大家好我是苏麟 , 今天来聊一聊Sentinel .
Sentinel
Sentinel: 分布式系统的流量防卫兵
官方 :介绍 alibaba/Sentinel Wiki GitHub
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。
安装Sentinel
跳转 :安装Sentinel-CSDN博客
微服务整合Sentinel
我们在order-service中整合sentinel,并连接sentinel的控制台,步骤如下:
引入依赖
com.alibaba.cloud
spring-cloud-starter-alibaba-sentinel
2.2.5.RELEASE
yml配置文件
spring:
cloud:
sentinel:
transport:
dashboard: localhost:8080
访问order-service的任意端点
查看Sentinel控制台
流量控制
雪崩问题虽然有四种方案,但是限流是避免服务因突发的流量而发生故障,是对微服务雪崩问题的预防。我们先学习这种模式。
簇点链路
当请求进入微服务时,首先会访问DispatcherServlet,然后进入Controller、Service、Mapper,这样 的一个调用链就叫做簇点链路。簇点链路中被监控的每一个接口就是一个资源。
默认情况下sentinel会监控SpringMVC的每一个端点(Endpoint,也就是controller中的方法),因此 SpringMVC的每一个端点(Endpoint)就是调用链路中的一个资源。
例如,我们刚才访问的order-service中的OrderController中的端点:/order/{orderId}
流控、熔断等都是针对簇点链路中的资源来设置的,因此我们可以点击对应资源后面的按钮来设置规则:
- 流控:流量控制
- 降级:降级熔断
- 热点:热点参数限流,是限流的一种
- 授权:请求的权限控制
快速入门
示例 :
点击资源/order/{orderId}后面的流控按钮,就可以弹出表单。
表单中可以填写限流规则,如下:
其含义是限制 /order/{orderId}这个资源的单机QPS为1,即每秒只允许1次请求,超出的请求会被拦截 并报错。
练习:
需求:给 /order/{orderId}这个资源设置流控规则,QPS不能超过 5,然后测试。
1)首先在sentinel控制台添加限流规则
2)利用手速测试狂按刷新按钮
2)利用jmeter测试
快速入门 :Jmeter安装(快速入门)-CSDN博客
可以看到,成功的请求每次只有5个
流控模式
在添加限流规则时,点击高级选项,可以选择三种流控模式:
- 直接:统计当前资源的请求,触发阈值时对当前资源直接限流,也是默认的模式
- 关联:统计与当前资源相关的另一个资源,触发阈值时,对当前资源限流
- 链路:统计从指定链路访问到本资源的请求,触发阈值时,对指定链路限流
快速入门测试的就是直接模式.
关联模式
关联模式:统计与当前资源相关的另一个资源,触发阈值时,对当前资源限流
配置规则:
语法说明:当/write资源访问量触发阈值时,就会对/read资源限流,避免影响/write资源。
使用场景:比如用户支付时需要修改订单状态,同时用户要查询订单。查询和修改操作会争抢数据库 锁,产生竞争。业务需求是优先支付和更新订单的业务,因此当修改订单业务触发阈值时,需要对查询 订单业务限流。
需求说明:
- 在OrderController新建两个端点:/order/query和/order/update,无需实现业务
- 配置流控规则,当/order/ update资源被访问的QPS超过5时,对/order/query请求限流
1)定义/order/query端点,模拟订单查询
2)定义/order/update端点,模拟订单更新
package cn.itcast.order.web;
import cn.itcast.order.pojo.Order;
import cn.itcast.order.service.OrderService;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.PathVariable;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
@RestController
@RequestMapping("/order")
public class OrderController {
@Autowired
private OrderService orderService;
@GetMapping("/{orderId}")
public Order queryOrderByUserId(@PathVariable("orderId") Long orderId) {
// 根据id查询订单并返回
return orderService.queryOrderById(orderId);
}
@GetMapping("/query")
public String queryOrder() {
return "查询订单成功";
}
@GetMapping("/update")
public String updateOrder() {
return "更新订单成功";
}
}
重启服务,查看sentinel控制台的簇点链路:
3)配置流控规则 对哪个端点限流,就点击哪个端点后面的按钮。我们是对订单查询/order/query限流,因此点击它后面 的按钮:
在表单中填写流控规则:
4)在Jmeter测试
但限流的目标是/order/query,我们在浏览器访问,可以发现:
确实被限流了。
5)总结
满足下面条件可以使用关联模式:
- 两个有竞争关系的资源
- 一个优先级较高,一个优先级较低
链路模式
链路模式:只针对从指定链路访问到本资源的请求做统计,判断是否超过阈值。
配置示例: 例如有两条请求链路:
- /test1 –> /common
- /test2 –> /common
如果只希望统计从/test2进入到/common的请求,则可以这样配置:
实战案例
需求:有查询订单和创建订单业务,两者都需要查询商品。针对从查询订单进入到查询商品的请求统 计,并设置限流。
步骤:
1. 在OrderService中添加一个queryGoods方法,不用实现业务
2. 在OrderController中,改造/order/query端点,调用OrderService中的queryGoods方法
3. 在OrderController中添加一个/order/save的端点,调用OrderService的queryGoods方法
4. 给queryGoods设置限流规则,从/order/query进入queryGoods的方法限制QPS必须小于2
实现:
1)添加查询商品方法
在order-service服务中,给OrderService类添加一个queryGoods方法:
package cn.itcast.order.service;
import cn.itcast.feign.client.UserClient;
import cn.itcast.feign.pojo.User;
import cn.itcast.order.mapper.OrderMapper;
import cn.itcast.order.pojo.Order;
import com.alibaba.csp.sentinel.annotation.SentinelResource;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Service;
@Service
public class OrderService {
public void queryGoods(){
System.err.println("查询商品");
}
}
2)查询订单时,查询商品
在order-service的OrderController中,修改/order/query端点的业务逻辑:
package cn.itcast.order.web;
import cn.itcast.order.pojo.Order;
import cn.itcast.order.service.OrderService;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.PathVariable;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
@RestController
@RequestMapping("/order")
public class OrderController {
@GetMapping("/query")
public String queryOrder() {
orderService.queryGoods();
return "查询订单成功";
}
@GetMapping("/save")
public String saveOrder() {
orderService.queryGoods();
return "查询订单成功";
}
}
4)给查询商品添加资源标记
默认情况下,OrderService中的方法是不被Sentinel监控的,需要我们自己通过注解来标记要监控的方 法。 给OrderService的queryGoods方法添加@SentinelResource注解:
@SentinelResource(value = "goods")
package cn.itcast.order.service;
import cn.itcast.feign.client.UserClient;
import cn.itcast.feign.pojo.User;
import cn.itcast.order.mapper.OrderMapper;
import cn.itcast.order.pojo.Order;
import com.alibaba.csp.sentinel.annotation.SentinelResource;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Service;
@Service
public class OrderService {
@SentinelResource(value = "goods")
public void queryGoods(){
System.err.println("查询商品");
}
}
链路模式中,是对不同来源的两个链路做监控。但是sentinel默认会给进入SpringMVC的所有请求设置 同一个root资源,会导致链路模式失效。 我们需要关闭这种对SpringMVC的资源聚合,修改order-service服务的application.yml文件:
spring:
cloud:
nacos:
discovery:
server-addr: localhost:8848 #nacos服务地址
sentinel:
transport:
dashboard: 127.0.0.1:8080
web-context-unify: false # 关闭context整合
注意 :
com.alibaba.cloud
spring-cloud-starter-alibaba-sentinel
2.2.5.RELEASE
如果web-context-unify: false 无法识别 需要改至2.2.5版本
重启服务,访问/order/query和/order/save,可以查看到sentinel的簇点链路规则中,出现了新的资 源:
5)添加流控规则
点击goods资源后面的流控按钮,在弹出的表单中填写下面信息:
只统计从/order/query进入/goods的资源,QPS阈值为2,超出则被限流。
6)Jmeter测试
总结
流控模式有哪些?
•直接:对当前资源限流
•关联:高优先级资源触发阈值,对低优先级资源限流
•链路:阈值统计时,只统计从指定资源进入当前资源的请求,是对请求来源的限流
流控效果
在流控的高级选项中,还有一个流控效果选项:
流控效果是指请求达到流控阈值时应该采取的措施,包括三种:
- 快速失败:达到阈值后,新的请求会被立即拒绝并抛出FlowException异常。是默认的处理方式。
- warm up:预热模式,对超出阈值的请求同样是拒绝并抛出异常。但这种模式阈值会动态变化,从 一个较小值逐渐增加到最大阈值。
- 排队等待:让所有的请求按照先后次序排队执行,两个请求的间隔不能小于指定时长
warm up
阈值一般是一个微服务能承担的最大QPS,但是一个服务刚刚启动时,一切资源尚未初始化(冷启 动),如果直接将QPS跑到最大值,可能导致服务瞬间宕机。
warm up也叫预热模式,是应对服务冷启动的一种方案。请求阈值初始值是 maxThreshold / coldFactor,持续指定时长后,逐渐提高到maxThreshold值。
而coldFactor的默认值是3. 例如,我设置QPS的maxThreshold为10,预热时间为5秒,那么初始阈值就是 10 / 3 ,也就是3,然后 在5秒后逐渐增长到10.
案例
需求:给/order/{orderId}这个资源设置限流,最大QPS为10,利用warm up效果,预热时长为5秒
1)配置流控则:
2)Jmeter测试
到Sentinel控制台查看实时监控:
一段时间后:
排队等待
当请求超过QPS阈值时,快速失败和warm up 会拒绝新的请求并抛出异常。
而排队等待则是让服务器托管网所有请求进入一个队列中,然后按照阈值允许的时间间隔依次执行。后来的请求必须 等待前面执行完成,如果请求预期的等待时间超出最大时长,则会被拒绝。
工作原理
例如:QPS = 5,意味着每200ms处理一个队列中的请求;timeout = 2000,意味着预期等待时长超过 2000ms的请求会被拒绝并抛出异常。
那什么叫做预期等待时长呢?
比如现在一下子来了12 个请求,因为每200ms执行一个请求,那么:
- 第6个请求的预期等待时长 = 200 * (6 – 1) = 1000ms
- 第12个请求的预期等待时长 = 200 * (12-1) = 2200ms
现在,第1秒同时接收到10个请求,但第2秒只有1个请求,此时QPS的曲线这样的:
如果使用队列模式做流控,所有进入的请求都要排队,以固定的200ms的间隔执行,QPS会变的很平 滑:
平滑的QPS曲线,对于服务器来说是更友好的。
案例
需求:给/order/{orderId}这个资源设置限流,最大QPS为10,利用排队的流控效果,超时时长设置为 5s
1)添加流控规则
2)Jmete测试
QPS为15,已经超过了我们设定的10。
如果是之前的 快速失败、warmup模式,超出的请求应该会直接报错。
但是我们看看队列模式的运行结果:
全部都通过了。
再去sentinel查看实时监控的QPS曲线:
QPS非常平滑,一致保持在10,但是超出的请求没有被拒绝,而是放入队列。因此响应时间(等待时 间)会越来越长。 当队列满了以后,才会有部分请求失败:
总结
流控效果有哪些?
- 快速失败:QPS超过阈值时,拒绝新的请求
- warm up: QPS超过阈值时,拒绝新的请求;QPS阈值是逐渐提升的,可以避免冷启动时高并发导 致服务宕机。
- 排队等待:请求会进入队列,按照阈值允许的时间间隔依次执行请求;如果请求预期等待时长大于 超时时间,直接拒绝
热点参数限流
之前的限流是统计访问某个资源的所有请求,判断是否超过QPS阈值。而热点参数限流是分别统计参数值相同的请求,判断是否超过QPS阈值。
全局参数限流
例如,一个根据id查询商品的接口:
访问/goods/{id}的请求中,id参数值会有变化,热点参数限流会根据参数值分别统计QPS,统计结果:
当id=1的请求触发阈值被限流时,id值不为1的请求不受影响。
配置示例:
代表的含义是:对hot这个资源的0号参数(第一个参数)做统计,每1秒相同参数值的请求数不能超过5
热点参数限流
刚才的配置中,对查询商品这个接口的所有商品一视同仁,QPS都限定为5.
而在实际开发中,可能部分商品是热点商品,例如秒杀商品,我们希望这部分商品的QPS限制与其它商 品不一样,高一些。那就需要配置热点参数限流的高级选项了:
结合上一个配置,这里的含义是对0号的long类型参数限流,每1秒相同参数的QPS不能超过5,有两个 例外:
•如果参数值是100,则每1秒允许的QPS为10
•如果参数值是101,则每1秒允许的QPS为15
案例
案例需求:给/order/{orderId}这个资源添加热点参数限流,规则如下:
•默认的热点参数规则是每1秒请求量不超过2
•给102这个参数设置例外:每1秒请求量不超过4
•给103这个参数设置例外:每1秒请求量不超过10
注意事项:热点参数限流对默认的SpringMVC资源无效,需要利用@SentinelResource注解标记资源
1)标记资源
给order-service中的OrderController中的/order/{orderId}资源添加注解:
@RestController
@RequestMapping("/order")
public class OrderController {
@SentinelResource("hot")
@GetMapping("/{orderId}")
public Order queryOrderByUserId(@PathVariable("orderId") Long orderId) {
// 根据id查询订单并返回
return orderService.queryOrderById(orderId);
}
}
2)热点参数限流规则
访问该接口,可以看到我们标记的hot资源出现了:
点击左侧菜单中热点规则菜单:
点击新增,填写表单:
3)Jmeter测试
这里发起请求的QPS为5. 包含3个http请求: 普通参数,QPS阈值为2
例外项,QPS阈值为4
例外项,QPS阈值为10
隔离和降级
限流是一种预防措施,虽然限流可以尽量避免因高并发而引起的服务故障,但服务还会因为其它原因而 故障。
而要将这些故障控制在一定范围,避免雪崩,就要靠线程隔离(舱壁模式)和熔断降级手段了。
线程隔离之前讲到过:调用者在调用服务提供者时,给每个调用的请求分配独立线程池,出现故障时, 最多消耗这个线程池内资源,避免把调用者的所有资源耗尽。
熔断降级:是在调用方这边加入断路器,统计对服务提供者的调用,如果调用的失败比例过高,则熔断 该业务,不允许访问该服务的提供者了。
可以看到,不管是线程隔离还是熔断降级,都是对客户端(调用方)的保护。需要在调用方发起远程调用时做线程隔离、或者服务熔断。
而我们的微服务远程调用都是基于Feign来完成的,因此我们需要将Feign与Sentinel整合,在Feign里面实现线程隔离和服务熔断。
FeignClient整合Sentinel
SpringCloud中,微服务调用都是通过Feign来实现的,因此做客户端保护必须整合Feign和Sentinel。
修改配置,开启sentinel功能
修改application.yml文件,开启Feign的Sentinel功能:
feign:
sentinel:
enabled: true # 开启feign对sentinel的支持
编写失败降级逻辑
业务失败后,不能直接报错,而应该返回用户一个友好提示或者默认结果,这个就是失败降级逻辑。
给FeignClient编写失败后的降级逻辑 :
- FallbackClass,无法对远程调用的异常做处理
- FallbackFactory,可以对远程调用的异常做处理,我们选择这种
这里我们演示FallbackFactory失败降级处理。
步骤一:在feing-api项目中定义类,实现FallbackFactory:
代码:
package cn.itcast.feign.client.fallback;
import cn.itcast.feign.client.UserClient;
import cn.itcast.feign.pojo.User;
import feign.hystrix.FallbackFactory;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.stereotype.Component;
@Slf4j
public class UserFallbackFactory implements FallbackFactory {
@Override
public UserClient create(Throwable throwable) {
return new UserClient() {
@Override
public User findById(Long id) {
log.error("查询用户异常", throwable);
return new User();
}
};
}
}
步骤二:在feing-api项目中的DefaultFeignConfiguration类中将UserFallbackFactory注册为一个 Bean:
@Configuration
public class DefaultFeignConfiguration {
@Bean
public UserFallbackFactory userClientFallbackFactory() {
return new UserFallbackFactory();
}
}
步骤三:在feing-api项目中的UserClient接口中使用UserFallbackFactory:
package cn.itcast.feign.client;
import cn.itcast.feign.client.fallback.UserFallbackFactory;
import cn.itcast.feign.pojo.User;
import org.springframework.cloud.openfeign.FeignClient;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.PathVariable;
@FeignClient(value = "userservice",fallbackFactory = UserFallbackFactory.class)
public interface UserClient {
@GetMapping("/user/{id}")
User findById(@PathVariable Long id);
}
注意 : orderservice可能会报错 , 如果是创建Bean报错查看启动类上是否少东西
@EnableFeignClients(clients = {UserClient.class},defaultConfiguration = {DefaultFeignConfiguration.class})
注意 : 如果报错是版本问题 , 修改springcloud版本8以及8以上
Hoxton.SR8
重启后,访问一次订单查询业务,然后查看sentinel控制台,可以看到新的簇点链路:
总结
Sentinel支持的雪崩解决方案:
- 线程隔离(仓壁模式)
- 降级熔断
Feign整合Sentinel的步骤:
- 在application.yml中配置:feign.sentienl.enable=true
- 给FeignClient编写FallbackFactory并注册为Bean
- 将FallbackFactory配置到FeignClient
线程隔离(舱壁模式)
线程隔离的实现方式
线程隔离有两种方式实现:
- 线程池隔离
- 信号量隔离(Sentinel默认采用)
如图:
线程池隔离:给每个服务调用业务分配一个线程池,利用线程池本身实现隔离效果
信号量隔离:不创建线程池,而是计数器模式,记录业务使用的线程数量,达到信号量上限时,禁止新 的请求。
两者的优缺点:
sentinel的线程隔离
用法说明:
在添加限流规则时,可以选择两种阈值类型:
- QPS:就是每秒的请求数,在快速入门中已经演示过
- 线程数:是该资源能使用用的tomcat线程数的最大值。也就是通过限制线程数量,实现线程隔离 (舱壁模式)。
案例需求:给 order-service服务中的UserClient的查询用户接口设置流控规则,线程数不能超过 2。然 后利用jemeter测试。
1)配置隔离规则
选择feign接口后面的流控按钮:
填写表单:
2)Jmeter测试
发现虽然结果都是通过了,不过部分请求得到的响应是降级返回的null信息。
总结
线程隔离的两种手段是?
- 信号量隔离
- 线程池隔离
信号量隔离的特点是?
- 基于计数器模式,简单,开销小
线程池隔离的特点是?
- 基于线程池模式,有额外开销,但隔离控制更强
熔断降级
熔断降级是解决雪崩问题的重要手段。其思路是由断路器统计服务调用的异常比例、慢请求比例,如果 超出阈值则会熔断该服务服务器托管网。即拦截访问该服务的一切请求;而当服务恢复时,断路器会放行访问该服务 的请求。
断路器控制熔断和放行是通过状态机来完成的:
状态机包括三个状态:
- closed:关闭状态,断路器放行所有请求,并开始统计异常比例、慢请求比例。超过阈值则切换到 open状态
- open:打开状态,服务调用被熔断,访问被熔断服务的请求会被拒绝,快速失败,直接走降级逻 辑。Open状态5秒后会进入half-open状态
- half-open:半开状态,放行一次请求,根据执行结果来判断接下来的操作。
- 请求成功:则切换到closed状态
- 请求失败:则切换到open状态
断路器熔断策略有三种:慢调用、异常比例、异常数
慢调用
慢调用:业务的响应时长(RT)大于指定时长的请求认定为慢调用请求。在指定时间内,如果请求数量 超过设定的最小数量,慢调用比例大于设定的阈值,则触发熔断。
例如:
解读:RT超过500ms的调用是慢调用,统计最近10000ms内的请求,如果请求量超过10次,并且慢调 用比例不低于0.5,则触发熔断,熔断时长为5秒。然后进入half-open状态,放行一次请求做测试.
案例
需求:给 UserClient的查询用户接口设置降级规则,慢调用的RT阈值为50ms,统计时间为1秒,最小请 求数量为5,失败阈值比例为0.4,熔断时长为5
1)设置慢调用
修改user-service中的/user/{id}这个接口的业务。通过休眠模拟一个延迟时间:
/**
* 实现热更新 @RefreshScope
*/
@Slf4j
@RestController
@RequestMapping("/user")
public class UserController {
/**
* 路径: /user/110
*
* @param id 用户id
* @return 用户
*/
@GetMapping("/{id}")
public User queryById(@PathVariable("id") Long id,
@RequestHeader(value = "Truth",required = false) String truth) throws InterruptedException {
if (id == 1) {
Thread.sleep(60);
}
return userService.queryById(id);
}
}
此时,orderId=101的订单,关联的是id为1的用户,调用时长为60ms:
orderId=102的订单,关联的是id为2的用户,调用时长为非常短;
2)设置熔断规则
下面,给feign接口设置降级规则:
3)测试
在浏览器访问:http://localhost:8088/order/101,快速刷新5次,可以发现:
触发了熔断,请求时长缩短至5ms,快速失败了,并且走降级逻辑,返回的null
异常比例、异常数
异常比例或异常数:统计指定时间内的调用,如果调用次数超过指定请求数,并且出现异常的比例达到 设定的比例阈值(或超过指定异常数),则触发熔断。
例如,一个异常比例设置:
案例
需求:给 UserClient的查询用户接口设置降级规则,统计时间为1秒,最小请求数量为5,失败阈值比例 为0.4,熔断时长为5s
1)设置异常请求
首先,修改user-service中的/user/{id}这个接口的业务。手动抛出异常,以触发异常比例的熔断:
@Slf4j
@RestController
@RequestMapping("/user")
public class UserController {
@GetMapping("/{id}")
public User queryById(@PathVariable("id") Long id,
@RequestHeader(value = "Truth", required = false) String truth) throws InterruptedException {
if (id == 1) {
Thread.sleep(60);
} else if (id == 2) {
throw new RuntimeException("故意抛出异常!");
}
return userService.queryById(id);
}
}
也就是说,id 为 2时,就会触发异常
2)设置熔断规则
下面,给feign接口设置降级规则:
在5次请求中,只要异常比例超过0.4,也就是有2次以上的异常,就会触发熔断。
3)测试
在浏览器快速访问:http://localhost:8088/order/102,快速刷新5次,触发熔断
此时,我们去访问本来应该正常的103:
这期就到这里 , 下期见!
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