Sentinel

Sentinel的特征

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、集群流量控制、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、Apache Dubbo、gRPC、Quarkus 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。同时 Sentinel 提供 Java/Go/C++ 等多语言的原生实现。

完善的 SPI 扩展机制:Sentinel 提供简单易用、完善的 SPI 扩展接口。您可以通过实现扩展接口来快速地定制逻辑。例如定制规则管理、适配动态数据源等。

Sentinel的主要特性

面试汇总

服务雪崩

多个微服务之间调用的时候,假设微服务A调用微服务B和微服务C,微服务B和微服务C又调用其它的微服务,这就是所谓的"扇出"。如果扇出的链路上某个微服务的调用响应时间过长或者不可用,对微服务A的调用就会占用越来越多的系统资源,进而引起系统崩溃,所谓的"雪崩效应"。对于高流量的应用来说,单一的后端依赖可能会导致所有服务器上的所有资源都在几秒钟内饱和。比失败更糟糕的是,这些应用程序还可能导致服务之间的延迟增加,备份队列,线程和其他系统资源紧张,导致整个系统发生更多的级联故障。这些都表示需要对故障和延迟进行隔离和管理,以便单个依赖关系的失败,不能取消整个应用程序或系统。

所以,通常当你发现一个模块下的某个实例失败后,这时候这个模块依然还会接收流量,然后这个有问题的模块还调用了其他的模块,这样就会发生级联故障,或者叫雪崩。复杂分布式体系结构中的应用程序有数十个依赖关系,每个依赖关系在某些时候将不可避免地失败。

服务降级

服务降级,说白了就是一种服务托底方案,如果服务无法完成正常的调用流程,就使用默认的托底方案来返回数据。

例如,在商品详情页一般都会展示商品的介绍信息,一旦商品详情页系统出现故障无法调用时,会直接获取缓存中的商品介绍信息返回给前端页面。

服务熔断

在分布式与微服务系统中,如果下游服务因为访问压力过大导致响应很慢或者一直调用失败时,上游服务为了保证系统的整体可用性,会暂时断开与下游服务的调用连接。这种方式就是熔断。类比保险丝达到最大服务访问后,直接拒绝访问,拉闸限电,然后调用服务降级的方法并返回友好提示。

服务熔断一般情况下会有三种状态:闭合、开启和半熔断;

闭合状态(保险丝闭合通电OK):服务一切正常,没有故障时,上游服务调用下游服务时,不会有任何限制。

开启状态(保险丝断开通电Error):上游服务不再调用下游服务的接口,会直接返回上游服务中预定的方法。

半熔断状态:处于开启状态时,上游服务会根据一定的规则,尝试恢复对下游服务的调用。此时,上游服务会以有限的流量来调用下游服务,同时,会监控调用的成功率。如果成功率达到预期,则进入关闭状态。如果未达到预期,会重新进入开启状态。

服务限流

服务限流就是限制进入系统的流量,以防止进入系统的流量过大而压垮系统。其主要的作用就是保护服务节点或者集群后面的数据节点,防止瞬时流量过大使服务和数据崩溃(如前端缓存大量实效),造成不可用;还可用于平滑请求,类似秒杀高并发等操作,严禁一窝蜂的过来拥挤,大家排队,一秒钟N个,有序进行。

限流算法有两种,一种就是简单的请求总量计数,一种就是时间窗口限流(一般为1s),如令牌桶算法和漏牌桶算法就是时间窗口的限流算法。

服务隔离

有点类似于系统的垂直拆分,就按照一定的规则将系统划分成多个服务模块,并且每个服务模块之间是互相独立的,不会存在强依赖的关系。如果某个拆分后的服务发生故障后,能够将故障产生的影响限制在某个具体的服务内,不会向其他服务扩散,自然也就不会对整体服务产生致命的影响。

互联网行业常用的服务隔离方式有:线程池隔离和信号量隔离。

服务超时

整个系统采用分布式和微服务架构后,系统被拆分成一个个小服务,就会存在服务与服务之间互相调用的现象,从而形成一个个调用链。

形成调用链关系的两个服务中,主动调用其他服务接口的服务处于调用链的上游,提供接口供其他服务调用的服务处于调用链的下游。服务超时就是在上游服务调用下游服务时,设置一个最大响应时间,如果超过这个最大响应时间下游服务还未返回结果,则断开上游服务与下游服务之间的请求连接,释放资源。

流控规则

Sentinel能够对流量进行控制,主要是监控应用的QPS流量或者并发线程数等指标,如果达到指定的阈值时,就会被流量进行控制,以避免服务被瞬时的高并发流量击垮,保证服务的高可靠性。参数见最下方:

1资源名 资源的唯一名称,默认就是请求的接口路径,可以自行修改,但是要保证唯一。
2针对来源 具体针对某个微服务进行限流,默认值为default,表示不区分来源,全部限流。
3阈值类型 QPS表示通过QPS进行限流,并发线程数表示通过并发线程数限流。
4单机阈值 与阈值类型组合使用。如果阈值类型选择的是QPS,表示当调用接口的QPS达到阈值时,进行限流操作。如果阈值类型选择的是并发线程数,则表示当调用接口的并发线程数达到阈值时,进行限流操作。
5是否集群 选中则表示集群环境,不选中则表示非集群环境。

流控模式

直接(直接对某个资源进行流控限制)

关联(a关联b,a达到流控之后去限制b)

链路(来自不同链路的请求对同一个目标访问时,实施针对性的不同限流措施,比如C请求来访问就限流,D请求来访问就是OK)

流控效果

直接:快速失败,直接显示Blocked by sentinel limited

预热:

排队等待

这种方式主要用于处理间隔性突发的流量,例如消息队列。想象一下这样的场景,在某一秒有大量的请求到来,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 请求。 注意:匀速排队模式暂时不支持 QPS>1000 的场景。

熔断

Sentinel 熔断降级会在调用链路中某个资源出现不稳定状态时(例如调用超时或异常比例升高),对这个资源的调用进行限制,

让请求快速失败,避免影响到其它的资源而导致级联错误。当资源被降级后,在接下来的降级时间窗口之内,对该资源的调用都自动熔断(默认行为是抛出 DegradeException)。

慢调用比例:

进入熔断状态判断依据:在统计时长内,实际请求数目>设定的最小请求数 且 实际慢调用比例>比例阈值 ,进入熔断状态。

1.调用:一个请求发送到服务器,服务器给与响应,一个响应就是一个调用。

2.最大RT:即最大的响应时间,指系统对请求作出响应的业务处理时间。

3.慢调用:处理业务逻辑的实际时间>设置的最大RT时间,这个调用叫做慢调用。

4.慢调用比例:在所以调用中,慢调用占有实际的比例=慢调用次数➗总调用次数

5.比例阈值:自己设定的 , 比例阈值=慢调用次数➗调用次数

6.统计时长:时间的判断依据

7.最小请求数:设置的调用最小请求数,上图比如1秒钟打进来10个线程(大于我们配置的5个了)调用被触发

进入熔断状态判断依据:在统计时长内,实际请求数目>设定的最小请求数 且 实际慢调用比例>比例阈值 ,进入熔断状态。

1熔断状态(保险丝跳闸断电,不可访问):在接下来的熔断时长内请求会自动被熔断

2探测恢复状态(探路先锋):熔断时长结束后进入探测恢复状态

3结束熔断(保险丝闭合恢复,可以访问):在探测恢复状态,如果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,否则继续熔断。

异常比例

按照上述配置,单独访问一次,必然来一次报错一次(int age = 10/0)达到100%,调一次错一次报错error;

开启jmeter后,直接高并发发送请求,多次调用达到我们的配置条件了。

断路器开启(保险丝跳闸),微服务不可用了,不再报错error而是服务熔断+服务降级,出提示

Blocked by Sentinel (flow limiting)。

异常数目

http://localhost:8401/testH,第一次访问绝对报错,因为除数不能为零,我们看到error窗口;

开启jmeter后,直接高并发干爆他发送请求,多次调用达到我们的配置条件了。

但是jmeter开工,上述配置表示,在1秒钟内最少请求2次,当异常数大于1时,会触发熔断操作断路器开启(保险丝跳闸),微服务不可用了,熔断的时长为5秒,不再报错error而是服务降级了出提示Blocked by Sentinel (flow limiting)

@SentinelResource注解

复制代码
@Target({ElementType.METHOD, ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Inherited
public @interface SentinelResource {
​
    //资源名称
    String value() default "";
​
    //entry类型,标记流量的方向,取值IN/OUT,默认是OUT
    EntryType entryType() default EntryType.OUT;
    //资源分类
    int resourceType() default 0;
​
    //处理BlockException的函数名称,函数要求:
    //1. 必须是 public
    //2.返回类型 参数与原方法一致
    //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blockHandlerClass ,并指定blockHandlerClass里面的方法。
    String blockHandler() default "";
​
    //存放blockHandler的类,对应的处理函数必须static修饰。
    Class<?>[] blockHandlerClass() default {};
​
    //用于在抛出异常的时候提供fallback处理逻辑。 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
    //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。
    String fallback() default "";
​
    //存放fallback的类。对应的处理函数必须static修饰。
    String defaultFallback() default "";
​
    //用于通用的 fallback 逻辑。默认fallback函数可以针对所有类型的异常进
    //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。
    Class<?>[] fallbackClass() default {};
 
​
    //需要trace的异常
    Class<? extends Throwable>[] exceptionsToTrace() default {Throwable.class};
​
    //指定排除忽略掉哪些异常。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。
    Class<? extends Throwable>[] exceptionsToIgnore() default {};
}
​
 

热点规则

何为热点

参数类型必须是基本数据类型或者String

热点即经常访问的数据,很多时候我们希望统计或者限制某个热点数据中访问频次最高的TopN数据,并对其访问进行限流或者其它操作

授权规则

在某些场景下,需要根据调用接口的来源判断是否允许执行本次请求。此时就可以使用Sentinel提供的授权规则来实现,Sentinel的授权规则能够根据请求的来源判断是否允许本次请求通过。

在Sentinel的授权规则中,提供了 白名单与黑名单 两种授权类型。白放行、黑禁止

sentinel规则持久化

在nacos中配置配置文件,利用yaml读取相应的配置文件,完成sentinel规则自动加载

yaml案例:

复制代码
spring:
​
  cloud:
​
    sentinel:
​
      datasource:
​
        ds1: 
​
          nacos:
​
            server-addr: localhost:8848
​
            dataId: ${spring.application.name}
​
            groupId: DEFAULT_GROUP
​
            data-type: json
​
            rule-type: flow
复制代码
[
​
    {
​
        "resource": "/rateLimit/byUrl",
​
        "limitApp": "default",
​
        "grade": 1,
​
        "count": 1,
​
        "strategy": 0,
​
        "controlBehavior": 0,
​
        "clusterMode": false
​
    }
​
]
​
​
 

resource:资源名称;limitApp:来源应用;grade:阈值类型,0表示线程数,1表示QPS;count:单机阈值;strategy:流控模式,0表示直接,1表示关联,2表示链路;controlBehavior:流控效果,0表示快速失败,1表示Warm Up,2表示排队等待;clusterMode:是否集群。

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