 配置nacos的
          nacos:
            rule-type: FLOW
            server-addr: 127.0.0.1:8848
            namespace: public
            groupId: "DEFAULT_GROUP"
            dataId: dubbo-customer-demo-sentinel.rule
            username: nacos
            password: 123456

然后在nacos中創(chuàng)建一個配置文件 dubbo-customer-demo-sentinel.rule，類型為text; 具體配置參數(shù)見官網(wǎng)說明；下面是一個示例：

[
    {
        "resource": "SentinelDemoService#sentinelDemo2",
        "count": 0,
        "grade": 1,
        "limitApp":"default",
        "strategy":0,
        "controlBehavior":0,
        "clusterMode":false
    }
]

實際使用不建議這樣做，還是建議使用控制臺的方式；因為使用官方提供的集成方式時，nacos的時候會瘋狂的拉取數(shù)據(jù)，同時只支持一個規(guī)則的配置；因此要么自己去基于nacos實現(xiàn)，要么使用控制臺的方式；
且配置項很多，因此還是建議使用控制臺的方式來實現(xiàn)，或者是對接其rest api接口，在實際操作中還是建議使用界面化的操作。

關(guān)于熔斷降級是如何實現(xiàn)自動調(diào)用我們配置的Fallback方法

sentinel使用了spring的AOP切面編程功能攔截有@SentinelResource注解的類，具體查看com.alibaba.csp.sentinel.annotation.aspectj.SentinelResourceAspect類，在執(zhí)行實際的方法時使用try-catch進行異常捕獲，
如果異常是BlockException的時候會調(diào)用handleBlockException方法（注意我們也可以配置自己自定義的異常也走這個方法），通過反射執(zhí)行配置的Fallback方法。

到此這篇關(guān)于Spring Cloud Alibaba之Sentinel的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Spring Cloud Alibaba內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

您可能感興趣的文章: