Sentinel 限流與熔斷初探(技巧篇)

溫馨提示:源碼分析 Alibaba Sentinel 專欄開始連載,本文展示如何學習一個全新的技術的方法。該專欄基於 1.7.0 版本。

在學習一個新技術或新框架時,建議先查看其官方文檔以獲得對其形成一個整體的認識。https://github.com/alibaba/Sentinel/wiki/%E4%BB%8B%E7%BB%8D,

1、Sentinel 是什麼 ?主要能解決什麼問題?

按照官方的定義,Sentinel 意為分佈式系統的流量防衛兵,主要提供限流、熔斷等服務治理相關的功能。

服務的動態註冊、服務發現是 SOA、微服務架構體系中首先需要解決的基本問題,服務治理是 SOA 領域又一重要課題,而 dubbo 框架只提供了一些基本的服務治理能力,例如限制服務併發調用數、配置合適的業務線程數量等,但熔斷相關的功能就涉及的較少。

Sentinel 將作為 Dubbo 生態的重要一員,將集中解決服務治理相關的課題,服務限流與熔斷又是服務治理首先要解決的課題。

那什麼是限流與熔斷呢?

限流:我們通常使用TPS對流量來進行描述,限流就是現在服務被調用的併發TPS,從而對系統進行自我保護。

熔斷:就是當系統中某一個服務出現性能瓶頸時,對這個服務的調用進行快速失敗,避免造成連鎖反應,從而影響整個鏈路的調用。

2、限流與熔斷的使用場景

限流還是比較好理解,例如一個項目在上線之前經過性能測試評估,例如服務在 TPS 達到 1w/s 時系統資源利用率飆升,與此同時響應時間急劇增大,那我們就要控制該服務的調用TPS,超過該 TPS 的流量就需要進行干預,可以採取拒絕、排隊等策略,實現流量的削峰填谷。

還有一個場景,例如一下開放平臺,對接口進行收費,免費用戶要控制調用TPS,賬戶的等級不同,允許調用的TPS也不同,這種情況就非常適合限流。

那熔斷的使用場景呢?我們首先來看一下如下的分佈式架構。


Sentinel 限流與熔斷初探(技巧篇)

例如應用A 部署了3臺機器,如果由於某種原因,例如線程池 hold 住,導致發送到它上面的請求會出現超時而報錯,由於該進程並未宕機,請求還是會通過負載算法請求出現故障的機器,出現整個1/3的請求出現超時報錯,影響整個系統的可用性?也就是其中一臺故障會對整個服務質量產生嚴重的影響,雖然是集群部署,但無法達到高可用性。那如何解決該問題?如果在調用方(API-Center) 對異常進行統計,發現發往某一臺機器的錯誤數或錯誤率達到設定的值,就在一定的世界間隔內不繼續發往該機器,轉而發送給集群內正常的節點,這樣就實現了高可用,這就是所謂的熔斷機制。

有了上面的基本認識,接下來會進行一些閱讀源碼的準備,為後面的源碼分析 Sentinel 打下堅實的基礎。

3、Sentinel 源碼結構

Sentinel 源碼結構結構如圖所示:

Sentinel 限流與熔斷初探(技巧篇)

Sentinel 的核心模塊說明如下:

  • sentinel-core
    Sentinel 核心模塊,實現限流、熔斷等基本能力。
  • sentinel-dashboard
    Sentinel 可視化控制檯,提供基本的管理界面,配置限流、熔斷規則等,展示監控數據等。
  • sentinel-adapter
    Sentinel 適配,Sentinel-core 模塊提供的是限流等基本API,主要是提供給應用自己去顯示調用,對代碼有侵入性,故該模塊對主流框架進行了適配,目前已適配的模塊如下:
    1、sentinel-apache-dubbo-adapter
    對 Apache Dubbo 版本進行適配,這樣應用只需引入 sentinel-apache-dubbo-adapter 包即可對dubbo 服務進行流控與熔斷,大家可以思考會利用 Dubbo 的哪個功能特性。
    2、sentinel-dubbo-adapter
    對 Alibaba Dubbo 版本進行適配。
    3、sentinel-grpc-adapter
    對 GRPC 進行適配。
    4、sentinel-spring-webflux-adapter
    對響應式編程框架 webflux 進行適配。
    5、sentinel-web-servlet
    對 servlet 進行適配,例如 Spring MVC。
    6、sentinel-zuul-adapter
    對 zuul 網關進行適配。
  • sentinel-cluster
    提供集群模式的限流與熔斷支持,因為通常一個應用會部署在多臺機器上組成應用集群。
  • sentinel-transport
    網絡通訊模塊,提供 Sentinel 節點與 sentinel-dashboard 的通訊支持,主要有如下兩種實現。
    1、sentinel-transport-netty-http
    基於 Netty 實現的 http 通訊模式。
    2、sentinel-transport-simple-http
    簡單的 http 實現方式。
  • sentinel-extension
    Sentinel 擴展模式。主要提供瞭如下擴展(高級)功能:
    1、sentinel-annotation-aspectj
    提供基於註解的方式來定義資源等。
    2、sentinel-parameter-flow-control
    提供基於參數的限流(熱點限流)。
    3、sentinel-datasource-extension
    限流規則、熔斷規則的存儲實現,默認是存儲在內存中。
    4、sentinel-datasource-apollo
    基於 apollo 配置中心實現限流規則、熔斷規則的存儲,動態推送生效機制。
    5、sentinel-datasource-consul
    基於 consul 實現限流規則、熔斷規則的存儲,動態推送生效機制。

    6、sentinel-datasource-etcd
    基於 etcd 實現限流規則、熔斷規則的存儲,動態推送生效機制。
    7、sentinel-datasource-nacos
    基於 nacos 實現限流規則、熔斷規則的存儲,動態推送生效機制。
    8、entinel-datasource-redis
    基於 redis 實現限流規則、熔斷規則的存儲,動態推送生效機制。
    9、sentinel-datasource-spring-cloud-config
    基於 spring-cloud-config 實現限流規則、熔斷規則的存儲,動態推送生效機制。
    10、sentinel-datasource-zookeeper
    基於 zookeeper 實現限流規則、熔斷規則的存儲,動態推送生效機制。

4、在 IntelliJ IDEA 中運行 Sentine Demo

在 sentinel-demo 模塊下提供了很多示例,Seninel 一開始是為 Dubbo 而生的,故我們選取一下 sentinel-demo-apache-dubbo 為本次演示的示例。

注意:該版本需要引入的 apache dubbo 版本需要修改為 2.7.2。

<code><dependency>

<groupid>org.apache.dubbo/<groupid>

<artifactid>dubbo/<artifactid>

<version>2.7.2/<version>

/<dependency>/<code>

Step1:先啟動 sentinel-dashboard,啟動參數配置如下:

Sentinel 限流與熔斷初探(技巧篇)

sentinel-demo-apache-dubbo 模塊如下所示:

Sentinel 限流與熔斷初探(技巧篇)

先啟動服務提供者,其配置參數如下:

Sentinel 限流與熔斷初探(技巧篇)

Sentinel 限流與熔斷初探(技巧篇)

啟動後,我們能看到消費者會出現報錯,因為觸發了限流,我們可以通過控制檯查看接入應用的信息,例如輸入:http://localhost:8080

部分截圖如下:

Sentinel 限流與熔斷初探(技巧篇)

Sentinel 限流與熔斷初探(技巧篇)

可以在控制檯動態添加限流、熔斷等規則配置,然後接入的客戶端將能在不啟動應用的情況下生效。

默認情況下,sentinel-dashboard 中的規則是存儲在內存中,重啟後就會丟失,因此 Sentinel 提供了很多種數據源的實現,這部分內容隨著該專欄的陸續更新,將會對該機制進行介紹。


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