SpringCloud Alibaba (三)：Sentinel 流量控制元件

阿新 • • 發佈：2020-06-22

SpringCloud Alibaba (三)：Sentinel 流量控制元件

Sentinel 是什麼

隨著微服務的流行，服務和服務之間的穩定性變得越來越重要。Sentinel 是面向分散式服務架構的流量控制元件，主要以流量為切入點，從限流、流量整形、熔斷降級、系統負載保護、熱點防護等多個維度來幫助開發者保障微服務的穩定性。

Sentinel 基本概念

資源

資源是 Sentinel 的關鍵概念。它可以是 Java 應用程式中的任何內容，例如，由應用程式提供的服務，或由應用程式呼叫的其它應用提供的服務，甚至可以是一段程式碼。

只要通過 Sentinel API 定義的程式碼，就是資源，能夠被 Sentinel 保護起來。大部分情況下，可以使用方法簽名，URL，甚至服務名稱作為資源名來標示資源。

規則

圍繞資源的實時狀態設定的規則，可以包括流量控制規則、熔斷降級規則以及系統保護規則。所有規則可以動態實時調整。

規則的種類

Sentinel 的所有規則都可以在記憶體態中動態地查詢及修改，修改之後立即生效。同時 Sentinel 也提供相關 API，供您來定製自己的規則策略。

Sentinel 支援以下幾種規則：流量控制規則、熔斷降級規則、系統保護規則、來源訪問控制規則 和 熱點引數規則。

流量控制規則 (FlowRule)

流量規則的定義0

重要屬性：

Field	說明	預設值
resource	資源名，資源名是限流規則的作用物件
count	限流閾值
grade	限流閾值型別，QPS 或執行緒數模式	QPS 模式
limitApp	流控針對的呼叫來源	`default`，代表不區分呼叫來源
strategy	呼叫關係限流策略：直接、鏈路、關聯	根據資源本身（直接）
controlBehavior	流控效果（直接拒絕 / 排隊等待 / 慢啟動模式），不支援按呼叫關係限流	直接拒絕

同一個資源可以同時有多個限流規則。

通過程式碼定義流量控制規則

理解上面規則的定義之後，我們可以通過呼叫 FlowRuleManager.loadRules() 方法來用硬編碼的方式定義流量控制規則，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);

}

更多詳細內容可以參考流量控制。

熔斷降級規則 (DegradeRule)

熔斷降級規則包含下面幾個重要的屬性：

Field	說明	預設值
resource	資源名，即限流規則的作用物件
count	閾值
grade	熔斷策略，支援秒級 RT/秒級異常比例/分鐘級異常數	秒級平均 RT
timeWindow	降級的時間，單位為 s

同一個資源可以同時有多個降級規則。

理解上面規則的定義之後，我們可以通過呼叫 DegradeRuleManager.loadRules() 方法來用硬編碼的方式定義流量控制規則。

 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);

    }

更多詳情可以參考熔斷降級。

系統保護規則 (SystemRule)

規則包含下面幾個重要的屬性：

Field	說明	預設值
highestSystemLoad	`load1` 閾值，參考值	-1 (不生效)
avgRt	所有入口流量的平均響應時間	-1 (不生效)
maxThread	入口流量的最大併發數	-1 (不生效)
qps	所有入口資源的 QPS	-1 (不生效)
highestCpuUsage	當前系統的 CPU 使用率（0.0-1.0）	-1 (不生效)

理解上面規則的定義之後，我們可以通過呼叫 SystemRuleManager.loadRules() 方法來用硬編碼的方式定義流量控制規則。

private void initSystemProtectionRule() {

  List<SystemRule> rules = new ArrayList<>();

  SystemRule rule = new SystemRule();

  rule.setHighestSystemLoad(10);

  rules.add(rule);

  SystemRuleManager.loadRules(rules);

}

更多詳情可以參考系統自適應保護。

訪問控制規則 (AuthorityRule)

很多時候，我們需要根據呼叫方來限制資源是否通過，這時候可以使用 Sentinel 的訪問控制（黑白名單）的功能。黑白名單根據資源的請求來源（origin）限制資源是否通過，若配置白名單則只有請求來源位於白名單內時才可通過；若配置黑名單則請求來源位於黑名單時不通過，其餘的請求通過。

授權規則，即黑白名單規則（AuthorityRule）非常簡單，主要有以下配置項：

resource：資源名，即限流規則的作用物件
limitApp：對應的黑名單/白名單，不同 origin 用 , 分隔，如 appA,appB
strategy：限制模式，AUTHORITY_WHITE 為白名單模式，AUTHORITY_BLACK 為黑名單模式，預設為白名單模式

更多詳情可以參考來源訪問控制。

熱點規則 (ParamFlowRule)

詳情可以參考熱點引數限流。

Sentinel控制檯

概述

Sentinel 提供一個輕量級的開源控制檯，它提供機器發現以及健康情況管理、監控（單機和叢集），規則管理和推送的功能。另外，鑑權在生產環境中也必不可少。這裡，我們將會詳細講述如何通過簡單的步驟就可以使用這些功能。

接下來，我們將會逐一介紹如何整合 Sentinel 核心庫和 Dashboard，讓它發揮最大的作用。同時我們也在阿里雲上提供企業級的控制檯：AHAS Sentinel 控制檯，您只需要幾個簡單的步驟，就能最直觀地看到控制檯如何實現這些功能。

Sentinel 控制檯包含如下功能:

檢視機器列表以及健康情況：收集 Sentinel 客戶端傳送的心跳包，用於判斷機器是否線上。
監控 (單機和叢集聚合)：通過 Sentinel 客戶端暴露的監控 API，定期拉取並且聚合應用監控資訊，最終可以實現秒級的實時監控。
規則管理和推送：統一管理推送規則。
鑑權：生產環境中鑑權非常重要。這裡每個開發者需要根據自己的實際情況進行定製。

更詳細內容，訪問 https://github.com/alibaba/Sentinel/wiki

啟動Sentinel控制檯

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

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

2.在sentinel-dashboard.jar所在資料夾執行cmd，在cmd裡執行以下啟動命令啟動sentinel-dashboard

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

3.訪問 localhost:8081，進入Sentinel控制檯，預設使用者和密碼都是 sentinel

SpringCloud Alibaba 整合 Sentinel

Sentinel 可以簡單的分為 Sentinel 核心庫和 Dashboard。核心庫不依賴 Dashboard，但是結合 Dashboard 可以取得最好的效果。

我們說的資源，可以是任何東西，服務，服務裡的方法，甚至是一段程式碼。使用 Sentinel 來進行資源保護，主要分為幾個步驟:

定義資源
定義規則
檢驗規則是否生效

先把可能需要保護的資源定義好，之後再配置規則。也可以理解為，只要有了資源，我們就可以在任何時候靈活地定義各種流量控制規則。在編碼的時候，只需要考慮這個程式碼是否需要保護，如果需要保護，就將之定義為一個資源。

定義資源

1. 新增依賴

注意：在整合spring-cloud-starter-alibaba-sentinel和spring-cloud-starter-openfeign時，feign-core的版本要在10.1.0以上，即匯入2.1.0.RELEASE或以上版本的openfeign，否則會報feign.RequestTemplate.path()Ljava/lang/String;異常，因為低版本openfeign的RequestTemplate類裡沒有path方法

<dependency>

    <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>

    <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-sentinel</artifactId>

    <version>2.1.0.RELEASE</version>

</dependency>

2.新增配置

server:

  port: 8080



spring:

  application:

    name: consumer-8080

  cloud:

    nacos:

      discovery:

        server-addr: 192.168.11.132:8848

    sentinel:

      transport:

        dashboard: localhost:8081 # 將服務註冊到sentinel控制檯



feign:

  sentinel:

    enabled: true #開啟feign的sentinel支援



management:

  endpoints:

    web:

      exposure:

        include: "*"

3.在controller需要保護的方法新增 @SentinelResource 註解，把方法定義為資源

@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 用於定義資源，並提供可選的異常處理和 fallback 配置項。 @SentinelResource 註解包含以下屬性：

value：資源名稱，必需項（不能為空）
entryType：entry 型別，可選項（預設為 EntryType.OUT）
blockHandler / blockHandlerClass: blockHandler 對應處理 BlockException 的函式名稱，可選項。blockHandler 函式訪問範圍需要是 public，返回型別需要與原方法相匹配，引數型別需要和原方法相匹配並且最後加一個額外的引數，型別為 BlockException。blockHandler 函式預設需要和原方法在同一個類中。若希望使用其他類的函式，則可以指定 blockHandlerClass 為對應的類的 Class 物件，注意對應的函式必需為 static 函式，否則無法解析。
fallback：fallback 函式名稱，可選項，用於在丟擲異常的時候提供 fallback 處理邏輯。fallback 函式可以針對所有型別的異常（除了 exceptionsToIgnore裡面排除掉的異常型別）進行處理。fallback 函式簽名和位置要求：
- 返回值型別必須與原函式返回值型別一致；
- 方法引數列表需要和原函式一致，或者可以額外多一個 Throwable 型別的引數用於接收對應的異常。
- fallback 函式預設需要和原方法在同一個類中。若希望使用其他類的函式，則可以指定 fallbackClass 為對應的類的 Class 物件，注意對應的函式必需為 static 函式，否則無法解析。
defaultFallback（since 1.6.0）：預設的 fallback 函式名稱，可選項，通常用於通用的 fallback 邏輯（即可以用於很多服務或方法）。預設 fallback 函式可以針對所以型別的異常（除了 exceptionsToIgnore 裡面排除掉的異常型別）進行處理。若同時配置了 fallback 和 defaultFallback，則只有 fallback 會生效。defaultFallback 函式簽名要求：
- 返回值型別必須與原函式返回值型別一致。
- 方法引數列表需要為空，或者可以額外多一個 Throwable 型別的引數用於接收對應的異常。
- defaultFallback 函式預設需要和原方法在同一個類中。若希望使用其他類的函式，則可以指定 fallbackClass 為對應的類的 Class 物件，注意對應的函式必需為 static 函式，否則無法解析。
exceptionsToIgnore（since 1.6.0）：用於指定哪些異常被排除掉，不會計入異常統計中，也不會進入 fallback 邏輯中，而是會原樣丟擲。

blockHandler 和 fallback區別：

blockHandler 函式會在原方法被限流/降級/系統保護的時候呼叫，而 fallback 函式會針對所有型別的異常。

如果一個資源同時對 blockHandler 和 fallback 都進行了配置，除了流量控制規則觸發時丟擲的 BlockException 會進入 blockHandler 處理邏輯，其他規則觸發時都會進入fallback處理邏輯

4.建立EchoServiceBlockHandler類，建立blockHandler 處理邏輯

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 "方法請求降級中";

    }



}

在應用程式裡定義規則

1.在啟動類中定義規則，並加入容器中

@SpringBootApplication

@EnableDiscoveryClient

@EnableFeignClients

public class Consumer8080 {

    public static void main(String[] args) {

        SpringApplication.run(Consumer8080.class, args);

    }



    @Bean

    public SentinelResourceAspect sentinelResourceAspect(){

        return new SentinelResourceAspect();

    }



    //流量控制規則

    @Bean

    public static void initFlowRule(){

        List<FlowRule> rules = new ArrayList<FlowRule>();

        FlowRule flowRule = new FlowRule();

        flowRule.setResource("echo"); //設定資源名，即流量控制規則的作用物件

        flowRule.setCount(2); //設定限流閾值，此為QPS，即每秒最高訪問量

        flowRule.setGrade(RuleConstant.FLOW_GRADE_QPS); //限流閾值型別，QPS或執行緒數

        rules.add(flowRule);

        FlowRuleManager.loadRules(rules);

    }



}

2.訪問測試

訪問 http://localhost:8080/feign/echo/hi ，快速重新整理，觸發流量控制規則，呼叫降級邏輯

在Sentinel控制檯定義規則

在Sentinel控制檯上我們可以簡單、靈活地管理規則以及推送規則，但是要注意的是，在Sentinel控制檯上定義的規則是不會被持久化的，僅在記憶體中生存，當你重啟應用時，在Sentinel控制檯上定義的規則將會丟失（應用程式裡定義的規則在sentinel控制檯上刪除，應用重啟後會重新生效）

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