Spring Cloud Alibaba Sentinel 简单使用

Sentinel

  • Sentinel 主要功能
  • Sentinel 作用
  • 常见的流量控制算法
    • 计数器算法
    • 漏桶算法
  • 令牌桶算法
  • Sentinel 流量控制
  • Sentinel 熔断
  • Sentinel 基本使用
    • 添加依赖
    • 定义资源
    • 定义限流规则
    • 定义熔断规则
    • 如何判断熔断还是限流
    • 自定义 Sentinel 异常
      • 局部自定义异常
      • 全局自定义异常
      • 系统自定义异常
    • 使用 Nacos 存储配置
      • 引入依赖
      • 设置配置文件
      • Nacos 中设置配置信息

Sentinel 主要功能

  1. 流量控制: 可以通过配置规则对接口的访问进行限制, 避免因流量过高而导致的系统崩溃.
  2. 服务熔断: 当后端服务不可用或异常时, 可以通过配置熔断规则快速失败并返回错误信息, 避免连锁故障.
  3. 系统负载保护: 根据系统负载情况, 自动控制流量的通过, 防止系统出现过载.
  4. 统计和监控: 提供实时的流量控制和熔断信息统计

Sentinel 作用

  1. 防止雪崩效应: 当访问发生异常时 Sentinel 可以通过熔断机制返回错误信息, 从而防止其他服务也出现故障.
  2. 流量控制: Sentinel 可以通过限流机制, 限制并发请求数量, 来防止突然出现大量请求导致系统过载.
  3. 保护系统稳定性: Sentinel 可以对请求进行限流和熔断, 避免某个服务发生故障从而导致系统不可用.

常见的流量控制算法

计数器算法

计数器算法是在一定时间内记录请求次数, 当超过规定时间后计数器就会清零然后重新开始计算, 当请求超过间隔时间内最大次数时就会拒绝访问
计数器算法的特点是: 实现简单, 但是存在"突刺现象"

漏桶算法

漏桶算法工作原理类似于一个底部有小孔的桶, 无论流入多少水, 流出的速度始终保持恒定. 当桶满时, 新的水会溢出, 即超出的流量被丢弃, 这种算法能够平滑突发流量, 常用于限制数据的传输速度
漏桶算法提供了一种机制, 可以让突发流量被整形, 以便为系统提供稳定的请求. 如: Sentinel 中流量整形(匀速排队功能)
image.png

令牌桶算法

令牌桶算法中, 存在一个固定大小的令牌桶, 该桶会以恒定的速率源源不断地产生令牌, 当系统需要发送数据时, 会从令牌桶中取出一个令牌, 如果桶中没有可用的令牌, 那么该次数据发送就会被限制, 这种机制确保了即使面临突发流量, 系统也能保持稳定运行
image.png
令牌桶算法和漏桶算法的区别是: 漏桶算法是匀速的处理请求, 而令牌桶算法可以应对突发的流量.

Sentinel 流量控制

image.png
流量控制的三种效果:

  1. 快速失败: 当请求触发限流规则后, 会被理解拒绝并抛出 FlowException. 这种方法适用于对系统处理能力确切已知的情况.
  2. 排队等待(匀速通过): 排队等待会控制请求的间隔时间, 让请求稳定并且匀速通过. 这种方法可以用来处理间隔性突发的高流量.
  3. 冷启动(Warm Up): 该方法是通过让流量缓慢增加, 在一定时间内逐渐增加到阈值上限, 从而防止流量突然增加时, 直接把系统拉升到高水位可能瞬间把系统压垮.

Sentinel 熔断

image.png
熔断策略也是三种:

  1. 慢调用比例: 在统计时长内, 如果时间超过最大RT则为慢请求, 如果慢请求超过阈值, 并且请求数量大于最小请求数, 就会触发熔断
  2. 异常比例: 在统计时长内, 如果请求的比例大于阈值, 并且请求数大于最小请求数, 就会触发熔断
  3. 异常数: 在统计时长内, 如果异常数大于阈值, 并且请求数大于最小请求数, 就会触发熔断

Sentinel 基本使用

添加依赖

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

定义资源

定义资源可通过代码或者注解实现
通过代码方式定义资源:

@RequestMapping("/getid")
public String getId() {
    try(Entry entry = SphU.entry("getid")) { // 定义资源
        return "getId: " + new Random().nextInt(100);
    }catch (BlockException e) {
        // 当前资源已经被限流或熔断
        return "被限制";
    }
}

通过注解方式定义资源:

@SentinelResource(value = "getname", blockHandler = "myBlockHandler")
    @RequestMapping("/getname")
    public String getName() throws InterruptedException {
        Thread.sleep(100);
        return "getName: " + new Random().nextInt(100);
    }

    /**
     * 限流之后的执行方法
     * @param blockException
     * @return
     */
    public String myBlockHandler(BlockException blockException) {
        if (blockException instanceof FlowException) {
            return "限流";
        } else if (blockException instanceof DegradeException) {
            return "熔断";
        }
        return "被限制";
    }

注意:

  1. myBlockHandler 的返回类型和参数必须和绑定的方法一致, 否则就会报错
  2. myBlockHandler 必须包含 BlockException 参数

@SentinelResource 属性说明

  • value: 资源名称(必填)
  • entryType: 资源调用的流量类型 EntryType.IN/EntryType.OUT(默认)
  • blockHandler: 限流或熔断执行时对应的方法
  • fallback/fallbackClass: 非 BlockException 时, 其他非限流/熔断是异常对应的方法
  • exceptionsToIgnore: 用于指定哪些异常被排除掉, 不好计入异常统计和 fallback 逻辑中

定义限流规则

    private static void initFlowRules() {
        List<FlowRule> rules = new ArrayList<>();
        FlowRule rule = new FlowRule();
        rule.setResource("getname"); // 必须, 资源名
        rule.setGrade(RuleConstant.FLOW_GRADE_QPS); // 必须, 限流指标 QPS/线程数
        rule.setCount(1); // 必须, 限流数量: 上一步线程数或QPS值
        rules.add(rule);
        FlowRuleManager.loadRules(rules);
    }

定义熔断规则

    private static void initDegradeRules() {
        List<DegradeRule> rules = new ArrayList<>();
        DegradeRule rule = new DegradeRule();
        rule.setResource("getname"); // 资源名
        rule.setGrade(RuleConstant.DEGRADE_GRADE_RT); // 熔断策略
        rule.setCount(10); // RT值
        rule.setStatIntervalMs(1000); // 统计时长
        rule.setSlowRatioThreshold(0.5); // 阈值
        rule.setMinRequestAmount(1); // 最小请求数
        rule.setTimeWindow(5); // 熔断时长 单位为秒
        rules.add(rule);
        DegradeRuleManager.loadRules(rules);

    }

如何判断熔断还是限流

if (blockException instanceof FlowException) {
    return "限流";
} else if (blockException instanceof DegradeException) {
    return "熔断";
}

自定义 Sentinel 异常

Sentinel 异常分为三种: 局部自定义异常, 全局自定义异常, 系统自定义异常

局部自定义异常

    @SentinelResource(value = "getname", blockHandler = "myBlockHandler")
    @RequestMapping("/getname")
    public String getName() throws InterruptedException {
        Thread.sleep(100);
        return "getName: " + new Random().nextInt(100);
    }

    /**
     * 限流之后的执行方法
     * @param blockException
     * @return
     */
    public String myBlockHandler(BlockException blockException) {
        if (blockException instanceof FlowException) {
            return "限流";
        } else if (blockException instanceof DegradeException) {
            return "熔断";
        }
        return "被限制";
    }

局部自定义异常只需要创建一个方法然后在@SentinelResource 中设置即可

全局自定义异常

import com.alibaba.csp.sentinel.adapter.spring.webmvc.callback.BlockExceptionHandler;
import com.alibaba.csp.sentinel.slots.block.BlockException;
import com.alibaba.csp.sentinel.slots.block.authority.AuthorityException;
import com.alibaba.csp.sentinel.slots.block.degrade.DegradeException;
import com.alibaba.csp.sentinel.slots.block.flow.FlowException;
import com.alibaba.csp.sentinel.slots.block.flow.param.ParamFlowException;
import jakarta.servlet.http.HttpServletRequest;
import jakarta.servlet.http.HttpServletResponse;
import org.springframework.http.HttpStatus;
import org.springframework.stereotype.Component;

/**
 * 定义 Sentinel 全局自定义异常
 */
@Component
public class SentinelExceptionHandler implements BlockExceptionHandler {
    @Override
    public void handle(HttpServletRequest httpServletRequest, HttpServletResponse httpServletResponse, BlockException e) throws Exception {
        int code = HttpStatus.TOO_MANY_REQUESTS.value();
        String msg = "未知异常";
        if (e instanceof FlowException) {
            msg = "被限流";
        } else if (e instanceof DegradeException) {
            msg = "被熔断";
        } else if (e instanceof ParamFlowException) {
            msg = "请求触发了热点限流";
        } else if (e instanceof AuthorityException) {
            code = HttpStatus.UNAUTHORIZED.value();
            msg = "暂无权限";
        }
        httpServletResponse.setContentType("application/json;charset=utf-8");
        httpServletResponse.setStatus(code);
        httpServletResponse.getWriter().println("{\"code\":" + code + ", \"msg\":\"" + msg +"\"}");
    }
}

全局自定义异常需要实现 BlockExceptionHandler 接口然后重写 handle 方法

系统自定义异常

如果只配置熔断和限流的情况下配置全局自定义异常即可, 但是配置一些特殊的规则如: 热点规则, 全局自定义异常就不会起作用, 就需要配置系统自定义异常

import com.alibaba.csp.sentinel.slots.block.flow.param.ParamFlowException;
import org.springframework.http.HttpStatus;
import org.springframework.web.bind.annotation.ControllerAdvice;
import org.springframework.web.bind.annotation.ExceptionHandler;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestControllerAdvice;

import java.util.HashMap;
import java.util.Objects;

/**
 * 自定义系统异常
 */
@RestControllerAdvice
public class SystemException {
    @ExceptionHandler(ParamFlowException.class)
    public HashMap<String, Object> ParamFlowException(ParamFlowException e) {
        return new HashMap<>(){{
            put("code", HttpStatus.TOO_MANY_REQUESTS.value());
            put("msg", "热点限流");
        }};
    }
}

使用 Nacos 存储配置

Sentinel 配置的规则默认存储到内存中, 会随着项目的重启而清空, 所以就需要对这些规则进行持久化配置

引入依赖

<dependency>
  <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
  <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-sentinel</artifactId>
</dependency>
<dependency>
  <groupId>com.alibaba.csp</groupId>
  <artifactId>sentinel-datasource-nacos</artifactId>
</dependency>

设置配置文件

spring:
  application:
    name: sentinel-demo
  cloud:
    sentinel:
      transport:
        dashboard: localhost:18080
      datasource:
        ds:
          nacos:
            server-addr: localhost:8848
            username: nacos
            password: nacos
            data-id: ${spring.application.name}-flow-rules
            group-id: DEFAULT_GROUP
            data-type: json
            rule-type: flow
        ds2:
          nacos:
            server-addr: localhost:8848
            username: nacos
            password: nacos
            data-id: ${spring.application.name}-degrade-demo
            group-id: DEFAULT_GROUP
            data-type: json
            rule-type: degrade

image.png

Nacos 中设置配置信息

限流:

[
  {
    "resource":"/user/getname",
    "limitApp":"default",
    "grade":1,
    "count":2,
    "strategy":0,
    "controlBehavior":0,
    "clusterMode":false

  },
  {
    "resource":"/user/getid",
    "limitApp":"default",
    "grade":1,
    "count":2,
    "strategy":0,
    "controlBehavior":0,
    "clusterMode":false

  }
]

image.png
熔断:

[{
    "resource":"/user/getname",
    "grade":0,
    "count":10,
    "timeWindow":5,
    "minRequestAmount":1,
    "statIntervalMs":1000,
    "slowRationThreshold":0.5
}]

image.png

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