Sentinel微服务流量治理组件实战下

目录

Sentinel控制台介绍

实时监控

簇点链路

流控规则

限流阈值类型

流控模式

流控效果

熔断降级规则

熔断策略之慢调用比例

熔断策略之异常比例

熔断策略之异常数

热点规则

系统规则——系统自适应保护

系统规则阈值类型

授权控制规则——来源访问控制（黑白名单）

---

Sentinel控制台介绍

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。

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。

---

实时监控

       监控接口的通过的QPS和拒绝的QPS 。同一个服务下的所有机器的簇点信息会被汇总，并且秒级地展示在"实时监控"下。

注意: 实时监控仅存储 5 分钟以内的数据，如果需要持久化，需要通过调用实时监控接口来定制。 

          

注意：请确保 Sentinel 控制台所在的机器时间与自己应用的机器时间保持一致，否则会导致拉不到实时的监控数据。 

---

簇点链路

       用来显示微服务的所监控的API。簇点链路（单机调用链路）页面实时的去拉取指定客户端资源的运行情况。它一共提供两种展示模式：一种用树状结构展示资源的调用链路，另外一种则不区分调用链路展示资源的运行情况。

流控规则

       流量控制（flow control），其原理是监控应用流量的 QPS 或并发线程数等指标，当达到指定的阈值时对流量进行控制，以避免被瞬时的流量高峰冲垮，从而保障应用的高可用性。

       同一个资源可以创建多条限流规则。FlowSlot 会对该资源的所有限流规则依次遍历，直到有规则触发限流或者所有规则遍历完毕。一条限流规则主要由下面几个因素组成，我们可以组合这些元素来实现不同的限流效果。

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 模式（1）或并发线程数模式（0）	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/WarmUp/匀速+排队等待），不支持按调用关系限流	直接拒绝
clusterMode	是否集群限流	否

限流阈值类型

       流量控制主要有两种统计类型，一种是统计并发线程数，另外一种则是统计 QPS。类型由 FlowRule 的 grade 字段来定义。其中，0 代表根据并发数量来限流，1 代表根据 QPS 来进行流量控制。

QPS（Query Per Second）：每秒请求数，就是说服务器在一秒的时间内处理了多少个请求。

QPS

进入簇点链路选择具体的访问的API，然后点击流控按钮

BlockException异常统一处理

       springwebmvc接口资源限流入口在HandlerInterceptor的实现类AbstractSentinelInterceptor的preHandle方法中，对异常的处理是BlockExceptionHandler的实现类。

自定义BlockExceptionHandler 的实现类统一处理BlockException

@Slf4j
@Component
public class MyBlockExceptionHandler implements BlockExceptionHandler {@Overridepublic void handle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, BlockException e) throws Exception {log.info("BlockExceptionHandler BlockException================"+e.getRule());R r = null;if (e instanceof FlowException) {r = R.error(100,"接口限流了");} else if (e instanceof DegradeException) {r = R.error(101,"服务降级了");} else if (e instanceof ParamFlowException) {r = R.error(102,"热点参数限流了");} else if (e instanceof SystemBlockException) {r = R.error(103,"触发系统保护规则了");} else if (e instanceof AuthorityException) {r = R.error(104,"授权规则不通过");}//返回json数据response.setStatus(500);response.setCharacterEncoding("utf-8");response.setContentType(MediaType.APPLICATION_JSON_VALUE);new ObjectMapper().writeValue(response.getWriter(), r);}
}

并发线程数

       并发线程数控制用于保护业务线程池不被慢调用耗尽。例如，当应用所依赖的下游应用由于某种原因导致服务不稳定、响应延迟增加，对于调用者来说，意味着吞吐量下降和更多的线程数占用，极端情况下甚至导致线程池耗尽。为应对太多线程占用的情况，业内有使用隔离的方案，比如通过不同业务逻辑使用不同线程池来隔离业务自身之间的资源争抢（线程池隔离）。这种隔离方案虽然隔离性比较好，但是代价就是线程数目太多，线程上下文切换的 overhead 比较大，特别是对低延时的调用有比较大的影响。Sentinel 并发控制不负责创建和管理线程池，而是简单统计当前请求上下文的线程数目（正在执行的调用数目），如果超出阈值，新的请求会被立即拒绝，效果类似于信号量隔离。并发数控制通常在调用端进行配置。

流控模式

       基于调用关系的流量控制。调用关系包括调用方、被调用方。一个方法可能会调用其它方法，形成一个调用链路的层次关系。

直接

资源调用达到设置的阈值后直接被流控抛出异常。

关联

       当两个资源之间具有资源争抢或者依赖关系的时候，这两个资源便具有了关联。比如对数据库同一个字段的读操作和写操作存在争抢，读的速度过高会影响写得速度，写的速度过高会影响读的速度。

链路

       根据调用链路入口限流。

       NodeSelectorSlot 中记录了资源之间的调用链路，这些资源通过调用关系，相互之间构成一棵调用树。这棵树的根节点是一个名字为 machine-root 的虚拟节点，调用链的入口都是这个虚节点的子节点。

一棵典型的调用树如下图所示：

                

上图中来自入口 Entrance1 和 Entrance2 的请求都调用到了资源 NodeA，Sentinel 允许只根据某个入口的统计信息对资源限流。

流控效果

       当 QPS 超过某个阈值的时候，则采取措施进行流量控制。流量控制的效果包括以下几种：快速失败（直接拒绝）、Warm Up（预热）、匀速排队（排队等待）。

• 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。

---

熔断降级规则

       除了流量控制以外，对调用链路中不稳定的资源进行熔断降级也是保障高可用的重要措施之一。我们需要对不稳定的弱依赖服务调用进行熔断降级，暂时切断不稳定调用，避免局部不稳定因素导致整体的雪崩。熔断降级作为保护自身的手段，通常在客户端（调用端）进行配置。

熔断降级规则说明

熔断降级规则（DegradeRule）包含下面几个重要的属性：

Field	说明	默认值
resource	资源名，即规则的作用对象
grade	熔断策略，支持慢调用比例/异常比例/异常数策略	慢调用比例
count	慢调用比例模式下为慢调用临界 RT（超出该值计为慢调用）；异常比例/异常数模式下为对应的阈值
timeWindow	熔断时长，单位为 s
minRequestAmount	熔断触发的最小请求数，请求数小于该值时即使异常比率超出阈值也不会熔断（1.7.0 引入）	5
statIntervalMs	统计时长（单位为 ms），如 60*1000 代表分钟级（1.8.0 引入）	1000 ms
slowRatioThreshold	慢调用比例阈值，仅慢调用比例模式有效（1.8.0 引入）

熔断策略之慢调用比例

        慢调用比例 (SLOW_REQUEST_RATIO)：选择以慢调用比例作为阈值，需要设置允许的慢调用 RT（即最大的响应时间），请求的响应时间大于该值则统计为慢调用。当单位统计时长（statIntervalMs）内请求数目大于设置的最小请求数目，并且慢调用的比例大于阈值，则接下来的熔断时长内请求会自动被熔断。经过熔断时长后熔断器会进入探测恢复状态（HALF-OPEN 状态），若接下来的一个请求响应时间小于设置的慢调用 RT 则结束熔断，若大于设置的慢调用 RT 则会再次被熔断。

熔断策略之异常比例

       异常比例 (ERROR_RATIO)：当单位统计时长（statIntervalMs）内请求数目大于设置的最小请求数目，并且异常的比例大于阈值，则接下来的熔断时长内请求会自动被熔断。经过熔断时长后熔断器会进入探测恢复状态（HALF-OPEN 状态），若接下来的一个请求成功完成（没有错误）则结束熔断，否则会再次被熔断。异常比率的阈值范围是 [0.0, 1.0]，代表 0% - 100%。

熔断策略之异常数

       异常数 (ERROR_COUNT)：当单位统计时长内的异常数目超过阈值之后会自动进行熔断。经过熔断时长后熔断器会进入探测恢复状态（HALF-OPEN 状态），若接下来的一个请求成功完成（没有错误）则结束熔断，否则会再次被熔断。

注意：异常降级仅针对业务异常，对 Sentinel 限流降级本身的异常（BlockException）不生效。

---

热点规则

       何为热点？热点即经常访问的数据。很多时候我们希望统计某个热点数据中访问频次最高的 Top K 数据，并对其访问进行限制。比如：

• 商品 ID 为参数，统计一段时间内最常购买的商品 ID 并进行限制
• 用户 ID 为参数，针对一段时间内频繁访问的用户 ID 进行限制

       热点参数限流会统计传入参数中的热点参数，并根据配置的限流阈值与模式，对包含热点参数的资源调用进行限流。热点参数限流可以看做是一种特殊的流量控制，仅对包含热点参数的资源调用生效。

注意：

1. 热点规则需要使用@SentinelResource("resourceName")注解，否则不生效。
2. 参数必须是7种基本数据类型才会生效。

测试用例

@RequestMapping("/info/{id}")
@SentinelResource(value = "userinfo", blockHandler = "handleException")
public R info(@PathVariable("id") Integer id){UserEntity user = userService.getById(id);return R.ok().put("user", user);
}

配置热点参数规则

注意： 资源名必须是@SentinelResource(value="资源名")中 配置的资源名，热点规则依赖于注解

具体到参数值限流，配置参数值为3,限流阈值为1

测试：

http://localhost:8800/user/info/1 限流的阈值为3

http://localhost:8800/user/info/3 限流的阈值为1

---

系统规则——系统自适应保护

Sentinel 做系统自适应保护的目的：

• 保证系统不被拖垮。
• 在系统稳定的前提下，保持系统的吞吐量。

       系统保护规则是从应用级别的入口流量进行控制，从单台机器的总体 Load、RT、入口 QPS 和线程数四个维度监控应用数据，让系统尽可能跑在最大吞吐量的同时保证系统整体的稳定性。

       系统保护规则是应用整体维度的，而不是资源维度的，并且仅对入口流量生效。入口流量指的是进入应用的流量（EntryType.IN）。

系统规则阈值类型

• Load（仅对 Linux/Unix-like 机器生效）：当系统 load1 超过阈值，且系统当前的并发线程数超过系统容量时才会触发系统保护。系统容量由系统的 maxQps * minRt 计算得出。设定参考值一般是 CPU cores * 2.5。

• CPU usage（1.5.0+ 版本）：当系统 CPU 使用率超过阈值即触发系统保护（取值范围 0.0-1.0）。
• RT：当单台机器上所有入口流量的平均 RT 达到阈值即触发系统保护，单位是毫秒。
• 线程数：当单台机器上所有入口流量的并发线程数达到阈值即触发系统保护。
• 入口 QPS：当单台机器上所有入口流量的 QPS 达到阈值即触发系统保护。

编写系统规则

授权控制规则——来源访问控制（黑白名单）

        可以使用 Sentinel 的来源访问控制（黑白名单控制）的功能。来源访问控制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。

来源访问控制规则（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。