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SpringCloudAlibabaSentinel实现熔断与限流

时间:2023-06-20
Spring Cloud Alibabasentinel实现熔断与限流

一、Sentinel介绍与安装二、微服务项目整合Sentinel三、流控规则

3.1 阈值类型:QPS3.2 阈值类型:线程数3.3 流控模式:直接3.4 流控模式:关联3.5 流控模式:链路3.6 流控效果:快速失败3.7 流控效果:Warm Up3.8 流控效果:排队等待 四、降级规则

4.1 慢调用比例4.2 异常比例4.3 异常数 五、热点key限流

5.1 基本介绍5.2 基本使用5.3 参数例外项5.4 其他 六、@SentinelResource注解详解

6.1 @SentinelResource 属性介绍6.2 fallback 指定Java异常兜底方法6.3 blockHandler 指定 Sentinel 配置兜底方法6.4 exceptionsToIgnore 用于指定异常不走兜底方法6.5 defaultFallback 用于指定通用的 fallback 兜底方法 一、Sentinel介绍与安装

Sentinel是什么?

Sentinel是阿里开源的项目,提供了流量控制、熔断降级、系统负载保护等多个维度来保障服务之间的稳定性。

中文文档:介绍 · alibaba/Sentinel Wiki

Sentinel 的主要特性:

Sentinel控制台的安装:

下载地址:Sentinel的下载地址

下载 sentinel-dashboard-1.7.0.jar ,环境:JDK 8,端口:8080 不被占用。进入 cmd 控制台,使用 java -jar sentinel-dashboard-1.7.0.jar 方式直接运行。

访问 localhost:8080,账号密码均为sentinel

二、微服务项目整合Sentinel

1、启动Nacos服务

2、新建Module cloudalibaba-sentinel-service8401

3、添加pom依赖

com.alibaba.cloud spring-cloud-starter-alibaba-sentinel com.alibaba.cloud spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery com.alibaba.csp sentinel-datasource-nacos

4、application.yml 配置

server: port: 8401spring: application: name: cloudalibaba-sentinel-service cloud: nacos: discovery: server-addr: localhost:8848 #Nacos服务注册中心地址 # 添加sentinel相关配置 sentinel: transport: dashboard: localhost:8080 #配置sentinel dashboard地址 port: 8719 #sentinel默认8719,假如被占用了会自动从8719开始依次+1扫描。直至找到未被占用的端口#暴露,用于监控等management: endpoints: web: exposure: include: '*'

5、主启动类添加 @EnableDiscoveryClient 注解

@EnableDiscoveryClient@SpringBootApplicationpublic class SentinelMain8401 { public static void main(String[] args) { SpringApplication.run(SentinelMain8401.class, args); }}

6、业务类

@RestControllerpublic class FlowLimitController { @GetMapping("/testA") public String testA() { return "-----testA"; } @GetMapping("/testB") public String testB(){ return "-----testB"; }}

7、启动微服务8401,查看Sentinel监控信息

查看Sentinel控制台,发现什么也没有,这是因为Sentinel 采用的懒加载机制,只有执行一次方法调用,才能被Sentinel监控到。

多次调用 /testA 接口,在实时监控便能够看到接口 调用时间、QPS、响应时间 等内容

三、流控规则

流控规则,即:流量控制规则。具体配置有 资源名、针对来源、阈值类型、是否集群、流控模式、单机阈值、流控效果 这几项 。 3.1 阈值类型:QPS

QPS(每秒钟的请求数量):当调用该 API 的 QPS 达到阈值的时候,进行限流。

下面设置表示1秒钟内查询一次就是OK,若QPS>1,就直接-快速失败,报默认错误

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-mEHCIZeq-1644667737288)(C:UsersZBAppDataRoamingTyporatypora-user-imagesimage-20220124183204107.png)]

测试:当/testA的访问超过1次/s是,就会进行流量控制:快速失败(流控 Sentinel 默认提示:Blocked by Sentinel(flow limiting))

3.2 阈值类型:线程数

线程数:当调用该 API 的 线程数 达到阈值的时候,进行限流。

先修改一下8401的业务代码:

测试:然后重启8401,测试/testA,最好用两个浏览器访问,效果更明显

3.3 流控模式:直接

已经介绍,就是直接失败 3.4 流控模式:关联

关联:当关联的资源达到阈值时,就限流自己。当与 A 资源关联的 B 资源达到阈值时,就限流自己(A),即:B惹事,A挂了

**应用场景:**双十一,支付接口和下单接口关联。当支付接口达到阈值,就限流下单接口

测试:开始,/testA 和 /testB 1次/s 可以正常调用,突然大批量访问打到 /testB 请求。由于关联的 /testB 请求超过设定的阈值 QPS = 1,导致 /testA 请求被限流了。

3.5 流控模式:链路

链路:当链路中的资源达到阈值时,就会对使用到该资源的链路进行流控。当 A01 资源达到设定阈值时,所有调用该服务的链路,都会被限流,即:A01 挂了,用到我的链路都得挂

此处会用到 @SentinelResource 注解 value 属性值 作为资源名。

模拟两条请求链路:

A链路: A → A01 → A04 → A05B链路: B → A01 → A02 → A03

配置:

配置说明:对 message 服务进行 链路 流控,该服务关联有 A 和 B 两条链路。当 A 链路1s 调用 1次,服务正常。当该链路调用 超出阈值 QPS = 1 后,此时A链路都会被限流,同时因为B链路也调用 message,所以B链路也会同时被限流调用

业务代码:

@Servicepublic class FlowLimitService { @SentinelResource("message") public String message() { return "success"; }}

@RestController@Slf4jpublic class FlowLimitController { @Autowired FlowLimitService flowLimitService; // 链路测试 @GetMapping("/linkTestA") public String linkTestA() { return flowLimitService.message(); } @GetMapping("/linkTestB") public String linkTestB() { return flowLimitService.message(); }}

**测试:**开始,对 /linkTestA请求 1次/s 可以正常调用,当 /linkTestA请求 QPS > 1 后,满足设定的 message链路流控 规则 ,所以 /linkTestA请求 会被限流。同时 /linkTestB请求 也会被限流。

3.6 流控效果:快速失败

快速失败是默认的流控效果,直接失败。

源码:com.alibaba.csp.sentinel.slots.block.flow.controller.DefaultController

3.7 流控效果:Warm Up

Warm Up:某个服务,日常访问量很少,基本为 0,突然1s访问量 10w,这种极端情况,会直接将服务击垮。所以通过配置 流控效果:Warm Up,允许系统慢慢呼呼的进行预热,经预热时长逐渐升至设定的QPS阈值。

即:默认coldFactor为3,请求QPS从(threshold / 3)开始,经多少预热时长才逐渐升至设定的QPS阈值。

配置:

配置说明:/testA 服务,设置 QPS 单机阈值为 10,采用 Warm Up 预热的方式,预热时长为 5s。根据计算公式 10 / 3 = 3,前 5s 的阈值为 3,预热 5s 后阈值增长到 10。

**测试:**开始调用 /testA 服务,狂点刷新访问打到 /testA 请求。配置 Warm Up 流控效果,在前 5s 内,通过公式计算阈值为 10/3 = 3,访问超过 3 次便会被限流;5s 后,阈值增长到 10,此时访问超过 3 次也不会被限流,这就是 Warm Up 预热效果。

3.8 流控效果:排队等待

排队等待:让请求以均匀的速度通过,对应的是漏桶算法。这种方式主要用于处理间隔性突发的流量,例如消息队列。在某一秒有大亮的请求到来,而接下来的几秒则处于空闲状态。我们希望系统能够在接下来的空闲期间逐渐处理这些请求,而不是在第一秒直接拒绝多余的请求。

配置: /testA 服务,设置 QPS 单机阈值为 1,每秒只接收 1 个请求。设置超时时间 2s。采用漏斗算法,让后台匀速的处理请求,而不是直接拒绝更多的请求。超时的请求则被抛弃,返回错误信息。

修改一下业务代码,把线程名打印出来以验证是否排队

测试:使用postman发送10个请求

可以看到刚好满足1s一个请求,说明请求的执行进行了排队

四、降级规则 4.1 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。

执行流程:

举例:

4.2 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%。

举例:

4.3 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。

举例:

五、热点key限流 5.1 基本介绍

(官网地址:Github 热点规则官方介绍)

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。

5.2 基本使用

编写测试方法

这里需要使用**@SentinelResource**注解,与 @HystrixCommand 类似,也是用来定义服务降级 兜底方法 的注解。

@GetMapping("/testHotKey")@SentinelResource(value = "testHotKey", blockHandler = "deal_testHotKey") //这里的名称可以随便写,但是一般跟rest地址一样public String testHotKey(@RequestParam(value = "p1", required = false) String p1, @RequestParam(value = "p1", required = false) String p2) { return "------testHotkey";}//这里是我们自定义的兜底方法,BlockException不要打成了BlockedExceptionpublic String deal_testHotKey(String p1, String p2, BlockException e) { return "这次不用默认的兜底提示Blocked by Sentinel(flow limiting),自定义提示:del_testHotKey o(╥﹏╥)o...";}

分析:

其中 value = “testHotKey” 是一个标识(Sentinel资源名),与rest的/testHotKey对应,这里value的值可以任意写,但是我们约定与rest地址一致,唯一区别是没有/。blockHandler = “del_testHotKey” 则表示如果违背了Sentinel中配置的流控规则,就会调用我们自己的兜底方法del_testHotKey

配置热点key限流规则

设定热点限流规则:方法testHotKey里面第一个参数只要QPS超过每秒1次,马上降级处理,产生限流并执行自定义的del_testHotKey兜底方法。

测试

访问http://localhost:8401/testHotKey?p1=a&p2=b,仅传入参数p2没有任何影响,1次/s正常显示,迅速点击两次,触发热点限流,执行自定义兜底方法:

![image-20220203151201884](https://gitee.com/jobim/blogimage/raw/master/img/20220203151201.png

不配置blockeHandler(兜底方法)

触发热点限流降级会出现error page,对用户不友好。

5.3 参数例外项

上述案例演示了第一个参数p1,当QPS超过1秒1次点击后马上被限流

设置参数例外项:我们期望p1参数当它是某个特殊值时,它的限流值和平时不一样,比如当p1的值等于5时,它的阈值可以达到200。

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-elJHXAAr-1644667737299)(C:UsersZBAppDataRoamingTyporatypora-user-imagesimage-20220203151325020.png)]

测试:狂点http://localhost:8401/testHotKey?p1=5&p2=b 没有限流

5.4 其他

手动添加一个异常:

测试直接错误页面。

注意:Sentinel它只管你有没有触发它的限流规则,也可以说只管这个web交互页面(控制台)里面的东西。 配置类的东西Sentinel可以管,java异常的错误我不管。

@SentinelResource处理的是Sentinel控制台配置的违规情况,由blockHandler方法配置的兜底处理;

int age = 10/0,这个是java运行时报出的运行时异常RunTimeException,@SentinelResource不管

六、@SentinelResource注解详解

Sentinel 提供了 @SentinelResource 注解用于定义资源,并提供了AspectJ的扩展用于自动定义资源、处理BlockException等。

6.1 @SentinelResource 属性介绍 属性名是否必填说明value是资源名称 。(必填项,需要通过 value 值找到对应的规则进行配置)entryType否entry类型,标记流量的方向,取值IN/OUT,默认是OUTblockHandler否处理BlockException的函数名称(可以理解为对Sentinel的配置进行方法兜底)。
函数要求:
1.必须是 public 修饰
2.返回类型与原方法一致
3、参数类型需要和原方法相匹配,并在最后加 BlockException 类型的参数。
4、默认需和原方法在同一个类中。若希望使用其他类的函数,可配置 blockHandlerClass ,并指定blockHandlerClass里面的方法。blockHandlerClass否存放blockHandler的类。
对应的处理函数必须 public static 修饰,否则无法解析,其他要求:同blockHandler。fallback否用于在抛出异常的时候提供fallback处理逻辑(可以理解为对Java异常情况方法兜底)。
fallback函数可以针对所有类型的异常(除了 exceptionsToIgnore 里面排除掉的异常类型)进行处理。函数要求:
1.返回类型与原方法一致 。
2.参数类型需要和原方法相匹配,Sentinel 1.6开始,也可在方法最后加 Throwable 类型的参数。
3.默认需和原方法在同一个类中。若希望使用其他类的函数,可配置 fallbackClass ,并指定fallbackClass里面的方法。fallbackClass否存放fallback的类。
对应的处理函数必须static修饰,否则无法解析,其他要求:同fallback。defaultFallback否用于通用的 fallback 逻辑。
默认 fallback 函数可以针对所有类型的异常(除了 exceptionsToIgnore 里面排除掉的异常类型)进行处理。若同时配置了 fallback 和 defaultFallback,以fallback为准。函数要求:
1.返回类型与原方法一致
2.方法参数列表为空,或者有一个 Throwable 类型的参数。
3.默认需要和原方法在同一个类中。若希望使用其他类的函数,可配置 fallbackClass ,并指定 fallbackClass 里面的方法。exceptionsToIgnore否指定排除掉哪些异常。
排除的异常不会计入异常统计,也不会进入fallback逻辑,而是原样抛出。exceptionsToTrace否需要trace的异常6.2 fallback 指定Java异常兜底方法

fallback只用来处理与Java逻辑异常相关的兜底。比如:NullPointerException、ArrayIndexOutOfBoundsException 等Java代码中的异常,fallback 指定的兜底方法便会生效。

兜底方法与业务方法耦合

@GetMapping("/testA")@SentinelResource(value = "testA", fallback = "fallbackMethod")public String testA() { int i = 10 / 0; return "-----testA";}public String fallbackMethod(Throwable e) { return "限流请求连接(Java类异常)的兜底方法:" + e.getMessage();}

使用 fallbackClass 将兜底方法与业务解耦合

@GetMapping("/testA")@SentinelResource(value = "testA", fallback = "fallbackMethod", fallbackClass = CustomerFallback.class)public String testA() { int i = 10 / 0; return "-----testA";}public class CustomerFallback { public static String fallbackMethod(Throwable e) { return "限流请求连接(Java类异常)的兜底方法:" + e.getMessage(); } }

测试兜底结果返回:

6.3 blockHandler 指定 Sentinel 配置兜底方法

blockHandler 只用来处理 与 Sentinel 配置有关的兜底。比如:配置某资源 QPS =1,当 QPS >1 时,blockHandler 指定的兜底方法便会生效。

兜底方法与业务方法耦合

@GetMapping("/testB")@SentinelResource(value = "testB",blockHandler = "exceptionMethod")public String testB() { return "-----testB";}public String exceptionMethod(BlockException exception) { return "限流@SentinelResource value 属性的兜底方法:" + exception;}

使用 fallbackClass 将兜底方法与业务解耦合

@GetMapping("/testB")@SentinelResource(value = "testB",blockHandler = "exceptionMethod",blockHandlerClass = CustomerBlockHandler.class)public String testB() { return "-----testB";}public class CustomerBlockHandler { public static String exceptionMethod(BlockException exception) { return "处理与 Sentinel 配置相关的兜底方法:" + exception; }}

测试:兜底结果返回

6.4 exceptionsToIgnore 用于指定异常不走兜底方法

使用 exceptionsTolgnore 属性,来 指定某些异常不执行兜底方法,直接显示错误信息。配置 ArithmeticException 异常不走兜底方法。java.lang.ArithmeticException: / by zero ,便不会再执行兜底方法,直接显示错误信息给前台页面。

@GetMapping("/testA")@SentinelResource(value = "testA", fallback = "fallbackMethod",fallbackClass = CustomerFallback.class, exceptionsToIgnore = ArithmeticException.class)public String testA() { int i = 10 / 0; return "-----testA";}123456789

测试:不走兜底方法,直接返回异常到页面

6.5 defaultFallback 用于指定通用的 fallback 兜底方法

使用 defaultFallback 来指定通用的 fallback 兜底方法。

如果当前业务配置有 defaultFallback 和 fallback 两个属性,则优先执行 fallback 指定的方法。如果 fallback 指定的方法不存在,还会执行 defaultFallback 指定的方法。

@GetMapping("/testA")@SentinelResource(value = "testA", fallback = "fallbackMethod", fallbackClass = CustomerFallback.class, defaultFallback = "defaultFallbackMethod" //直接指定即可,使用比较简单)public String testA() { int i = 10 / 0; return "-----testA";}public class CustomerFallback { public static String defaultFallbackMethod(Throwable e) { return "通用的fallback兜底方法"; } public static String fallbackMethod(Throwable e) { return "限流请求连接(Java类异常)的兜底方法:" + e.getMessage(); }}

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