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SpringCloud Alibaba (三):Sentinel 流量控制组件

开发技术 开发技术 2周前 (06-22) 15次浏览

SpringCloud Alibaba (三):Sentinel 流量控制组件

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 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,从限流、流量整形、熔断降级、系统负载保护、热点防护等多个维度来帮助开发者保障微服务的稳定性。

Sentinel 基本概念

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。

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

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。

 

规则的种类

Sentinel 的所有规则都可以在内存态中动态地查询及修改,修改之后立即生效。同时 Sentinel 也提供相关 API,供您来定制自己的规则策略。

Sentinel 支持以下几种规则:流量控制规则熔断降级规则系统保护规则来源访问控制规则热点参数规则

流量控制规则 (FlowRule)

流量规则的定义0

重要属性:

Field 说明 默认值
resource 资源名,资源名是限流规则的作用对象  
count 限流阈值  
grade 限流阈值类型,QPS 或线程数模式 QPS 模式
limitApp 流控针对的调用来源 default,代表不区分调用来源
strategy 调用关系限流策略:直接、链路、关联 根据资源本身(直接)
controlBehavior 流控效果(直接拒绝 / 排队等待 / 慢启动模式),不支持按调用关系限流 直接拒绝

同一个资源可以同时有多个限流规则。

通过代码定义流量控制规则

理解上面规则的定义之后,我们可以通过调用 FlowRuleManager.loadRules() 方法来用硬编码的方式定义流量控制规则,比如:

private static void initFlowQpsRule() {
    List<FlowRule> rules = new ArrayList<>();
    FlowRule rule1 = new FlowRule();
    rule1.setResource(resource);
    // Set max qps to 20
    rule1.setCount(20);
    rule1.setGrade(RuleConstant.FLOW_GRADE_QPS);
    rule1.setLimitApp("default");
    rules.add(rule1);
    FlowRuleManager.loadRules(rules);
}

更多详细内容可以参考 流量控制

熔断降级规则 (DegradeRule)

熔断降级规则包含下面几个重要的属性:

Field 说明 默认值
resource 资源名,即限流规则的作用对象  
count 阈值  
grade 熔断策略,支持秒级 RT/秒级异常比例/分钟级异常数 秒级平均 RT
timeWindow 降级的时间,单位为 s  

同一个资源可以同时有多个降级规则。

理解上面规则的定义之后,我们可以通过调用 DegradeRuleManager.loadRules() 方法来用硬编码的方式定义流量控制规则。

 private static void initDegradeRule() {
        List<DegradeRule> rules = new ArrayList<>();
        DegradeRule rule = new DegradeRule();
        rule.setResource(KEY);
        // set threshold rt, 10 ms
        rule.setCount(10);
        rule.setGrade(RuleConstant.DEGRADE_GRADE_RT);
        rule.setTimeWindow(10);
        rules.add(rule);
        DegradeRuleManager.loadRules(rules);
    }

更多详情可以参考 熔断降级

系统保护规则 (SystemRule)

规则包含下面几个重要的属性:

Field 说明 默认值
highestSystemLoad load1 阈值,参考值 -1 (不生效)
avgRt 所有入口流量的平均响应时间 -1 (不生效)
maxThread 入口流量的最大并发 -1 (不生效)
qps 所有入口资源的 QPS -1 (不生效)
highestCpuUsage 当前系统的 CPU 使用率(0.0-1.0) -1 (不生效)

理解上面规则的定义之后,我们可以通过调用 SystemRuleManager.loadRules() 方法来用硬编码的方式定义流量控制规则。

private void initSystemProtectionRule() {
  List<SystemRule> rules = new ArrayList<>();
  SystemRule rule = new SystemRule();
  rule.setHighestSystemLoad(10);
  rules.add(rule);
  SystemRuleManager.loadRules(rules);
}

更多详情可以参考 系统自适应保护

访问控制规则 (AuthorityRule)

很多时候,我们需要根据调用方来限制资源是否通过,这时候可以使用 Sentinel 的访问控制(黑白名单)的功能。黑白名单根据资源的请求来源(origin)限制资源是否通过,若配置白名单则只有请求来源位于白名单内时才可通过;若配置黑名单则请求来源位于黑名单时不通过,其余的请求通过。

授权规则,即黑白名单规则(AuthorityRule)非常简单,主要有以下配置项:

  • resource:资源名,即限流规则的作用对象

  • limitApp:对应的黑名单/白名单,不同 origin 用 , 分隔,如 appA,appB

  • strategy:限制模式,AUTHORITY_WHITE 为白名单模式,AUTHORITY_BLACK 为黑名单模式,默认为白名单模式

更多详情可以参考 来源访问控制

热点规则 (ParamFlowRule)

详情可以参考 热点参数限流

 

Sentinel控制台

概述

Sentinel 提供一个轻量级的开源控制台,它提供机器发现以及健康情况管理、监控(单机和集群),规则管理和推送的功能。另外,鉴权在生产环境中也必不可少。这里,我们将会详细讲述如何通过简单的步骤就可以使用这些功能。

接下来,我们将会逐一介绍如何整合 Sentinel 核心库和 Dashboard,让它发挥最大的作用。同时我们也在阿里云上提供企业级的控制台:AHAS Sentinel 控制台,您只需要几个简单的步骤,就能最直观地看到控制台如何实现这些功能。

Sentinel 控制台包含如下功能:

  • 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。

更详细内容,访问 https://github.com/alibaba/Sentinel/wiki

启动Sentinel控制台

1.在Sentinel的github上下载 sentinel-dashboard.jar

https://github.com/alibaba/Sentinel/releases

2.在sentinel-dashboard.jar所在文件夹运行cmd,在cmd里运行以下启动命令启动sentinel-dashboard

java -Dserver.port=8081 -Dcsp.sentinel.dashboard.server=localhost:8081 -Dproject.name=sentinel-dashboard -jar sentinel-dashboard-1.7.2.jar

3.访问 localhost:8081,进入Sentinel控制台,默认用户和密码都是 sentinel

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SpringCloud Alibaba 整合 Sentinel

Sentinel 可以简单的分为 Sentinel 核心库和 Dashboard。核心库不依赖 Dashboard,但是结合 Dashboard 可以取得最好的效果。

我们说的资源,可以是任何东西,服务,服务里的方法,甚至是一段代码。使用 Sentinel 来进行资源保护,主要分为几个步骤:

  1. 定义资源

  2. 定义规则

  3. 检验规则是否生效

先把可能需要保护的资源定义好,之后再配置规则。也可以理解为,只要有了资源,我们就可以在任何时候灵活地定义各种流量控制规则。在编码的时候,只需要考虑这个代码是否需要保护,如果需要保护,就将之定义为一个资源。

定义资源

1. 添加依赖

注意:在整合spring-cloud-starter-alibaba-sentinelspring-cloud-starter-openfeign时,feign-core的版本要在10.1.0以上,即导入2.1.0.RELEASE或以上版本的openfeign,否则会报feign.RequestTemplate.path()Ljava/lang/String;异常,因为低版本openfeign的RequestTemplate类里没有path方法

<dependency>
    <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-sentinel</artifactId>
    <version>2.1.0.RELEASE</version>
</dependency>
2.添加配置
server:
  port: 8080
​
spring:
  application:
    name: consumer-8080
  cloud:
    nacos:
      discovery:
        server-addr: 192.168.11.132:8848
    sentinel:
      transport:
        dashboard: localhost:8081 # 将服务注册到sentinel控制台
​
feign:
  sentinel:
    enabled: true #开启feign的sentinel支持
​
management:
  endpoints:
    web:
      exposure:
        include: "*"
3.在controller需要保护的方法添加 @SentinelResource 注解,把方法定义为资源
@RestController
public class FeignController {
​
    @Autowired
    private EchoService echoService;
    
    @SentinelResource(value = "echo", blockHandler = "echoBlockHandler", blockHandlerClass = EchoServiceBlockHandler.class)
    @GetMapping("/feign/echo/{string}")
    public String echo(@PathVariable("string")String string){
        return echoService.echo(string);
    }
​
}

@SentinelResource 用于定义资源,并提供可选的异常处理和 fallback 配置项。 @SentinelResource 注解包含以下属性:

  • value:资源名称,必需项(不能为空)

  • entryType:entry 类型,可选项(默认为 EntryType.OUT

  • blockHandler / blockHandlerClass: blockHandler 对应处理 BlockException 的函数名称,可选项。blockHandler 函数访问范围需要是 public,返回类型需要与原方法相匹配,参数类型需要和原方法相匹配并且最后加一个额外的参数,类型为 BlockException。blockHandler 函数默认需要和原方法在同一个类中。若希望使用其他类的函数,则可以指定 blockHandlerClass 为对应的类的 Class 对象,注意对应的函数必需为 static 函数,否则无法解析。

  • fallback:fallback 函数名称,可选项,用于在抛出异常的时候提供 fallback 处理逻辑。fallback 函数可以针对所有类型的异常(除了 exceptionsToIgnore里面排除掉的异常类型)进行处理。fallback 函数签名和位置要求:

    • 返回值类型必须与原函数返回值类型一致;

    • 方法参数列表需要和原函数一致,或者可以额外多一个 Throwable 类型的参数用于接收对应的异常。

    • fallback 函数默认需要和原方法在同一个类中。若希望使用其他类的函数,则可以指定 fallbackClass 为对应的类的 Class 对象,注意对应的函数必需为 static 函数,否则无法解析。

  • defaultFallback(since 1.6.0):默认的 fallback 函数名称,可选项,通常用于通用的 fallback 逻辑(即可以用于很多服务或方法)。默认 fallback 函数可以针对所以类型的异常(除了 exceptionsToIgnore 里面排除掉的异常类型)进行处理。若同时配置了 fallback 和 defaultFallback,则只有 fallback 会生效。defaultFallback 函数签名要求:

    • 返回值类型必须与原函数返回值类型一致。

    • 方法参数列表需要为空,或者可以额外多一个 Throwable 类型的参数用于接收对应的异常。

    • defaultFallback 函数默认需要和原方法在同一个类中。若希望使用其他类的函数,则可以指定 fallbackClass 为对应的类的 Class 对象,注意对应的函数必需为 static 函数,否则无法解析。

  • exceptionsToIgnore(since 1.6.0):用于指定哪些异常被排除掉,不会计入异常统计中,也不会进入 fallback 逻辑中,而是会原样抛出。

blockHandler 和 fallback区别

blockHandler 函数会在原方法被限流/降级/系统保护的时候调用,而 fallback 函数会针对所有类型的异常。

如果一个资源同时对 blockHandler 和 fallback 都进行了配置,除了流量控制规则触发时抛出的 BlockException 会进入 blockHandler 处理逻辑,其他规则触发时都会进入fallback处理逻辑

4.创建EchoServiceBlockHandler类,建立blockHandler 处理逻辑
public class EchoServiceBlockHandler {
​
    private final static Logger logger = LoggerFactory.getLogger(EchoServiceBlockHandler.class);
​
    public static String echoBlockHandler(String string, BlockException e){
        logger.error("error: "+e);
        return "方法请求降级中";
    }
​
}

在应用程序里定义规则

1.在启动类中定义规则,并加入容器中
@SpringBootApplication
@EnableDiscoveryClient
@EnableFeignClients
public class Consumer8080 {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(Consumer8080.class, args);
    }
​
    @Bean
    public SentinelResourceAspect sentinelResourceAspect(){
        return new SentinelResourceAspect();
    }
​
    //流量控制规则
    @Bean
    public static void initFlowRule(){
        List<FlowRule> rules = new ArrayList<FlowRule>();
        FlowRule flowRule = new FlowRule();
        flowRule.setResource("echo"); //设置资源名,即流量控制规则的作用对象
        flowRule.setCount(2); //设置限流阈值,此为QPS,即每秒最高访问量
        flowRule.setGrade(RuleConstant.FLOW_GRADE_QPS); //限流阈值类型,QPS或线程数
        rules.add(flowRule);
        FlowRuleManager.loadRules(rules);
    }
​
}
2.访问测试

访问 http://localhost:8080/feign/echo/hi ,快速刷新,触发流量控制规则,调用降级逻辑

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在Sentinel控制台定义规则

在Sentinel控制台上我们可以简单、灵活地管理规则以及推送规则,但是要注意的是,在Sentinel控制台上定义的规则是不会被持久化的,仅在内存中生存,当你重启应用时,在Sentinel控制台上定义的规则将会丢失(应用程序里定义的规则在sentinel控制台上删除,应用重启后会重新生效)

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