Spring Cloud Alibaba Sentinel 使用详解

Doker 多克2024-03-29 17:42

一、Sentinel 介绍

随着微服务的流行，服务和服务之间的稳定性变得越来越重要。 Sentinel 以流量为切入点，从流量控制、熔断降级、系统负载保护等多个维度保护服务的稳定性。

Sentinel 具有以下特征:

  • 丰富的应用场景： Sentinel 承接了阿里巴巴近 10 年的双十一大促流量的核心场景，例如秒杀（即突发流量控制在系统容量可以承受的范围）、消息削峰填谷、实时熔断下游不可用应用等。
  • 完备的实时监控： Sentinel 同时提供实时的监控功能。您可以在控制台中看到接入应用的单台机器秒级数据，甚至 500 台以下规模的集群的汇总运行情况。
  • 广泛的开源生态： Sentinel 提供开箱即用的与其它开源框架/库的整合模块，例如与 Spring Cloud、Dubbo、gRPC 的整合。您只需要引入相应的依赖并进行简单的配置即可快速地接入 Sentinel。
  • 完善的 SPI 扩展点： Sentinel 提供简单易用、完善的 SPI 扩展点。您可以通过实现扩展点，快速的定制逻辑。例如定制规则管理、适配数据源等。

二、如何使用 Sentinel

如果要在您的项目中引入 Sentinel，使用 group ID 为 com.alibaba.cloud 和 artifact ID 为 spring-cloud-starter-alibaba-sentinel 的 starter。

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

下面这个例子就是一个最简单的使用 Sentinel 的例子:

@SpringBootApplication
public class Application {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(ServiceApplication.class, args);
    }
}

@Service
public class TestService {

    @SentinelResource(value = "sayHello")
    public String sayHello(String name) {
        return "Hello, " + name;
    }
}

@RestController
public class TestController {

    @Autowired
    private TestService service;

    @GetMapping(value = "/hello/{name}")
    public String apiHello(@PathVariable String name) {
        return service.sayHello(name);
    }
}

@SentinelResource 注解用来标识资源是否被限流、降级。上述例子上该注解的属性 sayHello 表示资源名。

@SentinelResource 还提供了其它额外的属性如 blockHandler，blockHandlerClass，fallback 用于表示限流或降级的操作（注意有方法签名要求），更多内容可以参考 Sentinel 注解支持文档。若不配置 blockHandler、fallback 等函数，则被流控降级时方法会直接抛出对应的 BlockException；若方法未定义 throws BlockException 则会被 JVM 包装一层 UndeclaredThrowableException。

注：一般推荐将 @SentinelResource 注解加到服务实现上，而在 Web 层直接使用 Spring Cloud Alibaba 自带的 Web 埋点适配。Sentinel Web 适配同样支持配置自定义流控处理逻辑，参考 相关文档。

以上例子都是在 Web Servlet 环境下使用的。Sentinel 目前已经支持 Spring WebFlux，需要配合 spring-boot-starter-webflux 依赖触发 sentinel-starter 中 WebFlux 相关的自动化配置。

@SpringBootApplication
public class Application {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(ServiceApplication.class, args);
    }

}

@RestController
public class TestController {

    @GetMapping("/mono")
    public Mono<String> mono() {
	return Mono.just("simple string");
    }

}

当 Spring WebFlux 应用接入 Sentinel starter 后，所有的 URL 就自动成为 Sentinel 中的埋点资源，可以针对某个 URL 进行流控。

1、Sentinel 控制台

Sentinel 控制台提供一个轻量级的控制台，它提供机器发现、单机资源实时监控、集群资源汇总，以及规则管理的功能。您只需要对应用进行简单的配置，就可以使用这些功能。

注意: 集群资源汇总仅支持 500 台以下的应用集群，有大概 1 - 2 秒的延时。

Figure 1. Sentinel Dashboard

开启该功能需要3个步骤：

2、获取控制台

您可以从 release 页面 下载最新版本的控制台 jar 包。

您也可以从最新版本的源码自行构建 Sentinel 控制台：

  • 下载 控制台 工程
  • 使用以下命令将代码打包成一个 fat jar: mvn clean package

3、启动控制台

Sentinel 控制台是一个标准的 Spring Boot 应用，以 Spring Boot 的方式运行 jar 包即可。

java -Dserver.port=8080 -Dcsp.sentinel.dashboard.server=localhost:8080 -Dproject.name=sentinel-dashboard -jar sentinel-dashboard.jar

如若8080端口冲突，可使用 -Dserver.port=新端口 进行设置。

4、配置控制台信息

application.yml

spring:
  cloud:
    sentinel:
      transport:
        port: 8719
        dashboard: localhost:8080

这里的 spring.cloud.sentinel.transport.port 端口配置会在应用对应的机器上启动一个 Http Server，该 Server 会与 Sentinel 控制台做交互。比如 Sentinel 控制台添加了一个限流规则，会把规则数据 push 给这个 Http Server 接收，Http Server 再将规则注册到 Sentinel 中。

更多 Sentinel 控制台的使用及问题参考： Sentinel 控制台文档 以及 Sentinel FAQ

5、Feign 支持

Sentinel 适配了 Feign 组件。如果想使用，除了引入 spring-cloud-starter-alibaba-sentinel 的依赖外还需要 2 个步骤：

  • 配置文件打开 Sentinel 对 Feign 的支持：feign.sentinel.enabled=true

  • 加入 spring-cloud-starter-openfeign 依赖使 Sentinel starter 中的自动化配置类生效：

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

这是一个 FeignClient 的简单使用示例：

@FeignClient(name = "service-provider", fallback = EchoServiceFallback.class, configuration = FeignConfiguration.class)
public interface EchoService {
    @RequestMapping(value = "/echo/{str}", method = RequestMethod.GET)
    String echo(@PathVariable("str") String str);
}

class FeignConfiguration {
    @Bean
    public EchoServiceFallback echoServiceFallback() {
        return new EchoServiceFallback();
    }
}

class EchoServiceFallback implements EchoService {
    @Override
    public String echo(@PathVariable("str") String str) {
        return "echo fallback";
    }
}

|------|---------------------------------------------------------------------------------------------|
| Note | Feign 对应的接口中的资源名策略定义：httpmethod:protocol://requesturl。@FeignClient 注解中的所有属性，Sentinel 都做了兼容。 |

EchoService 接口中方法 echo 对应的资源名为 GET:http://service-provider/echo/{str}。

6、RestTemplate 支持

Spring Cloud Alibaba Sentinel 支持对 RestTemplate 的服务调用使用 Sentinel 进行保护，在构造 RestTemplate bean的时候需要加上 @SentinelRestTemplate 注解。

@Bean
@SentinelRestTemplate(blockHandler = "handleException", blockHandlerClass = ExceptionUtil.class)
public RestTemplate restTemplate() {
    return new RestTemplate();
}

@SentinelRestTemplate 注解的属性支持限流(blockHandler, blockHandlerClass)和降级(fallback, fallbackClass)的处理。

其中 blockHandler 或 fallback 属性对应的方法必须是对应 blockHandlerClass 或 fallbackClass 属性中的静态方法。

该方法的参数跟返回值跟 org.springframework.http.client.ClientHttpRequestInterceptor#interceptor 方法一致，其中参数多出了一个 BlockException 参数用于获取 Sentinel 捕获的异常。

比如上述 @SentinelRestTemplate 注解中 ExceptionUtil 的 handleException 属性对应的方法声明如下：

public class ExceptionUtil {
    public static ClientHttpResponse handleException(HttpRequest request, byte[] body, ClientHttpRequestExecution execution, BlockException exception) {
        ...
    }
}

|------|-------------------------------------------------------------|
| Note | 应用启动的时候会检查 @SentinelRestTemplate 注解对应的限流或降级方法是否存在，如不存在会抛出异常 |

@SentinelRestTemplate 注解的限流(blockHandler, blockHandlerClass)和降级(fallback, fallbackClass)属性不强制填写。

当使用 RestTemplate 调用被 Sentinel 熔断后，会返回 RestTemplate request block by sentinel 信息，或者也可以编写对应的方法自行处理返回信息。这里提供了 SentinelClientHttpResponse 用于构造返回信息。

Sentinel RestTemplate 限流的资源规则提供两种粒度：

  • httpmethod:schema://host:port/path：协议、主机、端口和路径
  • httpmethod:schema://host:port：协议、主机和端口

|------|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Note | 以 https://www.taobao.com/test 这个 url 并使用 GET 方法为例。对应的资源名有两种粒度，分别是 GET:https://www.taobao.com 以及 GET:https://www.taobao.com/test |

7、动态数据源支持

SentinelProperties 内部提供了 TreeMap 类型的 datasource 属性用于配置数据源信息。

比如配置 4 个数据源：

spring.cloud.sentinel.datasource.ds1.file.file=classpath: degraderule.json
spring.cloud.sentinel.datasource.ds1.file.rule-type=flow

#spring.cloud.sentinel.datasource.ds1.file.file=classpath: flowrule.json
#spring.cloud.sentinel.datasource.ds1.file.data-type=custom
#spring.cloud.sentinel.datasource.ds1.file.converter-class=com.alibaba.cloud.examples.JsonFlowRuleListConverter
#spring.cloud.sentinel.datasource.ds1.file.rule-type=flow

spring.cloud.sentinel.datasource.ds2.nacos.server-addr=localhost:8848
spring.cloud.sentinel.datasource.ds2.nacos.data-id=sentinel
spring.cloud.sentinel.datasource.ds2.nacos.group-id=DEFAULT_GROUP
spring.cloud.sentinel.datasource.ds2.nacos.data-type=json
spring.cloud.sentinel.datasource.ds2.nacos.rule-type=degrade

spring.cloud.sentinel.datasource.ds3.zk.path = /Sentinel-Demo/SYSTEM-CODE-DEMO-FLOW
spring.cloud.sentinel.datasource.ds3.zk.server-addr = localhost:2181
spring.cloud.sentinel.datasource.ds3.zk.rule-type=authority

spring.cloud.sentinel.datasource.ds4.apollo.namespace-name = application
spring.cloud.sentinel.datasource.ds4.apollo.flow-rules-key = sentinel
spring.cloud.sentinel.datasource.ds4.apollo.default-flow-rule-value = test
spring.cloud.sentinel.datasource.ds4.apollo.rule-type=param-flow

这种配置方式参考了 Spring Cloud Stream Binder 的配置，内部使用了 TreeMap 进行存储，comparator 为 String.CASE_INSENSITIVE_ORDER 。

|------|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Note | d1, ds2, ds3, ds4 是 ReadableDataSource 的名字，可随意编写。后面的 file ，zk ，nacos , apollo 就是对应具体的数据源，它们后面的配置就是这些具体数据源各自的配置。注意数据源的依赖要单独引入（比如 sentinel-datasource-nacos)。 |

每种数据源都有两个共同的配置项： data-type、 converter-class 以及 rule-type。

data-type 配置项表示 Converter 类型，Spring Cloud Alibaba Sentinel 默认提供两种内置的值，分别是 json 和 xml (不填默认是json)。 如果不想使用内置的 json 或 xml 这两种 Converter，可以填写 custom 表示自定义 Converter，然后再配置 converter-class 配置项，该配置项需要写类的全路径名(比如 spring.cloud.sentinel.datasource.ds1.file.converter-class=com.alibaba.cloud.examples.JsonFlowRuleListConverter)。

rule-type 配置表示该数据源中的规则属于哪种类型的规则(flow, degrade, authority, system, param-flow, gw-flow, gw-api-group)。注意网关流控规则 (GatewayFlowRule) 对应 gw-flow。

|------|--------------------------------------------|
| Note | 当某个数据源规则信息加载失败的情况下，不会影响应用的启动，会在日志中打印出错误信息。 |

|------|----------------------------------------------------------|
| Note | 默认情况下，xml 格式是不支持的。需要添加 jackson-dataformat-xml 依赖后才会自动生效。 |

|------|----------------------------------------------|
| Note | 如果规则加载没有生效，有可能是 jdk 版本导致的，请关注 759 issue 的处理。 |

关于 Sentinel 动态数据源的实现原理，参考： 动态规则扩展

8、Zuul 支持

参考 Sentinel 网关限流文档

若想跟 Sentinel Starter 配合使用，需要加上 spring-cloud-alibaba-sentinel-gateway 依赖，同时需要添加 spring-cloud-starter-netflix-zuul 依赖来让 spring-cloud-alibaba-sentinel-gateway 模块里的 Zuul 自动化配置类生效：

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

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

<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-zuul</artifactId>
</dependency>

同时请将 spring.cloud.sentinel.filter.enabled 配置项置为 false（若在网关流控控制台上看到了 URL 资源，就是此配置项没有置为 false）。Sentinel 网关流控默认的粒度是 route 维度以及自定义 API 分组维度，默认不支持 URL 粒度。如需细化到 URL 粒度，请参考 网关流控文档 自定义 API 分组。

9、Spring Cloud Gateway 支持

参考 Sentinel 网关限流文档

若想跟 Sentinel Starter 配合使用，需要加上 spring-cloud-alibaba-sentinel-gateway 依赖，同时需要添加 spring-cloud-starter-gateway 依赖来让 spring-cloud-alibaba-sentinel-gateway 模块里的 Spring Cloud Gateway 自动化配置类生效：

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

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

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

同时请将 spring.cloud.sentinel.filter.enabled 配置项置为 false（若在网关流控控制台上看到了 URL 资源，就是此配置项没有置为 false）。Sentinel 网关流控默认的粒度是 route 维度以及自定义 API 分组维度，默认不支持 URL 粒度。如需细化到 URL 粒度，请参考 网关流控文档 自定义 API 分组。

注意：网关流控规则数据源类型是 gw-flow，若将网关流控规则数据源指定为 flow 则不生效。

10、Endpoint 支持

在使用 Endpoint 特性之前需要在 Maven 中添加 spring-boot-starter-actuator 依赖，并在配置中允许 Endpoints 的访问。

  • Spring Boot 1.x 中添加配置 management.security.enabled=false。暴露的 endpoint 路径为 /sentinel
  • Spring Boot 2.x 中添加配置 management.endpoints.web.exposure.include=*。暴露的 endpoint 路径为 /actuator/sentinel

Sentinel Endpoint 里暴露的信息非常有用。包括当前应用的所有规则信息、日志目录、当前实例的 IP，Sentinel Dashboard 地址，Block Page，应用与 Sentinel Dashboard 的心跳频率等等信息。

11、配置

下表显示当应用的 ApplicationContext 中存在对应的Bean的类型时，会进行自动化设置：

|---------------------|----------------------------------------------------------------|------------------------------------------------|
| 存在Bean的类型 | 操作 | 作用 |
| UrlCleaner | WebCallbackManager.setUrlCleaner(urlCleaner) | 资源清理(资源（比如将满足 /foo/:id 的 URL 都归到 /foo/* 资源下）) |
| UrlBlockHandler | WebCallbackManager.setUrlBlockHandler(urlBlockHandler) | 自定义限流处理逻辑 |
| RequestOriginParser | WebCallbackManager.setRequestOriginParser(requestOriginParser) | 设置来源信息 |

Spring Cloud Alibaba Sentinel 提供了这些配置选项:

|-------------------------------------------------------|----------------------------------------------------------|-------------------|
| 配置项 | 含义 | 默认值 |
| spring.application.name or project.name | Sentinel项目名 | |
| spring.cloud.sentinel.enabled | Sentinel自动化配置是否生效 | true |
| spring.cloud.sentinel.eager | 是否提前触发 Sentinel 初始化 | false |
| spring.cloud.sentinel.transport.port | 应用与Sentinel控制台交互的端口，应用本地会起一个该端口占用的HttpServer | 8719 |
| spring.cloud.sentinel.transport.dashboard | Sentinel 控制台地址 | |
| spring.cloud.sentinel.transport.heartbeat-interval-ms | 应用与Sentinel控制台的心跳间隔时间 | |
| spring.cloud.sentinel.transport.client-ip | 此配置的客户端IP将被注册到 Sentinel Server 端 | |
| spring.cloud.sentinel.filter.order | Servlet Filter的加载顺序。Starter内部会构造这个filter | Integer.MIN_VALUE |
| spring.cloud.sentinel.filter.url-patterns | 数据类型是数组。表示Servlet Filter的url pattern集合 | /* |
| spring.cloud.sentinel.filter.enabled | Enable to instance CommonFilter | true |
| spring.cloud.sentinel.metric.charset | metric文件字符集 | UTF-8 |
| spring.cloud.sentinel.metric.file-single-size | Sentinel metric 单个文件的大小 | |
| spring.cloud.sentinel.metric.file-total-count | Sentinel metric 总文件数量 | |
| spring.cloud.sentinel.log.dir | Sentinel 日志文件所在的目录 | |
| spring.cloud.sentinel.log.switch-pid | Sentinel 日志文件名是否需要带上 pid | false |
| spring.cloud.sentinel.servlet.block-page | 自定义的跳转 URL，当请求被限流时会自动跳转至设定好的 URL | |
| spring.cloud.sentinel.flow.cold-factor | WarmUp 模式中的 冷启动因子 | 3 |
| spring.cloud.sentinel.zuul.order.pre | SentinelZuulPreFilter 的 order | 10000 |
| spring.cloud.sentinel.zuul.order.post | SentinelZuulPostFilter 的 order | 1000 |
| spring.cloud.sentinel.zuul.order.error | SentinelZuulErrorFilter 的 order | -1 |
| spring.cloud.sentinel.scg.fallback.mode | Spring Cloud Gateway 流控处理逻辑 (选择 redirect or response) | |
| spring.cloud.sentinel.scg.fallback.redirect | Spring Cloud Gateway 响应模式为 'redirect' 模式对应的重定向 URL | |
| spring.cloud.sentinel.scg.fallback.response-body | Spring Cloud Gateway 响应模式为 'response' 模式对应的响应内容 | |
| spring.cloud.sentinel.scg.fallback.response-status | Spring Cloud Gateway 响应模式为 'response' 模式对应的响应码 | 429 |
| spring.cloud.sentinel.scg.fallback.content-type | Spring Cloud Gateway 响应模式为 'response' 模式对应的 content-type | application/json |

|------|--------------------------------------------------------------|
| Note | 请注意。这些配置只有在 Servlet 环境下才会生效，RestTemplate 和 Feign 针对这些配置都无法生效 |

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