Sentinel服务保护

Sentinel服务保护

1. 简介

Sentinel是阿里巴巴开源的一款服务保护框架，目前已经加入SpringCloudAlibaba中。

Sentinel 是面向分布式、多语言异构化服务架构的流量治理组件，主要以流量为切入点，从流量控制、流量路由、熔断降级、系统自适应保护等多个维度来帮助用户保障微服务的稳定性。

官网：https://sentinelguard.io/zh-cn/index.html

Sentinel 的使用可以分为两个部分:

• 核心库（Jar包）：不依赖任何框架/库，能够运行于 Java 8 及以上的版本的运行时环境，同时对 Dubbo / Spring Cloud 等框架也有较好的支持。在项目中引入依赖即可实现服务限流、隔离、熔断等功能。
• 控制台（Dashboard）：Dashboard 主要负责管理推送规则、监控、管理机器信息等。

2. 安装

2.1 下载jar包

下载地址：https://github.com/alibaba/Sentinel

2.2 运行

将jar包放在任意非中文、不包含特殊字符的目录下：

java -Dserver.port=8090 -Dcsp.sentinel.dashboard.server=localhost:8090 -Dproject.name=sentinel-dashboard -jar sentinel-dashboard.jar

2.3 访问

http://localhost:8090/#/dashboard/home

3. 微服务整合

3.1 引入依赖

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

3.2 配置控制台

spring:
  cloud: 
    sentinel:
      transport:
        dashboard: localhost:8090

3.3 访问微服务接口

重启微服务，调用服务接口，查看sentinel-dashboard

3.4 簇点链路配置

默认情况下Sentinel会把路径作为簇点资源的名称，无法区分路径相同但请求方式不同的接口，查询、删除、修改等都被识别为一个簇点资源。

修改Sentinel的请求方式前缀，把请求方式 + 请求路径作为簇点资源名：

微服务application.yml中添加配置：

spring:
  cloud:
    sentinel:
      transport:
        dashboard: localhost:8090
      http-method-specify: true # 开启请求方式前缀

重启服务。

4. 请求限流

4.1 配置

在簇点链路后面点击流控按钮，即可对其做限流配置：

4.2 JMeter测试

使用JMeter测试限流

Sentinel实时监控：

5. 线程隔离

限流可以降低服务器压力，尽量减少因并发流量引起的服务故障的概率，但并不能完全避免服务故障。一旦某个服务出现故障，我们必须隔离对这个服务的调用，避免发生雪崩。

比如，查询购物车的时候需要查询商品，为了避免因商品服务出现故障导致购物车服务级联失败，我们可以把购物车业务中查询商品的部分隔离起来，限制可用的线程资源：

这样，即便商品服务出现故障，最多导致查询购物车业务故障，并且可用的线程资源也被限定在一定范围，不会导致整个购物车服务崩溃。

5.1 OpenFeign整合Sentinel

application.yml文件，开启Feign的sentinel功能：

feign:
  sentinel:
    enabled: true # 开启feign对sentinel的支持

配置application.yml文件，修改tomcat连接：

server:
  port: 8082
  tomcat:
    threads:
      max: 50 # 允许的最大线程数
    accept-count: 50 # 最大排队等待数量
    max-connections: 100 # 允许的最大连接

然后重启cart-service服务。

5.2 配置线程隔离

点击查询商品的FeignClient对应的簇点资源后面的流控按钮：

注意，这里勾选的是并发线程数限制，也就是说这个查询功能最多使用5个线程，而不是5QPS。如果查询商品的接口每秒处理2个请求，则5个线程的实际QPS在10左右，而超出的请求自然会被拒绝。

6. 服务熔断

6.1 熔断概念

服务熔断是指当调用方访问服务时，通过断路器做代理进行访问。断路器会持续观察服务返回的成功、失败状态，当失败超过设置的阈值时，断路器会打开，请求就不能真正地访问到服务了，从而避免服务故障的进一步蔓延，保障系统的整体稳定性。

6.2 Sentinel实现服务熔断

Sentinel通过定义资源和规则来实现熔断降级功能，当资源的错误率或响应时间超过预设的阈值时，Sentinel会触发熔断机制，拒绝后续的请求，直到资源恢复正常。

6.3 Sentinel服务熔断机制

Sentinel服务熔断的工作机制：

• ‌监控阶段‌：Sentinel使用统计窗口来收集关于资源的运行数据，包括请求量、错误率、响应时间等。
• ‌判断阶段‌：根据预设的熔断规则（如错误率阈值、响应时间阈值等），Sentinel判断是否需要触发熔断机制。
• ‌熔断阶段‌：当满足熔断条件时，Sentinel会打开断路器，拒绝后续的请求，并返回相应的错误信息。
• ‌恢复阶段‌：经过一段预设的时间（称为熔断时间窗），Sentinel会进入半开状态，允许少量请求通过以检测资源是否已经恢复正常。如果请求成功且没有错误，则完全恢复对该资源的访问；否则，继续延长熔断时间或重新进入熔断状态。

6.4 编写降级逻辑

触发限流或熔断后的请求不一定要直接报错，也可以返回一些默认数据或者友好提示，用户体验会更好。

给FeignClient编写失败后的降级逻辑有两种方式：

• 方式一：FallbackClass，无法对远程调用的异常做处理
• 方式二：FallbackFactory，可以对远程调用的异常做处理，我们一般选择这种方式。

FallBackFactory方式实现

步骤一：在hm-api模块中给ItemClient定义降级处理类，实现FallbackFactory：

package com.hmall.api.client.fallback;

import com.hmall.api.client.ItemClient;
import com.hmall.api.dto.ItemDTO;
import com.hmall.api.dto.OrderDetailDTO;
import com.hmall.common.exception.BizIllegalException;
import com.hmall.common.utils.CollUtils;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.cloud.openfeign.FallbackFactory;

import java.util.Collection;
import java.util.List;

@Slf4j
public class ItemClientFallback implements FallbackFactory<ItemClient> {
    @Override
    public ItemClient create(Throwable cause) {
        return new ItemClient() {
            @Override
            public List<ItemDTO> queryItemByIds(Collection<Long> ids) {
                log.error("远程调用ItemClient#queryItemByIds方法出现异常，参数：{}", ids, cause);
                // 查询购物车允许失败，查询失败，返回空集合
                return CollUtils.emptyList();
            }

            @Override
            public void deductStock(List<OrderDetailDTO> items) {
                // 库存扣减业务需要触发事务回滚，查询失败，抛出异常
                throw new BizIllegalException(cause);
            }
        };
    }
}

步骤二：在hm-api模块中的com.hmall.api.config.DefaultFeignConfig类中将ItemClientFallback注册为一个Bean：

public class DefaultFeignConfig {
    @Bean
    public Logger.Level feignLoggerLevel() {
        return Logger.Level.FULL;
    }
    @Bean
    public RequestInterceptor userInfoRequestInterceptor(){
        return new RequestInterceptor() {
            @Override
            public void apply(RequestTemplate template) {
                // 获取登录用户
                Long userId = UserContext.getUser();
                if(userId == null) {
                    // 如果为空则直接跳过
                    return;
                }
                // 如果不为空则放入请求头中，传递给下游微服务
                template.header("User-Token", userId.toString());
            }
        };
    }
    @Bean
    public ItemClientFallback itemClientFallback() {
        return new ItemClientFallback();
    }
}

步骤三：在hm-api模块中的ItemClient接口中使用ItemClientFallbackFactory：

@FeignClient(value = "item-service",configuration = DefaultFeignConfig.class,fallbackFactory = ItemClientFallback.class)
public interface ItemClient {
    @GetMapping("/items")
    List<ItemDTO> queryItemByIds(@RequestParam("ids") Collection<Long> ids);
    @PutMapping("/items/stock/deduct")
    void deductStock(@RequestBody List<OrderDetailDTO> items);
}

重启服务。

6.5 服务熔断配置

Sentinel中的断路器不仅可以统计某个接口的慢请求比例，还可以统计异常请求比例。当这些比例超出阈值时，就会熔断该接口，即拦截访问该接口的一切请求，降级处理；当该接口恢复正常时，再放行对于该接口的请求。

断路器的工作状态切换有一个状态机来控制：

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状态持续一段时间后会进入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

在sentinel-dashboard配置阈值：

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状态持续一段时间后会进入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

在sentinel-dashboard配置阈值：