Spring Cloud Alibaba:Sentinel實現熔斷與限流

macrozheng發表於2019-11-18

Spring Cloud Alibaba 致力於提供微服務開發的一站式解決方案,Sentinel 作為其核心元件之一,具有熔斷與限流等一系列服務保護功能,本文將對其用法進行詳細介紹。

Sentinel簡介

隨著微服務的流行,服務和服務之間的穩定性變得越來越重要。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維度保護服務的穩定性。

Sentinel具有如下特性:

  • 豐富的應用場景:承接了阿里巴巴近 10 年的雙十一大促流量的核心場景,例如秒殺,可以實時熔斷下游不可用應用;
  • 完備的實時監控:同時提供實時的監控功能。可以在控制檯中看到接入應用的單臺機器秒級資料,甚至 500 臺以下規模的叢集的彙總執行情況;
  • 廣泛的開源生態:提供開箱即用的與其它開源框架/庫的整合模組,例如與 Spring Cloud、Dubbo、gRPC 的整合;
  • 完善的 SPI 擴充套件點:提供簡單易用、完善的 SPI 擴充套件點。您可以通過實現擴充套件點,快速的定製邏輯。

安裝Sentinel控制檯

Sentinel控制檯是一個輕量級的控制檯應用,它可用於實時檢視單機資源監控及叢集資源彙總,並提供了一系列的規則管理功能,如流控規則、降級規則、熱點規則等。

  • 我們先從官網下載Sentinel,這裡下載的是sentinel-dashboard-1.6.3.jar檔案,下載地址:https://github.com/alibaba/Sentinel/releases

  • 下載完成後在命令列輸入如下命令執行Sentinel控制檯:

java -jar sentinel-dashboard-1.6.3.jar
  • Sentinel控制檯預設執行在8080埠上,登入賬號密碼均為 sentinel,通過如下地址可以進行訪問:http://localhost:8080
640?wx_fmt=png
  • Sentinel控制檯可以檢視單臺機器的實時監控資料。
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建立sentinel-service模組

這裡我們建立一個sentinel-service模組,用於演示Sentinel的熔斷與限流功能。

  • 在pom.xml中新增相關依賴,這裡我們使用Nacos作為註冊中心,所以需要同時新增Nacos的依賴:
<dependency>
    <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactId>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-sentinel</artifactId>
</dependency>
  • 在application.yml中新增相關配置,主要是配置了Nacos和Sentinel控制檯的地址:
server:
  port: 8401
spring:
  application:
    name: sentinel-service
  cloud:
    nacos:
      discovery:
        server-addr: localhost:8848 #配置Nacos地址
    sentinel:
      transport:
        dashboard: localhost:8080 #配置sentinel dashboard地址
        port: 8719
service-url:
  user-service: http://nacos-user-service
management:
  endpoints:
    web:
      exposure:
        include: '*'

限流功能

Sentinel Starter 預設為所有的 HTTP 服務提供了限流埋點,我們也可以通過使用@SentinelResource來自定義一些限流行為。

建立RateLimitController類

用於測試熔斷和限流功能。

/**
 * 限流功能
 * Created by macro on 2019/11/7.
 */
@RestController
@RequestMapping("/rateLimit")
public class RateLimitController {

    /**
     * 按資源名稱限流,需要指定限流處理邏輯
     */
    @GetMapping("/byResource")
    @SentinelResource(value = "byResource",blockHandler = "handleException")
    public CommonResult byResource() {
        return new CommonResult("按資源名稱限流", 200);
    }

    /**
     * 按URL限流,有預設的限流處理邏輯
     */
    @GetMapping("/byUrl")
    @SentinelResource(value = "byUrl",blockHandler = "handleException")
    public CommonResult byUrl() {
        return new CommonResult("按url限流", 200);
    }

    public CommonResult handleException(BlockException exception){
        return new CommonResult(exception.getClass().getCanonicalName(),200);
    }

}

根據資源名稱限流

我們可以根據@SentinelResource註解中定義的value(資源名稱)來進行限流操作,但是需要指定限流處理邏輯。

  • 流控規則可以在Sentinel控制檯進行配置,由於我們使用了Nacos註冊中心,我們先啟動Nacos和sentinel-service;

  • 由於Sentinel採用的懶載入規則,需要我們先訪問下介面,Sentinel控制檯中才會有對應服務資訊,我們先訪問下該介面:http://localhost:8401/rateLimit/byResource

  • 在Sentinel控制檯配置流控規則,根據@SentinelResource註解的value值:

640?wx_fmt=png
  • 快速訪問上面的介面,可以發現返回了自己定義的限流處理資訊:
640?wx_fmt=png

根據URL限流

我們還可以通過訪問的URL來限流,會返回預設的限流處理資訊。

  • 在Sentinel控制檯配置流控規則,使用訪問的URL:
640?wx_fmt=png
  • 多次訪問該介面,會返回預設的限流處理結果:http://localhost:8401/rateLimit/byUrl
640?wx_fmt=png

自定義限流處理邏輯

我們可以自定義通用的限流處理邏輯,然後在@SentinelResource中指定。

  • 建立CustomBlockHandler類用於自定義限流處理邏輯:
/**
 * Created by macro on 2019/11/7.
 */
public class CustomBlockHandler {

    public CommonResult handleException(BlockException exception){
        return new CommonResult("自定義限流資訊",200);
    }
}
  • 在RateLimitController中使用自定義限流處理邏輯:
/**
 * 限流功能
 * Created by macro on 2019/11/7.
 */
@RestController
@RequestMapping("/rateLimit")
public class RateLimitController {

    /**
     * 自定義通用的限流處理邏輯
     */
    @GetMapping("/customBlockHandler")
    @SentinelResource(value = "customBlockHandler", blockHandler = "handleException",blockHandlerClass = CustomBlockHandler.class)
    public CommonResult blockHandler() {
        return new CommonResult("限流成功", 200);
    }

}

熔斷功能

Sentinel 支援對服務間呼叫進行保護,對故障應用進行熔斷操作,這裡我們使用RestTemplate來呼叫nacos-user-service服務所提供的介面來演示下該功能。

  • 首先我們需要使用@SentinelRestTemplate來包裝下RestTemplate例項:
/**
 * Created by macro on 2019/8/29.
 */
@Configuration
public class RibbonConfig {

    @Bean
    @SentinelRestTemplate
    public RestTemplate restTemplate(){
        return new RestTemplate();
    }
}
  • 新增CircleBreakerController類,定義對nacos-user-service提供介面的呼叫:
/**
 * 熔斷功能
 * Created by macro on 2019/11/7.
 */
@RestController
@RequestMapping("/breaker")
public class CircleBreakerController {

    private Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(CircleBreakerController.class);
    @Autowired
    private RestTemplate restTemplate;
    @Value("${service-url.user-service}")
    private String userServiceUrl;

    @RequestMapping("/fallback/{id}")
    @SentinelResource(value = "fallback",fallback = "handleFallback")
    public CommonResult fallback(@PathVariable Long id) {
        return restTemplate.getForObject(userServiceUrl + "/user/{1}", CommonResult.class, id);
    }

    @RequestMapping("/fallbackException/{id}")
    @SentinelResource(value = "fallbackException",fallback = "handleFallback2", exceptionsToIgnore = {NullPointerException.class})
    public CommonResult fallbackException(@PathVariable Long id) {
        if (id == 1) {
            throw new IndexOutOfBoundsException();
        } else if (id == 2) {
            throw new NullPointerException();
        }
        return restTemplate.getForObject(userServiceUrl + "/user/{1}", CommonResult.class, id);
    }

    public CommonResult handleFallback(Long id) {
        User defaultUser = new User(-1L, "defaultUser", "123456");
        return new CommonResult<>(defaultUser,"服務降級返回",200);
    }

    public CommonResult handleFallback2(@PathVariable Long id, Throwable e) {
        LOGGER.error("handleFallback2 id:{},throwable class:{}", id, e.getClass());
        User defaultUser = new User(-2L, "defaultUser2", "123456");
        return new CommonResult<>(defaultUser,"服務降級返回",200);
    }
}
  • 啟動nacos-user-service和sentinel-service服務:

  • 由於我們並沒有在nacos-user-service中定義id為4的使用者,所有訪問如下介面會返回服務降級結果:http://localhost:8401/breaker/fallback/4

{
	"data": {
		"id": -1,
		"username": "defaultUser",
		"password": "123456"
	},
	"message": "服務降級返回",
	"code": 200
}
  • 由於我們使用了exceptionsToIgnore引數忽略了NullPointerException,所以我們訪問介面報空指標時不會發生服務降級:http://localhost:8401/breaker/fallbackException/2
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與Feign結合使用

Sentinel也適配了Feign元件,我們使用Feign來進行服務間呼叫時,也可以使用它來進行熔斷。

  • 首先我們需要在pom.xml中新增Feign相關依賴:
<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-openfeign</artifactId>
</dependency>
  • 在application.yml中開啟Sentinel對Feign的支援:
feign:
  sentinel:
    enabled: true #開啟sentinel對feign的支援
  • 在應用啟動類上新增@EnableFeignClients啟動Feign的功能;

  • 建立一個UserService介面,用於定義對nacos-user-service服務的呼叫:

/**
 * Created by macro on 2019/9/5.
 */
@FeignClient(value = "nacos-user-service",fallback = UserFallbackService.class)
public interface UserService {
    @PostMapping("/user/create")
    CommonResult create(@RequestBody User user);

    @GetMapping("/user/{id}")
    CommonResult<User> getUser(@PathVariable Long id);

    @GetMapping("/user/getByUsername")
    CommonResult<User> getByUsername(@RequestParam String username);

    @PostMapping("/user/update")
    CommonResult update(@RequestBody User user);

    @PostMapping("/user/delete/{id}")
    CommonResult delete(@PathVariable Long id);
}
  • 建立UserFallbackService類實現UserService介面,用於處理服務降級邏輯:
/**
 * Created by macro on 2019/9/5.
 */
@Component
public class UserFallbackService implements UserService {
    @Override
    public CommonResult create(User user) {
        User defaultUser = new User(-1L, "defaultUser", "123456");
        return new CommonResult<>(defaultUser,"服務降級返回",200);
    }

    @Override
    public CommonResult<User> getUser(Long id) {
        User defaultUser = new User(-1L, "defaultUser", "123456");
        return new CommonResult<>(defaultUser,"服務降級返回",200);
    }

    @Override
    public CommonResult<User> getByUsername(String username) {
        User defaultUser = new User(-1L, "defaultUser", "123456");
        return new CommonResult<>(defaultUser,"服務降級返回",200);
    }

    @Override
    public CommonResult update(User user) {
        return new CommonResult("呼叫失敗,服務被降級",500);
    }

    @Override
    public CommonResult delete(Long id) {
        return new CommonResult("呼叫失敗,服務被降級",500);
    }
}
  • 在UserFeignController中使用UserService通過Feign呼叫nacos-user-service服務中的介面:
/**
 * Created by macro on 2019/8/29.
 */
@RestController
@RequestMapping("/user")
public class UserFeignController {
    @Autowired
    private UserService userService;

    @GetMapping("/{id}")
    public CommonResult getUser(@PathVariable Long id) {
        return userService.getUser(id);
    }

    @GetMapping("/getByUsername")
    public CommonResult getByUsername(@RequestParam String username) {
        return userService.getByUsername(username);
    }

    @PostMapping("/create")
    public CommonResult create(@RequestBody User user) {
        return userService.create(user);
    }

    @PostMapping("/update")
    public CommonResult update(@RequestBody User user) {
        return userService.update(user);
    }

    @PostMapping("/delete/{id}")
    public CommonResult delete(@PathVariable Long id) {
        return userService.delete(id);
    }
}
  • 呼叫如下介面會發生服務降級,返回服務降級處理資訊:http://localhost:8401/user/4
{
	"data": {
		"id": -1,
		"username": "defaultUser",
		"password": "123456"
	},
	"message": "服務降級返回",
	"code": 200
}

使用Nacos儲存規則

預設情況下,當我們在Sentinel控制檯中配置規則時,控制檯推送規則方式是通過API將規則推送至客戶端並直接更新到記憶體中。一旦我們重啟應用,規則將消失。下面我們介紹下如何將配置規則進行持久化,以儲存到Nacos為例。

原理示意圖

640?wx_fmt=png
  • 首先我們直接在配置中心建立規則,配置中心將規則推送到客戶端;

  • Sentinel控制檯也從配置中心去獲取配置資訊。

功能演示

  • 先在pom.xml中新增相關依賴:
<dependency>
    <groupId>com.alibaba.csp</groupId>
    <artifactId>sentinel-datasource-nacos</artifactId>
</dependency>
  • 修改application.yml配置檔案,新增Nacos資料來源配置:
spring:
  cloud:
    sentinel:
      datasource:
        ds1:
          nacos:
            server-addr: localhost:8848
            dataId: ${spring.application.name}-sentinel
            groupId: DEFAULT_GROUP
            data-type: json
            rule-type: flow
  • 在Nacos中新增配置:
640?wx_fmt=png
  • 新增配置資訊如下:
[
    {
        "resource": "/rateLimit/byUrl",
        "limitApp": "default",
        "grade": 1,
        "count": 1,
        "strategy": 0,
        "controlBehavior": 0,
        "clusterMode": false
    }
]
  • 相關引數解釋:

    • resource:資源名稱;
    • limitApp:來源應用;
    • grade:閾值型別,0表示執行緒數,1表示QPS;
    • count:單機閾值;
    • strategy:流控模式,0表示直接,1表示關聯,2表示鏈路;
    • controlBehavior:流控效果,0表示快速失敗,1表示Warm Up,2表示排隊等待;
    • clusterMode:是否叢集。
  • 發現Sentinel控制檯已經有了如下限流規則:

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  • 快速訪問測試介面,可以發現返回了限流處理資訊:
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參考資料

Spring Cloud Alibaba 官方文件:https://github.com/alibaba/spring-cloud-alibaba/wiki

使用到的模組

springcloud-learning
├── nacos-user-service -- 註冊到nacos的提供User物件CRUD介面的服務
└── sentinel-service -- sentinel功能測試服務

專案原始碼地址

https://github.com/macrozheng/springcloud-learning

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