【SpringCloud Alibaba】（七）学习 Sentinel 核心技术与配置规则（上）

逃离我推掉我的手 2023-10-14 09:17 42阅读 0赞

在之前的文章中，我们实现了用户微服务、商品微服务和订单微服务  
之间的远程调用，并且实现了服务调用的负载均衡。也基于阿里开源的Sentinel实现了服务的限流与容错。

今天，就和大家一起来聊聊Sentinel的核心技术与配置规则。

## 1. Sentinel 核心功能 ##

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。

所以，Sentinel 的核心功能包括：**流量控制、熔断降级、系统负载保护**

### 1.1 流量控制 ###

在高并发、大流量场景下，进入系统的流量如果不加控制的话，系统就很有可能会被流量压垮。所以，在流量正式进入系统之前，需要对流量进行控制，以便使流量均匀、可控的方式进入系统。

Sentinel 作为一个非常出色的容错组件，能够将不可控的流量经过处理转化成均匀、可控的流量

### 1.2 熔断降级 ###

如果检测到系统中的某个调用链路中某个节点出现故障，比如请求超时、服务宕机或者异常比超出一定阈值时，就会对出现故障的节点的调用频率进行限制，甚至不调用出现故障的节点，让请求能够快速失败并返回，以最大程度避免影响到其他节点的服务而导致系统的级联故障。

Sentinel 主要通过 **限制并发线程数和响应时间** 对资源的访问进行降级

**限制并发线程数进行降级**

Sentinel 可以通过限制服务节点的并发线程数量，来减少对其他服务节点的影响。例如，当某个服务节点出现故障，例如：响应时间变长，或者直接宕机。此时，对服务的直接影响就是会造成请求线程数的不断堆积。如果这些堆积的线程数达到一定的数量后，对当前服务节点的后续请求就会被拒绝，等到堆积的线程完成任务后再开始继续接收新的请求

**通过响应时间进行降级**

Sentinel 除了可以通过限制并发线程数进行降级外，也能够通过响应时间进行降级。如果依赖的服务出现响应时间过长的情况，则所有对该服务的请求都会被拒绝，直到过了指定的时间窗口之后才能再次访问该服务

### 1.3 系统负载保护 ###

Sentinel 提供了系统维度的自适应保护能力。当系统的压力和负载比较高的时候，如果还持续让大量的请求进入系统，此时就有可能将系统压垮，进而导致系统宕机。

Sentinel 会在集群环境下，将本应服务器 A 承载的流量转发到其他服务器上，比如转发到服务器B上。如果此时服务器 B 也处于高负载的状态，则 Sentinel 会提供相应的保护机制，让系统的入口流量和系统的整体负载达到平衡，让系统整体可用，并且能够最大限度的处理请求

## 2. Sentinel 核心规则 ##

Sentinel 的核心规则包括 **流控规则、熔断规则、热点规则、授权规则和系统规则**。每种规则的配置方式不同。

接下来，就详细介绍下 Sentinel 中的每种规则的作用与效果

### 2.1 流控规则 ###

Sentinel 能够对流量进行控制，主要是监控应用的 **QPS 流量或者并发线程数**等指标，如果达到指定的阈值时，就会被流量进行控制，以避免服务被瞬时的高并发流量击垮，保证服务的高可靠性

#### 2.1.1 簇点链路规则 ####

1、点击簇点链路菜单，可以看到之前访问过的接口，如下所示：

![在这里插入图片描述][08fb3903a1e04b6ca24cc0acbeac8d33.png]  
2、点击右侧的流控按钮，会弹出新增流控规则的提示框，如下所示：

![在这里插入图片描述][85b50db889f14b949369556171177aaa.png]  
这里，每个配置项的说明如下所示：

*  资源名：资源的唯一名称，默认就是请求的接口路径，可以自行修改，但是要保证唯一。
 *  针对来源：具体针对某个微服务进行限流，默认值为 default，表示不区分来源，全部限流。
 *  阈值类型：QPS 表示通过 QPS 进行限流，并发线程数表示通过并发线程数限流。
 *  单机阈值：与阈值类型组合使用。如果阈值类型选择的是 QPS，表示当调用接口的 QPS 达到阈值时，进行限流操作。如果阈值类型选择的是并发线程数，则表示当调用接口的并发线程数达到阈值时，进行限流操作。
 *  是否集群：选中则表示集群环境，不选中则表示非集群环境

#### 2.1.2 配置简单限流 ####

这里，针对 `http://localhost:8080/order/test_sentinel` 接口进行简单的配置，在新增流控规则里阈值类型选择 QPS，单机阈值输入 3，表示每秒钟的请求量如果超过 3，则会触发 Sentinel 的限流操作

![在这里插入图片描述][80a5d2251785427182449a9f4f3b3c76.png]

点击新增按钮后，会为 `http://localhost:8080/order/test_sentinel` 接口新增一条限流规则，如下所示：

![在这里插入图片描述][75fbfb71e4114e7cac2091e1f803bf2e.png]

接下来，在浏览器上快速刷新 `http://localhost:8080/order/test_sentinel` 接口，当每秒钟的刷新频率超过 3 次时，会出现如下所示的提示信息：

![在这里插入图片描述][4241058e09db4eeabfe9a6561a8b4ce1.png]

#### 2.1.3 配置流控模式 ####

点击 `http://localhost:8080/order/test_sentinel` 接口流控规则后面的编辑按钮，打开编辑流控规则弹出框（如果是首次配置的话，就是新增流控规则弹出框），点击高级选项配置  
![在这里插入图片描述][6073882e2ef34c31a5792d370e9518b1.png]  
会显示出如下所示的界面：

![在这里插入图片描述][fd2f96554f4449cc8abeec6de7681929.png]  
可以看到，Sentinel 主要提供了三种流控模式，分别为**直接、关联和链路**：

*  直接：默认的流控模式，当接口达到限流条件时，直接开启限流功能。
 *  关联：当关联的资源达到限流条件时，开启限流功能。
 *  链路：当从某个接口请求过来的资源达到限流条件时，开启限流功能

##### 2.1.3.1 演示直接流控模式 #####

Sentinel 默认就是使用的直接流控模式，我们之前在订单微服务中集成的就是 Sentinel的直接流控模式。

在本文的**流控规则-配置简单限流**中，也是使用的直接流控模式，这里不再赘述

##### 2.1.3.2 演示关联流控模式 #####

1、在订单微服务的 iOrderController 类中新增 `/test_sentinel2` 接口，如下所示：

2、在浏览器上访问下 `http://localhost:8080/order/test_sentinel2` 接口，以便使 Sentinel 检测到此接口

3、回到为 `http://localhost:8080/order/test_sentinel` 接口配置流控规则的页面，如下所示：

![在这里插入图片描述][bb7dad72c6744de78ada941f54e0bca7.png]

4、在流控模式中选择**关联**，在关联资源中输入 `/test_sentinel2` ，如下所示

![在这里插入图片描述][683c97c20f9c4ed4bd14ff37eec28233.png]  
点击保存按钮保存配置。

5、打开JMeter，对 `http://localhost:8080/order/test_sentinel2` 接口进行测试，使其每秒钟的访问次数大于 3，JMeter的具体配置如下所示：

![在这里插入图片描述][085a3850af53443ea27af80ee65897f2.png]  
在线程组中配置每秒访问 4 次

![在这里插入图片描述][026390680a344f93a5cd2db76319d87c.png]  
6、在浏览器上刷新 `http://localhost:8080/order/test_sentinel` 接口，发现已经触发了 Sentinel 的限流功能：

![在这里插入图片描述][874aca5d4a36412e8453d7f07fbbfa02.png]  
至此，关联流控模式演示完毕

##### 2.1.3.3 演示链路流控模式 #####

1、在订单微服务 `com.zzc.service` 包下新增 `SentinelService` 接口、`SentinelServiceImpl`。如下所示：

@Service
    public class SentinelServiceImpl implements SentinelService {
        
    
        @Override
        @SentinelResource("sendMessage")
        public void sendMessage() {
        
            System.out.println("测试Sentinel的链路流控模式");
        }
    }

我们在 `sendMessage()`方法上使用了 `@SentinelResource` 注解。`@SentinelResource` 注解会在后续文章中介绍，这里不再赘述。

2、在订单微服务 `com.zzc.controller` 包下新增 `SentinelController`。如下所示：

@Slf4j
    @RestController
    public class SentinelController {
        
    
        @Autowired
        private SentinelService sentinelService;
    
        @GetMapping(value = "/request_sentinel1")
        public String requestSentinel1(){
        
            log.info("测试Sentinel1");
            sentinelService.sendMessage();
            return "sentinel1";
        }
    
        @GetMapping(value = "/request_sentinel2")
        public String requestSentinel2(){
        
            log.info("测试Sentinel2");
            sentinelService.sendMessage();
            return "sentinel2";
        }
    
    }

3、修改是 shop-springcloud-alibaba 父工程的 pom.xml 配置。升级SpringCloud Alibaba 的依赖版本到 2.2.7.RELEASE，升级 SpringCloud 版本到 Hoxton.SR12，并且加入 SpringBoot 的管理依赖。修改后的配置文件如下所示：

<properties>
        <java.version>1.8</java.version>
        <project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding>
        <spring-cloud.version>Hoxton.SR12</spring-cloud.version>
        <spring-cloud-alibaba.version>2.2.7.RELEASE</spring-cloud-alibaba.version>
        <spring.boot.version>2.3.12.RELEASE</spring.boot.version>
        <logback.version>1.1.7</logback.version>
        <slf4j.version>1.7.21</slf4j.version>
        <common.logging>1.2</common.logging>
        <fastjson.version>1.2.51</fastjson.version>
        <mybatis.version>3.4.6</mybatis.version>
        <mybatis.plus.version>3.4.1</mybatis.plus.version>
        <mysql.jdbc.version>8.0.19</mysql.jdbc.version>
        <druid.version>1.1.10</druid.version>
    </properties>
    
    <dependencyManagement>
        <dependencies>
            <dependency>
                <groupId>org.springframework.boot</groupId>
                <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
                <version>${spring.boot.version}</version>
                <type>pom</type>
                <scope>import</scope>
            </dependency>
            <dependency>
                <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
                <artifactId>spring-cloud-dependencies</artifactId>
                <version>${spring-cloud.version}</version>
                <type>pom</type>
                <scope>import</scope>
            </dependency>
            <dependency>
                <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
                <artifactId>spring-cloud-alibaba-dependencies</artifactId>
                <version>${spring-cloud-alibaba.version}</version>
                <type>pom</type>
                <scope>import</scope>
            </dependency>
        </dependencies>
    </dependencyManagement>

4、升级 Nacos，将 Nacos 注册中心由 1.4.3 版本升级为 2.1.0 版本，并进入Nacos 的 bin 目录启动 Nacos

5、在订单微服务的 application.yml 文件中新增链路配置，如下所示：

spring:
      cloud:
        sentinel:
          web-context-unify: false

7、在浏览器中分别访问 `http://localhost:8080/order/request_sentinel1` 和  
`http://localhost:8080/order/request_sentinel2` ，查看 Sentinel 中的簇点链路，如下所示：

![在这里插入图片描述][f7906b045cfe49eb9c51121dc1ef64d7.png]  
8、点击sendMessage后面的流控按钮，如下所示：

![在这里插入图片描述][cafbbee1975e445890b75e8bd5b0e9c4.png]

9、在弹出的新增流控规则编辑框中阈值类型选择 QPS，单机阈值输入 3，在打开的高级选项中的流控模式选择链路，入口资源输入 `/request_sentinel1`，如下所示：

![在这里插入图片描述][b679d4948f8e40c68889654ef5315e3d.png]

点击新增按钮保存配置。

此时，如果是通过 `http://localhost:8080/order/request_sentinel1` 接口调用 `com.zzc.service.SentinelService#sendMessage()` 方法时，如果调用的频率每秒钟超过 3 次，就会触发 Sentinel 的限流操作；

而通过`http://localhost:8080/order/request_sentinel2` 接口调用  
`com.zzc.service.SentinelService#sendMessage()` 方法时，则不受限制

10、在浏览器中不断访问 `http://localhost:8080/order/request_sentinel1` ，使得每秒的访问次数超过 3，则会触发 Sentinel 的限流操作，如下所示：

![在 这里插入图片描述][f6767d33ea144959b2392870f6217a51.png]

访问 `http://localhost:8080/order/request_sentinel2` 接口则不会被限流。

至此，链路流控模式演示完毕

#### 附加说明 ####

在流控规则的高级选项中还有三个流控效果，如下所示:

![在这里插入图片描述][363e13f4f53949349b005233ecbf28f4.png]  
接下来，就对这三个选项进行简单的说明：

*  **快速失败**：会直接失败，抛出异常，期间不会做任何其他的处理操作
 *  **Warm Up**：从开始阈值到最大 QPS 阈值会有一个缓冲，可以设置一个预热时长，这个选项比较适合突发瞬时高并发流量的场景，能够将突发的高并发流量转换为均匀、缓慢增长的场景
 *  **排队等待**：能够使请求均匀的通过，单机的阈值为每秒通过的请求数量，其余的请求会排队等待。另外，还会设置一个超时时间，当请求超过超时时间未处理时，会被丢弃

### 2.2 熔断规则 ###

降级规则一般情况下，指的是满足某些条件时，对服务进行降级操作。

Sentinel 主要提供了三个熔断策略，分别为：**慢调用比例、异常比例和异常数**  
![在这里插入图片描述][4409c0990cde42e1a5bda879fcc5e262.png]

#### 2.2.1 演示基于慢调用比例熔断 ####

1、首先在浏览器中访问 `http://localhost:8080/order/request_sentinel2` ，在 Sentinel 的簇点链路里找到 `/request_sentinel2`

![在这里插入图片描述][cb2dc7b872c6496ca36df80789568185.png]

2、点击熔断按钮，进入熔断规则配置框，按照如下方式进行配置：

![在这里插入图片描述][c748c104d98844d7887bc79ac40eb5fd.png]

上述配置表示最大响应时长为 1ms，比例阈值达到 0.1 时，会触发熔断操作，并且熔断的时长为2s，最小请求数为 5，统计的时长为 1000ms

3、点击新增按钮后，不断在浏览器中刷新`http://localhost:8080/order/request_sentinel2` ，会发现触发了 Sentinel 的熔断操作，如下所示：

![在这里插入图片描述][b11f30745b61418a9d91b6afd31ec372.png]

#### 2.2.2 演示基于异常比例熔断 ####

1、在订单微服务的 `com.zzc.controller.SentinelController` 类中定义一个成员变量 count，用来记录访问计数，同时，新增一个 `requestSentinel4()` 方法用来测试基于异常比例的熔断，如下所示：

private int count;
    
    @GetMapping(value = "/request_sentinel4")
    @SentinelResource("request_sentinel4")
    public String requestSentinel4(){
        
        log.info("测试Sentinel4");
        count++;
        //模拟异常，比例为50%
        if (count % 2 == 0){
        
            throw new RuntimeException("演示基于异常比例熔断");
        }
        return "sentinel4";
    }

2、首先在浏览器中访问 `http://localhost:8080/order/request_sentinel4` ，在 Sentinel 的簇点链路里找到 `/request_sentinel4`

3、点击熔断按钮，进入熔断规则配置框，按照如下方式进行配置：

![3b804b395d514901bdc4ac76c47a57cc.png][]  
在 `com.zzc.controller.SentinelController#requestSentinel4()` 方法中，设置的异常比例为 50%，这里在 Sentinel 的比例阈值中设置的异常比例为 0.3，也就是 30%，所以，在访问 `http://localhost:8080/order/request_sentinel4` 接口时，会触发 Sentinel 的熔断操作

4、点击新增按钮后，不断在浏览器中刷新 `http://localhost:8080/order/request_sentinel4` ，会发现触发了 Sentinel 的熔断操作，如下所示：

![在这里插入图片描述][1295c21c3c7045a09a8b913fbf2faace.png]

#### 2.2.3 演示基于异常数熔断 ####

1、首先在浏览器中访问 `http://localhost:8080/order/request_sentinel4` ，在 Sentinel 的簇点链路里找到 `/request_sentinel4`

2、点击熔断按钮，进入熔断规则配置框，按照如下方式进行配置：

![在这里插入图片描述][710b129188064059ad0db4c3398ef7cd.png]  
上述配置表示，在 1 秒钟内最少请求 2 次，当异常数大于 1 时，会触发熔断操作，熔断的时长为 5 秒

3、点击新增按钮后，不断在浏览器中刷新 `http://localhost:8080/order/request_sentinel4` ，会发现触发了 Sentinel 的熔断操作，如下所示：

![在这里插入图片描述][68d6fa7b19bf4876910ed8895425d22a.png]

### 代码地址 ###

代码已经上传至码云，[码云地址][Link 1]

其中，数据库文件位于 `db` 文件夹下。

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[Link 1]: https://gitee.com/sco5282/shop-springcloud-alibabas