SpringCloud微服務：Sentinel哨兵元件，管理服務限流和降級

一、基本簡介

1、概念描述

Sentinel 以流量為切入點，從流量控制、熔斷降級、系統負載保護等多個次元保護服務的穩定性。包括核心的獨立類庫，監控台，豐富的使用場景驗證。（這似乎是阿裡開源元件的一貫作風，極其有特點，且特點很規律）

基本特性圖：

補刀一句

：這種圖很多人可能不在意，但是一般官方給這個圖就是該中間件的基本使用思路，與核心功能點。

2、基礎性概念

• 資源管理

資源是Sentinel元件中的核心概念之一。應用伺服器上腳本，靜态頁面，API接口，檔案圖檔等都可以了解為資源，對于Java開發者而言，API接口就是這裡資源的概念。

• 規則配置

Sentinel元件通過流控規則的配置，來指定允許該資源（API接口）通過的請求次數，IP黑白名單，應用服務等。

• 測試效果

QPS

：每秒查詢率，是一台伺服器每秒能夠處理的查詢次數。

TPS

：每秒處理事務數，事務處理整體傾向于整個過程。

二、架構環境整合

這裡的環境主要整合Nacos注冊中心，Feign服務，Sentinel哨兵，和Sentinel控制台。

1、基本依賴

這裡的依賴需要參考官方文檔，不同的環境使用不同的依賴，這裡主要适配SpringCloud環境，是以使用如下包即可。

<dependency>
    <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-sentinel</artifactId>
    <version>2.1.1.RELEASE</version>
</dependency>           

2、控制台面闆

這裡直接從GitHub下載下傳一個控制台服務包即可，也可以自己下載下傳源碼，按照需求修改後自行打包。

java -jar sentinel-dashboard-1.7.1.jar           

下載下傳并啟動控制台服務。

3、服務配置

這裡主要是把用到的兩個服務9001和9002連接配接到監控台。

spring:
  application:
    name: node09-nacos-9001
  cloud:
    nacos:
      discovery:
        server-addr: 127.0.0.1:8848
      config:
        server-addr: 127.0.0.1:8848
        file-extension: yaml
    sentinel:
      transport:
        port: 9001
        dashboard: localhost:8080           

最下面四行檔案是哨兵控制台的主要配置，注意剛啟動之後控制台是看不到連接配接的，有資源被觸發之後才能看到。(附一張首頁效果圖)

三、流量控制

1、基本描述

流量控制（flow control），其原理是監控應用流量的 QPS 或并發線程數等名額，當達到指定的門檻值時對流量進行控制，以避免被瞬時的流量高峰沖垮，進而保障應用的高可用性。

2、限流規則

限流規則主要由下面幾個因素組成。

• resource：資源名，即限流規則的作用對象，對于Java服務端開發而言就是執行的方法；
• count: 限流門檻值，機關時間内能按照規則通過的請求量；
• grade: 限流門檻值類型，QPS 或并發線程數 ；
• limitApp: 流控限制的指定應用來源，若為default則不區分調用來源；
• strategy: 調用關系限流政策，直連，鍊路等；
• controlBehavior: 流量控制效果，直接拒絕、Warm Up、勻速排隊；

3、基本案例

• 寫死

配置規則

public class FlowRuleConfig {

    public static void initFlowQpsRule(String resourceName) {
        List<FlowRule> rules = new ArrayList<>();
        FlowRule rule = new FlowRule(resourceName);
        // 修改這裡參數，檢視效果
        rule.setCount(100);
        rule.setGrade(RuleConstant.FLOW_GRADE_QPS);
        rule.setLimitApp("default");
        rules.add(rule);
        FlowRuleManager.loadRules(rules);
    }
}           

該規則參考上面的限流因素，不難了解。

使用方式

@RequestMapping(value = "/web/getOrder",method = RequestMethod.GET)
public String getOrder (@RequestParam("id") Integer id){
    FlowRuleConfig.initFlowQpsRule("getOrder");
    Entry entry = null;
    try {
        // 定義資源，埋點
        entry = SphU.entry("getOrder");
        // 保護的業務邏輯
        return "Order=" + id ;
    } catch (Exception e){
        e.printStackTrace();
    } finally {
        if (entry != null){entry.exit();}
    }
    return "Order Error" ;
}           

測試的時候修改規則中count值，測試效果明顯。

• 編碼簡化

SphU.entry中可以設定處理類型，限流門檻值。

@RequestMapping(value = "/web/getState",method = RequestMethod.GET)
public String getState (@RequestParam("id") Integer id){
    Entry entry = null;
    try {
        entry = SphU.entry("getOrder",EntryType.IN,2);
        return "state=" + id;
    }
    catch (BlockException e){
        e.printStackTrace();
    } finally {
        if (entry != null){entry.exit();}
    }
    return "State Error" ;
}           

不過這種模式依舊是代碼入侵嚴重，不太符合現在程式設計的大趨勢。Sentinel支援通過@SentinelResource注解定義資源并配置。

4、測試效果

請求上述的兩個測試接口，之後看控制台中9001服務的簇點鍊路。

可以基于控制台實時配置資源的：流控、降級、熱點、授權等核心功能，服務重新開機之後配置也會重置。

四、服務熔斷降級

1、注解詳解

核心注解

SentinelResource

用于定義資源，并提供可選的異常處理和 fallback 配置項。 @SentinelResource 注解包含以下屬性：

• value

資源名稱，核心概念不能為空;

• entryType

entry 類型，可選項預設為 EntryType.OUT;

• blockHandler

對應處理BlockException的函數名稱，可選項。blockHandler函數通路範圍需要是public，傳回類型需要與原方法相比對，參數類型需要和原方法相比對并且最後加一個額外的參數，類型為BlockException。blockHandler函數預設需要和原方法在同一個類中。若希望使用其他類的函數，則可以指定 blockHandlerClass為對應的類的Class對象，注意對應的函數必須為 static 函數，否則無法解析。

• fallback

fallback函數名稱，可選項，用于在抛出異常的時候提供fallback處理邏輯。fallback函數可以針對所有類型的異常（除了 exceptionsToIgnore裡面排除掉的異常類型）進行處理。fallback 函數簽名和位置要求：傳回值類型必須與原函數傳回值類型一緻；方法參數清單需要和原函數一緻，或者可以額外多一個;

注意

：這裡可以這樣了解blockHandler和fallback，fallback處理業務邏輯的異常，服務降級，blockHandler處理sentinel元件控制的阻斷異常。

2、使用案例

9001接口服務

@Service
public class FlowServiceImpl implements FlowService {
    @Resource
    private JdbcTemplate jdbcTemplate ;
    @SentinelResource(value = "getPhone",blockHandler = "exceptionHandler", fallback = "fallback")
    @Override
    public String getPhone(Integer id) {
        String sql = "select phone from d_phone WHERE id="+id ;
        Integer.parseInt("hand") ;
        return jdbcTemplate.queryForList(sql,String.class).get(0) ;
    }
    // 降級處理
    public String fallback(Integer id) {
        return "服務降級,id="+id ;
    }
    // 異常處理
    public String exceptionHandler(Integer id,BlockException be) {
        be.printStackTrace();
        return "服務抛異常,id="+id ;
    }
}           

9002請求服務

@RequestMapping(value = "/web/getJdbc",method = RequestMethod.GET)
public String getJdbc () {
    return msgFeign.getJdbc() ;
}           

3、效果測試

通過控制台配置9001的限流規則，然後刷接口看效果。

注意阻斷異常和業務異常的返參差別。

4、對比Hystrix元件

Hystrix的核心點在于以隔離和熔斷為主的容錯機制，逾時或被熔斷的調用将會快速失敗，并可以提供 fallback 機制；

Sentinel核心點在于流量控制多樣化，熔斷降級服務，系統負載保護，實時監控和控制台；

補刀一句

：對于流量控制類的元件，大部分場景是使用限流，服務降級這兩塊核心功能。

五、源代碼位址

GitHub位址：知了一笑
https://github.com/cicadasmile/spring-cloud-base
GitEE位址：知了一笑
https://gitee.com/cicadasmile/spring-cloud-base