关于java:阿里巴巴开源限流组件Sentinel初探

1 Sentinel 主页

https://github.com/alibaba/Se…

1.1 Sentinel 介绍

随着微服务的风行，服务和服务之间的稳定性变得越来越重要。Sentinel 是面向分布式服务架构的流量管制组件，次要以流量为切入点，从限流、流量整形、熔断降级、零碎负载爱护、热点防护等多个维度来帮忙开发者保障微服务的稳定性。

1)Sentinel 外围组件

1: 外围库（Java 客户端）：不依赖任何框架 / 库，可能运行于 Java 7 及以上的版本的运行时环境，同时对 Dubbo / Spring Cloud 等框架也有较好的反对。2: 控制台（Dashboard）：控制台次要负责管理推送规定、监控、集群限流调配治理、机器发现等。

2)Sentinel vs Hystrix

3)Sentinel 基本概念

• 资源

资源是 Sentinel 的要害概念。它能够是 Java 应用程序中的任何内容，例如，由应用程序提供的服务，或由应用程序调用的其它利用提供的服务，甚至能够是一段代码。只有通过 Sentinel API 定义的代码，就是资源，可能被 Sentinel 爱护起来。大部分状况下，能够应用办法签名，URL，甚至服务名称作为资源名来标示资源。

• 规定

围绕资源的实时状态设定的规定，能够包含流量管制规定、熔断降级规定以及零碎爱护规定。所有规定能够动静实时调整。

1.2 Sentinel 外围性能

1.2.1 流量管制

流量管制在网络传输中是一个罕用的概念，它用于调整网络包的发送数据。然而，从零碎稳定性角度思考，在解决申请的速度上，也有十分多的考究。任意工夫到来的申请往往是随机不可控的，而零碎的解决能力是无限的。咱们须要依据零碎的解决能力对流量进行管制。Sentinel 作为一个调配器，能够依据须要把随机的申请调整成适合的形态，如下图所示：

流量管制有以下几个角度:

• 资源的调用关系，例如资源的调用链路，资源和资源之间的关系；
• 运行指标，例如 QPS、线程池、零碎负载等；
• 管制的成果，例如间接限流、冷启动、排队等。

Sentinel 的设计理念是让您自由选择管制的角度，并进行灵便组合，从而达到想要的成果。

1.2.2 熔断降级

1)什么是熔断降级

除了流量管制以外，及时对调用链路中的不稳固因素进行熔断也是 Sentinel 的使命之一。因为调用关系的复杂性，如果调用链路中的某个资源呈现了不稳固，可能会导致申请产生沉积，进而导致级联谬误。

Sentinel 和 Hystrix 的准则是统一的: 当检测到调用链路中某个资源呈现不稳固的体现，例如申请响应工夫长或异样比例升高的时候，则对这个资源的调用进行限度，让申请疾速失败，防止影响到其它的资源而导致级联故障。

2)Sentinel 熔断降级设计

Hystrix 通过 线程池隔离 的形式，来对依赖（在 Sentinel 的概念中对应 资源）进行了隔离。这样做的益处是资源和资源之间做到了最彻底的隔离。毛病是除了减少了线程切换的老本（过多的线程池导致线程数目过多），还须要事后给各个资源做线程池大小的调配。

Sentinel 熔断降级设计：

并发线程数限度: 和资源池隔离的办法不同，Sentinel 通过限度资源并发线程的数量，来缩小不稳固资源对其它资源的影响。这样岂但没有线程切换的损耗，也不须要您事后调配线程池的大小。当某个资源呈现不稳固的状况下，例如响应工夫变长，对资源的间接影响就是会造成线程数的逐渐沉积。当线程数在特定资源上沉积到肯定的数量之后，对该资源的新申请就会被回绝。沉积的线程实现工作后才开始持续接管申请。响应工夫降级: 除了对并发线程数进行管制以外，Sentinel 还能够通过响应工夫来疾速降级不稳固的资源。当依赖的资源呈现响应工夫过长后，所有对该资源的拜访都会被间接回绝，直到过了指定的工夫窗口之后才从新复原。

3)零碎自适应爱护

Sentinel 同时提供零碎维度的自适应爱护能力。避免雪崩，是零碎防护中重要的一环。当零碎负载较高的时候，如果还继续让申请进入，可能会导致系统解体，无奈响应。在集群环境下，网络负载平衡会把本应这台机器承载的流量转发到其它的机器下来。如果这个时候其它的机器也处在一个边缘状态的时候，这个减少的流量就会导致这台机器也解体，最初导致整个集群不可用。

针对这个状况，Sentinel 提供了对应的爱护机制，让零碎的入口流量和零碎的负载达到一个均衡，保证系统在能力范畴之内解决最多的申请。

Sentinel 集成 Gateway

咱们的我的项目流量入口是SpringCloud Gateway，因而咱们重点解说 Sentinel 集成Gateway。

3.1 Sentinel 对网关反对

Sentinel 反对对 Spring Cloud Gateway、Zuul 等支流的 API Gateway 进行限流。

Sentinel 1.6.0 引入了 Sentinel API Gateway Adapter Common 模块，此模块中蕴含网关限流的规定和自定义 API 的实体和治理逻辑

从 1.6.0 版本开始，Sentinel 提供了 Spring Cloud Gateway 的适配模块，能够提供两种资源维度的限流：

• route 维度：即在 Spring 配置文件中配置的路由条目，资源名为对应的 routeId

  spring: 
     gateway:
  #路由配置
  routes:
    #惟一标识符
        - id: hailtaxi-driver
          uri: lb://hailtaxi-driver
          #路由断言
          predicates:
            - Path=/driver/**
        #惟一标识符
        - id: hailtaxi-order
          uri: lb://hailtaxi-order
          #路由断言
          predicates:
            - Path=/order/**

  主动将每个路由标识为资源，

• 自定义 API 维度：用户能够利用 Sentinel 提供的 API 来自定义一些 API 分组

这两种维度别离对应如下：

• GatewayFlowRule：网关限流规定，针对 API Gateway 的场景定制的限流规定，能够针对不同 route 或自定义的 API 分组进行限流，反对针对申请中的参数、Header、起源 IP 等进行定制化的限流。
• ApiDefinition：用户自定义的 API 定义分组，能够看做是一些 URL 匹配的组合。比方咱们能够定义一个 API 叫 my_api，申请 path 模式为 /foo/** 和 /baz/** 的都归到 my_api 这个 API 分组上面。限流的时候能够针对这个自定义的 API 分组维度进行限流。

其中网关限流规定 GatewayFlowRule 的字段解释如下：

• resource：资源名称，能够是网关中的 route 名称或者用户自定义的 API 分组名称。
• resourceMode：规定是针对 API Gateway 的 route（RESOURCE_MODE_ROUTE_ID）还是用户在 Sentinel 中定义的 API 分组（RESOURCE_MODE_CUSTOM_API_NAME），默认是 route。
• grade：限流指标维度，同限流规定的 grade 字段。
• count：限流阈值
• intervalSec：统计工夫窗口，单位是秒，默认是 1 秒。
• controlBehavior：流量整形的管制成果，同限流规定的 controlBehavior 字段，目前反对疾速失败和匀速排队两种模式，默认是疾速失败。
• burst：应答突发申请时额定容许的申请数目。
• maxQueueingTimeoutMs：匀速排队模式下的最长排队工夫，单位是毫秒，仅在匀速排队模式下失效。
• paramItem：参数限流配置。若不提供，则代表不针对参数进行限流，该网关规定将会被转换成一般流控规定；否则会转换成热点规定。其中的字段：

• parseStrategy：从申请中提取参数的策略，目前反对提取起源 IP（PARAM_PARSE_STRATEGY_CLIENT_IP）、Host（PARAM_PARSE_STRATEGY_HOST）、任意 Header（PARAM_PARSE_STRATEGY_HEADER）和任意 URL 参数（PARAM_PARSE_STRATEGY_URL_PARAM）四种模式。

  • fieldName：若提取策略抉择 Header 模式或 URL 参数模式，则须要指定对应的 header 名称或 URL 参数名称。

• pattern：参数值的匹配模式，只有匹配该模式的申请属性值会纳入统计和流控；若为空则统计该申请属性的所有值。（1.6.2 版本开始反对）

  • matchStrategy：参数值的匹配策略，目前反对准确匹配（PARAM_MATCH_STRATEGY_EXACT）、子串匹配（PARAM_MATCH_STRATEGY_CONTAINS）和正则匹配（PARAM_MATCH_STRATEGY_REGEX）。（1.6.2 版本开始反对）

用户能够通过 GatewayRuleManager.loadRules(rules) 手动加载网关规定，或通过 GatewayRuleManager.register2Property(property) 注册动静规定源动静推送（举荐形式）。

3.2 GateWay 集成 Sentinel

咱们如果想要让微服务网关集成 Sentinel，须要引入依赖包，应用时只需注入对应的 SentinelGatewayFilter 实例以及 SentinelGatewayBlockExceptionHandler 实例即可。

1、首先在 hailtaxi-gateway 中引入如下依赖:

<!--Sentinel-->
<dependency>
    <groupId>com.alibaba.csp</groupId>
    <artifactId>sentinel-spring-cloud-gateway-adapter</artifactId>
    <version>1.8.0</version>
</dependency>

2、实例引入：创立配置类com.itheima.config.GatewayConfiguration:

package com.itheima.config;

import com.alibaba.csp.sentinel.adapter.gateway.common.SentinelGatewayConstants;
import com.alibaba.csp.sentinel.adapter.gateway.common.api.ApiDefinition;
import com.alibaba.csp.sentinel.adapter.gateway.common.api.ApiPathPredicateItem;
import com.alibaba.csp.sentinel.adapter.gateway.common.api.ApiPredicateItem;
import com.alibaba.csp.sentinel.adapter.gateway.common.api.GatewayApiDefinitionManager;
import com.alibaba.csp.sentinel.adapter.gateway.common.rule.GatewayFlowRule;
import com.alibaba.csp.sentinel.adapter.gateway.common.rule.GatewayParamFlowItem;
import com.alibaba.csp.sentinel.adapter.gateway.common.rule.GatewayRuleManager;
import com.alibaba.csp.sentinel.adapter.gateway.sc.SentinelGatewayFilter;
import com.alibaba.csp.sentinel.adapter.gateway.sc.exception.SentinelGatewayBlockExceptionHandler;
import com.alibaba.csp.sentinel.slots.block.RuleConstant;
import org.springframework.beans.factory.ObjectProvider;
import org.springframework.cloud.gateway.filter.GlobalFilter;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.core.Ordered;
import org.springframework.core.annotation.Order;
import org.springframework.http.codec.ServerCodecConfigurer;
import org.springframework.web.reactive.result.view.ViewResolver;

import javax.annotation.PostConstruct;
import java.util.Collections;
import java.util.HashSet;
import java.util.List;
import java.util.Set;

@Configuration
public class GatewayConfiguration {

    private final List<ViewResolver> viewResolvers;
    private final ServerCodecConfigurer serverCodecConfigurer;

    public GatewayConfiguration(ObjectProvider<List<ViewResolver>> viewResolversProvider,
                                ServerCodecConfigurer serverCodecConfigurer) {this.viewResolvers = viewResolversProvider.getIfAvailable(Collections::emptyList);
        this.serverCodecConfigurer = serverCodecConfigurer;
    }

    /**
     * 限流的异样处理器
     * @return
     */
    @Bean
    @Order(Ordered.HIGHEST_PRECEDENCE)
    public SentinelGatewayBlockExceptionHandler sentinelGatewayBlockExceptionHandler() {return new SentinelGatewayBlockExceptionHandler(viewResolvers, serverCodecConfigurer);
    }

    /***
     * Sentinel 路由解决外围过滤器
     * @return
     */
    @Bean
    @Order(-1)
    public GlobalFilter sentinelGatewayFilter() {return new SentinelGatewayFilter();
    }



    @PostConstruct
    public void doInit() {
        // 自定义 api 分组
        initCustomizedApis();
        // 初始化网关流控规定
        initGatewayRules();}

    private void initCustomizedApis() {Set<ApiDefinition> definitions = new HashSet<>();
        ApiDefinition api1 = new ApiDefinition("customer_api")
                .setPredicateItems(new HashSet<ApiPredicateItem>() {{add(new ApiPathPredicateItem().setPattern("/order/**")
                            /**
                             * 匹配策略：* URL_MATCH_STRATEGY_EXACT：url 准确匹配
                             * URL_MATCH_STRATEGY_PREFIX：url 前缀匹配
                             * URL_MATCH_STRATEGY_REGEX：url 正则匹配
                             */
                            .setMatchStrategy(SentinelGatewayConstants.URL_MATCH_STRATEGY_PREFIX));
                }});
        definitions.add(api1);
        GatewayApiDefinitionManager.loadApiDefinitions(definitions);
    }

    private void initGatewayRules() {Set<GatewayFlowRule> rules = new HashSet<>();

        rules.add(new GatewayFlowRule("hailtaxi-driver") // 资源名称，能够是网关中的 routeid 或者用户自定义的 API 分组名称
                .setCount(2) // 限流阈值
                .setIntervalSec(10) // 统计工夫窗口默认 1s
                .setGrade(RuleConstant.FLOW_GRADE_QPS) // 限流模式
                /**
                 * 限风行为:
                 * CONTROL_BEHAVIOR_RATE_LIMITER 匀速排队
                 * CONTROL_BEHAVIOR_DEFAULT 疾速失败(默认)
                 * CONTROL_BEHAVIOR_WARM_UP：* CONTROL_BEHAVIOR_WARM_UP_RATE_LIMITER：*/
                .setControlBehavior(RuleConstant.CONTROL_BEHAVIOR_RATE_LIMITER)
                // 匀速排队模式下的最长排队工夫，单位是毫秒，仅在匀速排队模式下失效
                .setMaxQueueingTimeoutMs(1000)
                /**
                 * 热点参数限流配置
                 * 若不设置, 该网关规定将会被转换成一般流控规定；否则会转换成热点规定
                 */
                .setParamItem(new GatewayParamFlowItem()
                        /**
                         * 从申请中提取参数的策略:
                         * PARAM_PARSE_STRATEGY_CLIENT_IP
                         * PARAM_PARSE_STRATEGY_HOST
                         * PARAM_PARSE_STRATEGY_HEADER
                         * PARAM_PARSE_STRATEGY_URL_PARAM
                         */
                        .setParseStrategy(SentinelGatewayConstants.PARAM_PARSE_STRATEGY_HEADER)
                        /**
                         * 若提取策略抉择 Header 模式或 URL 参数模式，* 则须要指定对应的 header 名称或 URL 参数名称。*/
                        .setFieldName("token")
                        /**
                         * 参数的匹配策略：* PARAM_MATCH_STRATEGY_EXACT
                         * PARAM_MATCH_STRATEGY_PREFIX
                         * PARAM_MATCH_STRATEGY_REGEX
                         * PARAM_MATCH_STRATEGY_CONTAINS
                         */
                        .setMatchStrategy(SentinelGatewayConstants.PARAM_MATCH_STRATEGY_EXACT)
                        // 参数值的匹配模式，只有匹配该模式的申请属性值会纳入统计和流控
                        .setPattern("123456") // token=123456 10s 内 qps 达到 2 次会被限流
                )
        );

        rules.add(new GatewayFlowRule("customer_api")
                /**
                 * 规定是针对 API Gateway 的 route（RESOURCE_MODE_ROUTE_ID）* 还是用户在 Sentinel 中定义的 API 分组（RESOURCE_MODE_CUSTOM_API_NAME），默认是 route。*/
                .setResourceMode(SentinelGatewayConstants.RESOURCE_MODE_CUSTOM_API_NAME)
                .setCount(2)
                .setIntervalSec(1)
                .setGrade(RuleConstant.FLOW_GRADE_QPS)
        );
        GatewayRuleManager.loadRules(rules);
    }


}

此时集成就实现了。

3、启动 hailtaxi-gateway，hailtaxi-drvier，hailtaxi-order 测试：

应用 postman 测试，

申请：http://localhost:8001/driver/info/1 10 秒内申请超过 2 次会被限流

申请：localhost:8001/order 1 秒内 qps 达到 2 次会被限流

本文由传智教育博学谷 – 狂野架构师教研团队公布
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