微服务——服务保护(Sentinel)(一)

1.雪崩问题

级联失败雪崩问题指的是在微服务架构中,由于服务间的相互依赖和调用,当一个服务出现故障时,会引起调用它的服务也出现故障,进而引发整个调用链路的多个服务都出现故障,最终导致整个系统崩溃的现象。

产生雪崩原因

  1. 服务依赖:微服务架构中,服务之间通过远程调用相互依赖,一旦某个服务出现问题,就会影响到依赖它的其他服务。
  2. 故障传播:当一个服务出现故障时,如果没有有效的隔离和恢复机制,故障会沿着调用链传播,导致更多的服务受到影响。
  3. 资源耗尽:如果某个服务占用了过多的系统资源(如CPU、内存、网络带宽等),会导致其他服务无法获取足够的资源而出现故障。

2.微服务保护

2.1微服务保护方案

微服务保护的方案有很多,比如:

  • 请求限流

  • 线程隔离

  • 服务熔断

这些方案或多或少都会导致服务的体验上略有下降,比如请求限流,降低了并发上限;线程隔离,降低了可用资源数量;服务熔断,降低了服务的完整度,部分服务变的不可用或弱可用。因此这些方案都属于服务降级的方案。但通过这些方案,服务的健壮性得到了提升。

2.1.1请求限流

服务故障最重要原因就是并发太高。解决了这个问题,就能避免大部分故障。当然,接口的并发不是一直很高,而是突发的。因此请求限流,就是限制或控制接口访问的并发流量,避免服务因流量激增而出现故障。

请求限流往往会有一个限流器,数量高低起伏的并发请求曲线,经过限流器就变的非常平稳。这就像是水电站的大坝,起到蓄水的作用,可以通过开关控制水流出的大小,让下游水流始终维持在一个平稳的量。

2.1.2线程隔离

线程隔离:也叫做舱壁模式,模拟船舱隔板的防水原理。通过限定每个业务能使用的线程数量而将故障业务隔离,避免故障扩散。

当一个业务接口响应时间长,而且并发高时,就可能耗尽服务器的线程资源,导致服务内的其它接口受到影响。所以我们必须把这种影响降低,或者缩减影响的范围。

为了避免某个接口故障或压力过大导致整个服务不可用,我们可以限定每个接口可以使用的资源范围,也就是将其"隔离"起来。

如图所示,我们给业务2限定可用线程数量上限为4,这样即便服务C而出现故障,也不会导致服务器的线程资源被耗尽,不会影响到其它接口。

2.1.3服务熔断

线程隔离虽然避免了雪崩问题,但故障服务(商品服务)依然会拖慢购物车服务(服务调用方)的接口响应速度。而且商品查询的故障依然会导致查询购物车功能出现故障,购物车业务也变的不可用了。

所以,我们要做两件事情:

  • 编写服务降级逻辑:就是服务调用失败后的处理逻辑,根据业务场景,可以抛出异常,也可以返回友好提示或默认数据。

  • 异常统计和熔断:统计服务提供方的异常比例,当比例过高表明该接口会影响到其它服务,应该拒绝调用该接口,而是直接走降级逻辑。

2.2.Sentinel

2.2.1.介绍和安装

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。官方网站:

quick-start | Sentinel (sentinelguard.io)https://sentinelguard.io/zh-cn/docs/quick-start.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。

为了方便监控微服务,我们先把Sentinel的控制台搭建出来。

1)下载jar包

下载地址:Releases · alibaba/Sentinel (github.com)

2)运行

将jar包放在任意非中文、不包含特殊字符的目录下,重命名为sentinel-dashboard.jar

然后运行如下命令启动控制台:

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

3)访问

访问http://localhost:8090页面,就可以看到sentinel的控制台了:

需要输入账号和密码,默认都是:sentinel

登录后,即可看到控制台,默认会监控sentinel-dashboard服务本身:

2.2.2.微服务整合

在微服务模块中整合sentinel,连接sentinel-dashboard控制台,步骤如下:

1)引入sentinel依赖

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

2)配置控制台

修改application.yaml文件,添加下面内容:

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

3)访问cart-service的任意端点

重启cart-service,然后访问查询购物车接口,sentinel的客户端就会将服务访问的信息提交到sentinel-dashboard控制台。并展示出统计信息:

点击簇点链路菜单,会看到下面的页面:

所谓簇点链路,就是单机调用链路,是一次请求进入服务后经过的每一个被Sentinel监控的资源。默认情况下,Sentinel会监控SpringMVC的每一个Endpoint(接口)。

因此,我们看到/carts这个接口路径就是其中一个簇点,我们可以对其进行限流、熔断、隔离等保护措施。

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,这显然是不合适的。

所以我们可以选择打开Sentinel的请求方式前缀,把请求方式 + 请求路径作为簇点资源名:

首先,在cart-serviceapplication.yml中添加下面的配置:

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

然后,重启服务,通过页面访问购物车的相关接口,可以看到sentinel控制台的簇点链路发生了变化:

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