sentinel介紹

Sentinel的官方標題是：分布式系統(tǒng)的流量防衛(wèi)兵。從名字上來看，很容易就能猜到它是用來作服務(wù)穩(wěn)定性保障的。對于服務(wù)穩(wěn)定性保障組件，如果熟悉Spring Cloud的用戶，第一反應(yīng)應(yīng)該就是Hystrix。但是比較可惜的是Netflix已經(jīng)宣布對Hystrix停止更新。那么，在未來我們還有什么更好的選擇呢？除了Spring Cloud官方推薦的resilience4j之外，目前Spring Cloud Alibaba下整合的Sentinel也是用戶可以重點考察和選型的目標。

如果某一個服務(wù)不可用或者宕機了，就會出現(xiàn)線程池里所有線程都因等待響應(yīng)而被阻塞, 從而造成服務(wù)雪崩。解決雪崩問題的常見方式，也是微服務(wù)常見的治理策略：

• 服務(wù)超時：設(shè)定超時時間，請求超過一定的時間沒有響應(yīng)就返回錯誤信息，不會無休止等待。
• 資源隔離：將系統(tǒng)按照一定的規(guī)則劃分為若干個服務(wù)模塊，各個模塊之間相對獨立，無強依賴。常見的隔離方式有：線程池隔離和信號量隔離。
• 流量控制：限制業(yè)務(wù)訪問的QPS,避免服務(wù)因流量的突增而故障。
• 服務(wù)熔斷：有斷路器統(tǒng)計業(yè)務(wù)執(zhí)行的異常比例，如果超出閾值則會熔斷業(yè)務(wù)，攔截訪問該業(yè)務(wù)的一切請求，直到該業(yè)務(wù)錯誤率降到閾值以下。
• 服務(wù)降級：當(dāng)某個服務(wù)熔斷之后，服務(wù)將不再被調(diào)用，此時客戶端可以自己準備一個本地的fallback（回退）回調(diào)，返回一個缺省值。例如，在商品詳情頁一般都會展示商品的介紹信息，一旦商品詳情頁系統(tǒng)出現(xiàn)故障無法調(diào)用時，會直接獲取緩存中的商品介紹信息返回給前端頁面。

Sentinel 基本概念：

資源
資源是 Sentinel 的關(guān)鍵概念。它可以是 Java 應(yīng)用程序中的任何內(nèi)容，例如，由應(yīng)用程序提供的服務(wù)，或由應(yīng)用程序調(diào)用的其它應(yīng)用提供的服務(wù)，甚至可以是一段代碼。在接下來的文檔中，我們都會用資源來描述代碼塊。

只要通過 Sentinel API 定義的代碼，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(wù)名稱作為資源名來標示資源。

規(guī)則
圍繞資源的實時狀態(tài)設(shè)定的規(guī)則，可以包括流量控制規(guī)則、熔斷降級規(guī)則以及系統(tǒng)保護規(guī)則。所有規(guī)則可以動態(tài)實時調(diào)整。

流量控制
Sentinel 作為一個調(diào)配器，可以根據(jù)需要把隨機的請求調(diào)整成合適的形狀。

流量控制有以下幾個角度:

• 資源的調(diào)用關(guān)系，例如資源的調(diào)用鏈路，資源和資源之間的關(guān)系；
• 運行指標，例如 QPS、線程池、系統(tǒng)負載等；
• 控制的效果，例如直接限流、冷啟動、排隊等。

熔斷降級

• 通過并發(fā)線程數(shù)進行限制
  Sentinel 通過限制資源并發(fā)線程的數(shù)量，來減少不穩(wěn)定資源對其它資源的影響。這樣不但沒有線程切換的損耗，也不需要您預(yù)先分配線程池的大小。當(dāng)某個資源出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況下，例如響應(yīng)時間變長，對資源的直接影響就是會造成線程數(shù)的逐步堆積。當(dāng)線程數(shù)在特定資源上堆積到一定的數(shù)量之后，對該資源的新請求就會被拒絕。堆積的線程完成任務(wù)后才開始繼續(xù)接收請求。

• 通過響應(yīng)時間對資源進行降級
  除了對并發(fā)線程數(shù)進行控制以外，Sentinel 還可以通過響應(yīng)時間來快速降級不穩(wěn)定的資源。當(dāng)依賴的資源出現(xiàn)響應(yīng)時間過長后，所有對該資源的訪問都會被直接拒絕，直到過了指定的時間窗口之后才重新恢復(fù)。

Sentinel 的主要工作機制如下：

• 對主流框架提供適配或者顯示的 API，來定義需要保護的資源，并提供設(shè)施對資源進行實時統(tǒng)計和調(diào)用鏈路分析。
• 根據(jù)預(yù)設(shè)的規(guī)則，結(jié)合對資源的實時統(tǒng)計信息，對流量進行控制。同時，Sentinel 提供開放的接口，方便您定義及改變規(guī)則。
• Sentinel 提供實時的監(jiān)控系統(tǒng)，方便您快速了解目前系統(tǒng)的狀態(tài)。

Sentiner與hystrix的區(qū)別：

安裝并整合sentinel客戶端

Sentinel的使用分為兩部分：

• sentinel-dashboard：與hystrix-dashboard類似，但是它更為強大一些。除了與hystrix-dashboard一樣提供實時監(jiān)控之外，還提供了流控規(guī)則、熔斷規(guī)則的在線維護等功能。
• 客戶端整合：每個微服務(wù)客戶端都需要整合sentinel的客戶端封裝與配置，才能將監(jiān)控信息上報給dashboard展示以及實時的更改限流或熔斷規(guī)則等。

（1）啟動sentinel-dashboard

下載地址：sentinel-dashboard-1.6.0.jar
其他版本：Sentinel/releases

通過命令啟動：

java -jar sentinel-dashboard-1.6.0.jar

默認情況下，sentinel-dashboard以8080端口啟動。由于sentinel-dashboard是一個標準的spring boot應(yīng)用，所以如果要自定義端口號等內(nèi)容的話，可以通過在啟動命令中增加參數(shù)來調(diào)整，比如：

java -jar sentinel-dashboard-1.6.0.jar --server.port=8888

所以可以通過訪問：localhost:8888 來驗證是否已經(jīng)啟動成功，如果一切順利的話，可以看到登錄頁面（默認用戶名和密碼都是sentinel）。

（2）整合Sentinel

依賴：

    <dependency><groupId>org.springframework.cloud</groupId><artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-sentinel</artifactId></dependency>

配置：

spring.application.name=alibaba-sentinel-rate-limiting
server.port=8002# sentinel dashboard
spring.cloud.sentinel.transport.dashboard=localhost:8888

主類：

package com.example.demospringboot;import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;@SpringBootApplication
@Slf4j
public class DemospringbootApplication {public static void main(String[] args) {SpringApplication.run(DemospringbootApplication.class, args);}@Slf4j@RestControllerstatic class TestController {@GetMapping("/hello")public String hello() {return "Hello World";}}
}

啟動應(yīng)用，并執(zhí)行curl命令：

此時，在上面啟動的Sentinel Dashboard中就可以當(dāng)前我們啟動的alibaba-sentinel-rate-limiting這個服務(wù)以及接口調(diào)用的實時監(jiān)控了。具體如下圖所示：

流控限流

配置接口限流規(guī)則

在完成了上面的兩節(jié)之后，我們在alibaba-sentinel-rate-limiting服務(wù)下，點擊簇點鏈路菜單，可以看到如下界面：

通過點擊流控按鈕，來為該接口設(shè)置限流規(guī)則，比如：

流控模式：

• 直接：統(tǒng)計當(dāng)前資源的請求，觸發(fā)閾值時對當(dāng)前資源直接限流，也是默認模式。
• 關(guān)聯(lián)：統(tǒng)計與當(dāng)前相關(guān)的另一個資源，觸發(fā)閾值時，對當(dāng)前資源限流。
• 鏈路：統(tǒng)計從指定鏈路訪問到本資源的請求，觸發(fā)閾值時，對指定鏈路限流，即只限流從指定接口進來的

流控效果：

• 快速失效：達到閾值后，新的請求會被立即拒絕并拋出FlowException異常。是默認的處理方式。

• warm up：預(yù)熱模式，對超出閾值的請求同樣是拒絕，并拋出異常。但這種模式閾值會動態(tài)變化，從一個較小的值逐漸增加到最大值。請求閾值初始值是 threshold/coldFactor（默認值是3），持續(xù)指定時長后，逐漸提高到threshould值。例如，我設(shè)置QPS的threshold的為10，預(yù)熱時間為5秒，那么初始閾值就是10/3，也就是3，然后在5秒后逐漸增長到10.

• 排隊等待：讓所有請求按照先后次序進入一個隊列中排隊執(zhí)行，兩個請求的間隔不能小于指定時長。例如：QPS = 5，意味著每200ms處理一個隊列中的請求；timeout =2000,意味著預(yù)期等待超過2000ms的請求會被拒絕并拋出異常。

參考案例

點擊新增按鈕之后，可以看到如下界面：

其實就是左側(cè)菜單中流控規(guī)則的界面，這里可以看到當(dāng)前設(shè)置的所有限流策略。在完成了上面所有內(nèi)容之后，我們可以嘗試一下快速的調(diào)用這個接口，看看是否會觸發(fā)限流控制，比如：

可以看到，快速的調(diào)用/hello接口之后，調(diào)用被限流了。
在 sentinel-dashboard界面，也可以看到對應(yīng)統(tǒng)計：

Sentinel使用Nacos存儲規(guī)則

Dashboard中設(shè)置的限流規(guī)則在應(yīng)用重啟之后就丟失了。Sentinel自身就支持了多種不同的數(shù)據(jù)源來持久化規(guī)則配置，目前包括以下幾種方式：

• 文件配置
• Nacos配置
• ZooKeeper配置
• Apollo配置

本文我們使用Spring Cloud Alibaba的中整合的配置中心Nacos存儲限流規(guī)則。前置條件，啟動Nacos，詳見 Spring Cloud Alibaba實踐 --Nacos

默認配置下啟動后，它們的訪問地址為：

• Nacos：http://localhost:8848/nacos
• Sentinel Dashboard：http://localhost:8080/

（1）在Spring Cloud應(yīng)用的pom.xml中引入Spring Cloud Alibaba的Sentinel模塊和Nacos存儲擴展：

    <dependency><groupId>com.alibaba.csp</groupId><artifactId>sentinel-datasource-nacos</artifactId><version>1.5.2</version></dependency>

（2）在Spring Cloud應(yīng)用中添加配置信息

spring.application.name=alibaba-sentinel-rate-limiting
server.port=8002
# sentinel dashboard
spring.cloud.sentinel.transport.dashboard=localhost:8888# ds-sentinel-nacos-datasource
spring.cloud.sentinel.datasource.ds.nacos.server-addr=localhost:8848
spring.cloud.sentinel.datasource.ds.nacos.dataId=${spring.application.name}-sentinel
spring.cloud.sentinel.datasource.ds.nacos.groupId=DEFAULT_GROUP
spring.cloud.sentinel.datasource.ds.nacos.rule-type=flow

（3）Nacos中創(chuàng)建限流規(guī)則的配置

注：Data ID、Group就是上面第二步中配置的內(nèi)容。配置格式選擇JSON，并在配置內(nèi)容中填入下面的內(nèi)容：

[{"resource": "/hello","limitApp": "default","grade": 1,"count": 5,"strategy": 0,"controlBehavior": 0,"clusterMode": false}
]

配置規(guī)則是一個數(shù)組類型，數(shù)組中的每個對象是針對每一個保護資源的配置對象，每個對象中的屬性解釋如下：

• resource：資源名，即限流規(guī)則的作用對象
• limitApp：流控針對的調(diào)用來源，若為 default 則不區(qū)分調(diào)用來源
• grade：限流閾值類型（QPS 或并發(fā)線程數(shù)）；0代表根據(jù)并發(fā)數(shù)量來限流，1代表根據(jù)QPS來進行流量控制
• count：限流閾值
• strategy：調(diào)用關(guān)系限流策略
• controlBehavior：流量控制效果（直接拒絕、Warm Up、勻速排隊）
• clusterMode：是否為集群模式

（4）啟動應(yīng)用，curl localhost:8002/hello測試

如果一些順利，可以看到類似下面的日志，代表已經(jīng)成功從Nacos加載了一條限流規(guī)則：

2023-12-09 19:00:04.887  INFO 13800 --- [           main] o.s.c.a.s.c.SentinelDataSourceHandler    : [Sentinel Starter] DataSource ds-sentinel-nacos-datasource load 1 FlowRule

在Sentinel Dashboard中就可以看到當(dāng)前我們啟動的alibaba-sentinel-rate-limiting
服務(wù)。點擊左側(cè)菜單中的流控規(guī)則，可以看到已經(jīng)存在一條記錄了，具體如下：

注：在完成了上面的整合之后，對于接口流控規(guī)則的修改就存在兩個地方了：Sentinel控制臺、Nacos控制臺。

這個時候，需要注意當(dāng)前版本的Sentinel控制臺不具備同步修改Nacos配置的能力，而Nacos由于可以通過在客戶端中使用Listener來實現(xiàn)自動更新。所以，在整合了Nacos做規(guī)則存儲之后，需要知道在下面兩個地方修改存在不同的效果：

• Sentinel控制臺中修改規(guī)則：僅存在于服務(wù)的內(nèi)存中，不會修改Nacos中的配置值，重啟后恢復(fù)原來的值。
• Nacos控制臺中修改規(guī)則：服務(wù)的內(nèi)存中規(guī)則會更新，Nacos中持久化規(guī)則也會更新，重啟后依然保持。

@SentinelResource對某個方法資源調(diào)用限流

在實際應(yīng)用過程中，我們可能需要限流的層面不僅限于接口，而是對于某個方法的調(diào)用限流，對于某個外部資源的調(diào)用限流等都希望做到控制。這個時候我們就不得不手工定義需要限流的資源點，并配置相關(guān)的限流策略等內(nèi)容了。使用@SentinelResource注解可以靈活的定義控制資源以及如何配置控制策略。

主啟動類：
在應(yīng)用主類中增加注解支持的配置Bean

package com.example.demospringboot;import com.alibaba.csp.sentinel.annotation.aspectj.SentinelResourceAspect;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;@SpringBootApplication
@Slf4j
public class DemospringbootApplication {public static void main(String[] args) {SpringApplication.run(DemospringbootApplication.class, args);}// 注解支持的配置Bean@Beanpublic SentinelResourceAspect sentinelResourceAspect() {return new SentinelResourceAspect();}}

Service：
在需要通過Sentinel來控制流量的地方使用@SentinelResource注解，自定義資源點;
并通過@SentinelResource注解的blockHandler屬性實現(xiàn)限流的異常處理

package com.example.demospringboot;import com.alibaba.csp.sentinel.annotation.SentinelResource;
import com.alibaba.csp.sentinel.slots.block.BlockException;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.stereotype.Service;@Slf4j
@Service
public class TestService {@SentinelResource(value = "doSomeThing", blockHandler = "exceptionHandler")public void doSomeThing(String str) {log.info(str);}// 限流與阻塞處理public void exceptionHandler(String str, BlockException ex) {log.error( "blockHandler-> " + str, ex);}
}

Controller:
在Web層調(diào)用這個被保護的方法

package com.example.demospringboot;import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;import java.util.Date;@RestController
public class TestController {@Autowiredprivate TestService testService;@GetMapping("/hello")public String hello() {testService.doSomeThing("hello " + new Date());return "Hello World";}
}

啟動測試應(yīng)用，啟動Sentinel-Dashboard。 curl localhost:8002/hello發(fā)一個請求到/hello接口上，使得Sentinel-Dashboard上可以看到如下圖所示的幾個控制點：

可以看到，多了一個doSomeThing資源點?？梢酝ㄟ^界面為這個資源點設(shè)置限流規(guī)則，比如將其QPS設(shè)置為2。由于/hello資源不設(shè)置限流規(guī)則，所以只要請求/hello接口，就可以直接模擬調(diào)用doSomeThing資源，來觀察限流規(guī)則是否生效。只要QPS超過2，那么就會出現(xiàn)如下的錯誤返回，代表限流策略生效了。

2023-12-09 12:45:58.015  INFO 11368 --- [nio-8002-exec-7] com.example.demospringboot.TestService   : hello Sat Dec 09 12:45:58 CST 2023
2023-12-09 12:45:58.378 TRACE 11368 --- [nio-8002-exec-8] s.w.s.m.m.a.RequestMappingHandlerMapping : Mapped to com.example.demospringboot.TestController#hello()
2023-12-09 12:45:58.401 ERROR 11368 --- [nio-8002-exec-8] com.example.demospringboot.TestService   : blockHandler-> hello Sat Dec 09 12:45:58 CST 2023com.alibaba.csp.sentinel.slots.block.flow.FlowException: null

熔斷降級

@SentinelResource注解除了可以用來做限流控制之外，還能實現(xiàn)與Hystrix類似的熔斷降級策略。

這里只需對TestService類改造，讓doSomeThing方法持續(xù)拋出異常，觸發(fā)fallback屬性指定的具體方法名進行降級處理。

package com.example.demospringboot;import com.alibaba.csp.sentinel.annotation.SentinelResource;
import com.alibaba.csp.sentinel.slots.block.BlockException;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.stereotype.Service;@Slf4j
@Service
public class TestService {@SentinelResource(value = "doSomeThing", fallback = "fallbackHandler")public void doSomeThing(String str) {log.info(str);throw new RuntimeException("發(fā)生異常");}public void fallbackHandler(String str) {log.error("fallbackHandler-> " + str);}
}

在Sentinel-Dashboard名為doSomeThing的資源點上，點擊”降級“按鈕，為該資源設(shè)置降級規(guī)則。這里使用異常比例策略，比例設(shè)置為0.1（即：10%的異常率），時間窗口設(shè)置為2（秒）：

驗證熔斷降級，根據(jù)上面的降級策略配置，當(dāng)doSomeThing方法的調(diào)用QPS >= 5時，如果異常率超過10%，那么后續(xù)2秒內(nèi)的調(diào)用將直接觸發(fā)熔斷降級：

2023-12-09 13:30:21.332 TRACE 4248 --- [io-8002-exec-10] s.w.s.m.m.a.RequestMappingHandlerMapping : Mapped to com.example.demospringboot.TestController#hello()
2023-12-09 13:30:21.333 ERROR 4248 --- [io-8002-exec-10] com.example.demospringboot.TestService   : fallbackHandler-> hello Sat Dec 09 13:30:21 CST 2023
2023-12-09 13:30:21.678 TRACE 4248 --- [nio-8002-exec-2] s.w.s.m.m.a.RequestMappingHandlerMapping : Mapped to com.example.demospringboot.TestController#hello()
2023-12-09 13:30:21.678 ERROR 4248 --- [nio-8002-exec-2] com.example.demospringboot.TestService   : fallbackHandler-> hello Sat Dec 09 13:30:21 CST 2023

參考：
https://www.didispace.com/spring-cloud/spring-cloud-alibaba-sentinel-2-5.html
https://zhuanlan.zhihu.com/p/565074363?utm_id=0