Spring Cloud-Sentinel实现服务限流、熔断与降级

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Sentinel简介

Spring Cloud Alibaba致力于提供微服务开发的一站式解决方案，Sentinel作为其核心组件之一，具有熔断与限流等一些列服务保护功能，本文将对其用法进行消息介绍。

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具有如下特性：

  • 丰富的应用场景：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，可以实时熔断下游不可用应用；
  • 完备的实时监控：同时提供实时的监控功能。可以在控制台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：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；
  • 完善的SPI扩展点：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。

安装Sentinel控制台

Sentinel控制台是一个轻量级的控制台应用，它可用于实时查看单机资源监控及集群资源汇总，并提供了一系列的规则管理功能，如流控规则、降级规则、热点规则等。

我们先从官网下载Sentinel，这里下载的是：sentinel-dashboard-1.8.6.jar文件。

官网下载地址：https://github.com/alibaba/Sentinel/releases

下载完成后，在cmd输入如下命令运行Sentinel控制台：
java -jar sentinel-dashboard-1.8.6.jar

Sentinel控制员默认运行在8080端口上，登录地址：http://localhost:8080
登录账号密码均为sentinel

springcloud-sentinel-01.pngspringcloud-sentinel-01.png

Sentinel控制台查看单台机器的实时监控数据：

springcloud-sentinel-02.pngspringcloud-sentinel-02.png

创建sentinel-service模块

这里我们创建一个sentinel-service模块，用于演示Sentinel的熔断与限流功能。

在pom.xml中添加相关依赖，这里我们使用Nacos作为注册中心，所以需要同时添加Nacos的依赖：

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
</dependency>
<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>
<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-ribbon</artifactId>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-openfeign</artifactId>
</dependency>

在application.yml中添加相关配置，主要是配置了Nacos和Sentinel控制台的地址：

server:
  port: 8401
spring:
  application:
    name: sentinel-service
  cloud:
    nacos:
      discovery:
        # 配置Nacos地址
        server-addr: http://localhost:8848
    sentinel:
      transport:
        # 配置Sentinel dashboard地址
        dashboard: http://localhost:8080
        port: 8719

service-url:
  user-service: http://nacos-user-service

management:
  endpoints:
    web:
      exposure:
        include: '*'

限流功能

Sentinel Starter默认为所有的HTTP服务提供了限流埋点，我们也可以通过使用@SentinelResource来自定义一些限流行为。

创建RateLimitController类

用于测试熔断和限流功能。

@RestController
@RequestMapping("/rateLimit")
public class RateLimitController {

    /**
     * 按资源名称限流，需要指定限流处理逻辑
     *
     * @return
     */
    @GetMapping("/byResource")
    @SentinelResource(value = "byResource", blockHandler = "handleException")
    public Result byResource() {
        return new Result("按资源名称限流", 200);
    }

    /**
     * 按url限流，有默认的限流处理逻辑
     *
     * @return
     */
    @GetMapping("byUrl")
    @SentinelResource(value = "byUrl", blockHandler = "handleException")
    public Result byUrl() {
        return new Result("按url限流", 200);
    }

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

    @GetMapping("/customBlockHandler")
    @SentinelResource(value = "customBlockHandler", blockHandler = "handleException", blockHandlerClass = CustomBlockHandler.class)
    public Result blockHandler() {
        return new Result("限流成功", 200);
    }

}

根据资源名称限流

我们可以根据@SentinelResource注解中定义的value（资源名称）来进行限流操作，但是需要指定限流处理逻辑。

流控规则可以在Sentinel控制台进行配置，由于我们使用了Nacos注册中心，我们先启动Nacos和sentinel-service；

由于Sentinel采用的懒加载规则，需要我们先访问下接口，Sentinel控制台中才会有对应服务信息，我们先访问下接口：

http://localhost:8401/rateLimit/byResource

在Sentinel控制台配置流控规则，根据@SentinelResource注解的value值：

springcloud-sentinel-03.pngspringcloud-sentinel-03.png

快速访问上面的接口：
正常情况响应：
{"message":"按资源名称限流","code":200,"data":null}

自定义的限流处理响应：
{"message":"com.alibaba.csp.sentinel.slots.block.flow.FlowException","code":200,"data":null}

根据URL限流

我们还可以通过访问的URL来限流，会返回默认的限流处理信息。

在Sentinel控制台通过访问URL配置流控规则：

springcloud-sentinel-04.pngspringcloud-sentinel-04.png

多次访问地址：http://localhost:8401/rateLimit/byUrl

正常情况响应：
{"message":"按url限流","code":200,"data":null}

返回限流处理响应：
Blocked by Sentinel (flow limiting)

自定义限流处理逻辑

我们可以自定义通用的限流处理逻辑，然后在@SentinelResource中指定。

创建CustomBlockHandler类用于自定义限流处理逻辑：

public class CustomBlockHandler {

    public Result handleException(BlockException exception) {
        return new Result("自定义限流信息", 200);
    }

}

在RateLimitController中使用自定义限流处理逻辑：

@RestController
@RequestMapping("/rateLimit")
public class RateLimitController {

    @GetMapping("/customBlockHandler")
    @SentinelResource(value = "customBlockHandler", blockHandler = "handleException", blockHandlerClass = CustomBlockHandler.class)
    public Result blockHandler() {
        return new Result("限流成功", 200);
    }

}

熔断功能

Sentinel支持对服务间调用进行保护，对故障应用进行熔断操作，这里我们使用RestTemplate来调用nacos-user-service服务所提供的接口来演示下该功能。

首先我们需要使用@SentinelRestTemplate来包装下RestTemplate实例：

@Configuration
public class RibbonConfig {

    @Bean
    @LoadBalanced
    @SentinelRestTemplate
    public RestTemplate restTemplate() {
        return new RestTemplate();
    }
}

添加CircleBreakerController类，定义对nacos-user-service提供接口的调用：

@RestController
@RequestMapping("/breaker")
public class CircleBreakerController {

    private static final Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(CircleBreakerController.class);

    @Autowired
    private RestTemplate restTemplate;

    @Value("${service-url.user-service}")
    private String userServiceUrl;

    @GetMapping("/fallback/{id}")
    // @SentinelResource(value = "fallback", fallback = "handleFallback")
    public Result fallback(@PathVariable Long id) {
        Result forObject = restTemplate.getForObject(userServiceUrl + "/user/{1}", Result.class, id);
        System.out.println(forObject);
        return forObject;
    }

    @GetMapping("/fallbackException/{id}")
    @SentinelResource(value = "fallbackException", fallback = "handleFallback2", exceptionsToIgnore = {NullPointerException.class})
    public Result fallbackException(@PathVariable Long id) {
        if (id == 1) {
            throw new IndexOutOfBoundsException();
        } else if (id == 2) {
            throw new NullPointerException();
        }

        return restTemplate.getForObject(userServiceUrl + "/user/{1}", Result.class, id);
    }

    public Result handleFallback(Long id) {
        return new Result("服务降级返回", 200);
    }

    public Result handleFallback2(Long id, Throwable e) {
        LOGGER.error("handleFallback2 id:{},throwable class:{}", id, e.getClass());
        return new Result("服务降级返回", 200);
    }

}

启动nacos-user-service和sentinel-service服务；
访问地址：http://localhost:8401/breaker/fallback/4

正常响应：
{"message":"操作成功","code":200,"data":null}

关闭nacos-user-service服务后，接口响应：
{"message":"服务降级返回","code":200,"data":null}

由于我们使用了exceptionsToIgnore参数忽略了NullPointerException，所以我们访问接口报空指针时不会发生服务降级：

访问地址1：
http://localhost:8401/breaker/fallbackException/1

响应：
{"message":"服务降级返回","code":200,"data":null}

访问地址2：
http://localhost:8401/breaker/fallbackException/2

响应如下图示：

springcloud-sentinel-05.pngspringcloud-sentinel-05.png

与Feign结合使用

Sentinel也适配了Feign组件，我们使用Feign来进行服务间调用时，也可以使用它来进行熔断。

首先我们需要在pom.xml中添加Feign相关依赖：

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

在application.yml中打开Sentinel对Feign的支持：

# 打开sentinel对feign的支持
feign:
  sentinel:
    enabled: true

在应用启动类上添加@EnableFeignClients启动Feign的功能；

创建一个UserService接口，用于定义对nacos-user-service服务的调用：

@FeignClient(value = "nacos-user-service", fallback = UserFallbackService.class)
public interface UserService {

    @PostMapping("/user/insert")
    Result insert(@RequestBody User user);

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

    @GetMapping("/user/listUsersByIds")
    Result<List<User>> listUsersByIds(@RequestParam List<Long> ids);

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

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

    @PostMapping("/user/delete/{id}")
    Result delete(@PathVariable Long id);

}

创建UserFallbackService类实现UserService接口，用于处理服务降级逻辑：

@Component
public class UserFallbackService implements UserService {

    @Override
    public Result insert(User user) {
        return new Result("调用失败，服务被降级", 500);
    }

    @Override
    public Result<User> getUser(Long id) {
        return new Result("调用失败，服务被降级", 500);
    }

    @Override
    public Result<List<User>> listUsersByIds(List<Long> ids) {
        return new Result("调用失败，服务被降级", 500);
    }

    @Override
    public Result<User> getByUsername(String username) {
        return new Result("调用失败，服务被降级", 500);
    }

    @Override
    public Result update(User user) {
        return new Result("调用失败，服务被降级", 500);
    }

    @Override
    public Result delete(Long id) {
        return new Result("调用失败，服务被降级", 500);
    }

}

在UserFeignController中使用UserService通过Feign调用nacos-user-service服务中的接口：

@RestController
@RequestMapping("/user")
public class UserFeignController {

    @Autowired
    private UserService userService;

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

    @GetMapping("/{id}")
    public Result<User> getUser(@PathVariable Long id) {
        return userService.getUser(id);
    }

    @GetMapping("/listUsersByIds")
    public Result<List<User>> listUsersByIds(@RequestParam List<Long> ids) {
        return userService.listUsersByIds(ids);
    }

    @GetMapping("/getByUsername")
    public Result<User> getByUsername(@RequestParam String username) {
        return userService.getByUsername(username);
    }

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

    @PostMapping("/delete/{id}")
    public Result delete(@PathVariable Long id) {
        return userService.delete(id);
    }

}

在启动类SentinelServiceApplication添加@EnableFeignClients注解：

@EnableFeignClients
@EnableDiscoveryClient
@SpringBootApplication
public class SentinelServiceApplication {

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

}

调用地址：http://localhost:8401/user/1
未启动nacos-user-service服务响应：
{"message":"调用失败，服务被降级","code":500,"data":null}

启动nacos-user-service服务后响应：
{"message":"操作成功","code":200,"data":null}

使用Nacos存储规则

默认情况下，当我们在Sentinel控制台中配置规则时，控制台推送规则方式是通过API将规则推送至客户端并直接更新到内存中。一旦我们重启应用，规则将消失。下面我们介绍下如何将配置规则进行持久化，以存储到Nacos为例。

首先我们直接在配置中心创建规则，配置中心将规则推送到客户端；

Sentinel控制台也从配置中心去获取配置信息。

功能演示

先在pom.xml中添加相关依赖：

<dependency>
    <groupId>com.alibaba.csp</groupId>
    <artifactId>sentinel-datasource-nacos</artifactId>
</dependency>

修改application.yml配置文件，添加Nacos数据源配置：

spring:
  application:
    name: sentinel-service
  cloud:
    nacos:
      discovery:
        # 配置Nacos地址
        server-addr: http://localhost:8848
    sentinel:
      transport:
        # 配置Sentinel dashboard地址
        dashboard: http://localhost:8080
        port: 8719
      datasource:
        ds1:
          nacos:
            server-addr: localhost:8848
            dataId: ${spring.application.name}-sentinel
            groupId: DEFAULT_GROUP
            data-type: json
            rule-type: flow

在Nacos中添加配置：

springcloud-sentinel-06.pngspringcloud-sentinel-06.png

添加配置信息如下：

[
    {
        "resource": "/rateLimit/byUrl",
        "limitApp": "default",
        "grade": 1,
        "count": 1,
        "strategy": 0,
        "controlBehavior": 0,
        "clusterMode": false
    }
]

相关参数解释：

  • 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；

Nacos配置发布完后，我们发现在Sentinel控制台已经有了如下限流规则：

springcloud-sentinel-07.pngspringcloud-sentinel-07.png

快速多次访问测试接口，可以发现返回了限流处理信息。

正常情况响应：
{"message":"按url限流","code":200,"data":null}

限流处理响应：
Blocked by Sentinel (flow limiting)

Gitee项目源码地址：
https://gitee.com/whwtree/springcloud-learning.git

（完）

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