Sentinel-流量防卫兵

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1.背景

1.1 简介

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 具有以下特征

丰富的应用场景：Sentinel 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（即突发流量控制在系统容量可以承受的范围）、消息削峰填谷、集群流量控制、实时熔断下游不可用应用等。

完备的实时监控：Sentinel 同时提供实时的监控功能。您可以在控制台中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：Sentinel 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、Apache Dubbo、gRPC、Quarkus 的整合。您只需要引入相应的依赖并进行简单的配置即可快速地接入 Sentinel。同时 Sentinel 提供 Java/Go/C++ 等多语言的原生实现。

完善的 SPI 扩展机制：Sentinel 提供简单易用、完善的 SPI 扩展接口。您可以通过实现扩展接口来快速地定制逻辑。例如定制规则管理、适配动态数据源等。

Sentinel 的主要特性

核心库（Java 客户端）不依赖任何框架/库，能够运行于所有 Java 运行时环境，同时对 Dubbo / Spring Cloud 等框架也有较好的支持。

控制台（Dashboard）基于 Spring Boot 开发，打包后可以直接运行，不需要额外的 Tomcat 等应用容器。

1.2 学习参考

sentinel官方文档：《官方文档地址》

sentinel源码解析：《sentinel是如何限流的》

sentinel常规知识点：《sentinel连环17问》

1.3 章节介绍

本文主要介绍以下知识点：

基于Spring boot 对接Sentinel;

Nacos配置Sentinel规则信息；

测试流控规则，系统保护规则，熔断规则；

Sentinel控制台数据展示问题；

Nacos规则存储与Sentinel修改数据同步问题；

Sentinel责任链模式分析

2.项目构建

2.1 pom配置

<!--        nacos配置-->         <dependency>             <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>             <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-config</artifactId>             <version>2.2.6.RELEASE</version>         </dependency>         <dependency>             <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>             <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactId>             <version>2.2.6.RELEASE</version>         </dependency>         <!--        sentinel配置-->         <dependency>             <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>             <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-sentinel</artifactId>             <version>2.2.6.RELEASE</version>         </dependency>         <!--        sentinel 规则基于nacos存储-->         <dependency>             <groupId>com.alibaba.csp</groupId>             <artifactId>sentinel-datasource-nacos</artifactId>             <version>1.8.3</version>         </dependency>

2.2 项目参数配置

server:   servlet:     context-path: /sentinel-nacos-demo spring:   application:     name: sentinel-nacos-demo   profiles:     active: local   cloud:     nacos:       config:         server-addr: xxx.xxx.xx.x:8848         #server-addr: xxx.xxx.xx.x:8848 group: ${spring.application.name}         file-extension: yaml         # 配置中心使用单独namespace namespace: "study"       discovery:         server-addr: xxx.xxx.xx.x:8848         namespace: "study"         group: "sentinel-nocas-demo"     sentinel:       transport:         dashboard: xxx.xxx.xx.x:8842  #启动本项目后需要请求一次才能向sentinel控制台注册 port: 8719  #当一个服务器部署多个应用时要配置不同port，单个应用可忽略 client-ip: 10.32.4.230   #指定本机ip地址，避免多个虚拟地址，导致数据获取失败 datasource:         ## 配置流程控制         ## rule-type 配置表示该数据源中的规则属于哪种类型的规则(flow流控，degrade熔断降级，authority授权，system系统保护, param-flow热点参数限流, gw-flow, gw-api-group) flow:           nacos:             server-addr: xxx.xxx.xx.x:8848             namespace: "study"             data-id: ${spring.application.name}-sentinel-flow-rules             group-id: sentinel-group             data-type: json             rule-type: flow               ## 配置降级规则 degrade:           nacos:             server-addr: xxx.xxx.xx.x:8848             namespace: "study"             dataId: ${spring.application.name}-sentinel-degrade-rules             groupId: sentinel-group             data-type: json             rule-type: degrade         system:           nacos:             server-addr: xxx.xxx.xx.x:8848             namespace: "study"             dataId: ${spring.application.name}-sentinel-system-rules             groupId: sentinel-group             data-type: json             rule-type: system

2.3 规则配置

在Nacos配置中心中设置如下配置：

Sentinel 流控规则配置

[     {         "resource": "/sentinel/rule/flow",         "limitApp": "default",         "grade": 1,         "count": 1,         "strategy": 0,         "controlBehavior": 0,         "clusterMode": false     } ]

Sentinel 熔断规则配置

[     {         "resource": "/sentinel/rule/degrade",         "count": 1,         "grade": 0,         "timeWindow": 10,         "minRequestAmount": 1,         "statIntervalMs": 1000,         "slowRatioThreshold": 0.1     } ]

Sentinel 系统保护规则配置

[     {         "avgRt":1,         "highestCpuUsage":-1,         "highestSystemLoad":-1,         "maxThread":-1,         "qps":1000     } ]

2.4 规则统一拦截

@Component public static class MyBlockExceptionHandler implements BlockExceptionHandler {   @Override   public void handle(HttpServletRequest httpServletRequest, HttpServletResponse response, BlockException e) throws Exception {     //Sentinel规则的详细信息     BaseResponse r = BaseResponse.error("sentinel-控制拦截");     if (e instanceof FlowException) {       r = BaseResponse.error("接口限流了",e.toString());     } else if (e instanceof DegradeException) {       r = BaseResponse.error( "服务降级了",e.toString());     } else if (e instanceof ParamFlowException) {       r = BaseResponse.error("热点参数限流了",e.toString());     } else if (e instanceof SystemBlockException) {       r = BaseResponse.error( "触发系统保护规则了",e.toString());     } else if (e instanceof AuthorityException) {       r = BaseResponse.error( "授权规则不通过",e.toString());     }     //返回json数据     response.setStatus(500);     response.setCharacterEncoding("utf-8");     response.setContentType(MediaType.APPLICATION_JSON_VALUE);     new ObjectMapper().writeValue(response.getWriter(), r);   } }

3.项目运行示例

3.1 规则拦截测试

Sentinel 流控规则测试

Sentinel 熔断规则测试

Sentinel 系统保护规则测试

3.2 Sentinel 控制台界面展示

实时监控

簇点链路

流控规则

4.控制台数据展示问题

4.1 簇点链路数据为空

造成原因：部署微服务的服务器存在多个虚拟的ip地址，Sentinel控制台识别了其中一个的ip地址，但是该地址与控制台网络不通。

解决办法（如下两个方法都可以）：

1.部署服务器设置一个固定的ip地址；

2.配置固定的客户端ip地址，如：

sentinel:   transport:     dashboard: xxx.168.16.13:8842  #启动本项目后需要请求一次才能向sentinel控制台注册 port: 8719  #当一个服务器部署多个应用时要配置不同port，单个应用可忽略 client-ip: xx.xx.4.230   #指定本机ip地址，避免多个虚拟地址，导致数据获取失败

4.2 实时监控数据为空

造成原因：部署维服务的服务器时间与Sentinel控制台所在服务器的时间不一致。

解决办法：调整两边服务器的时间，在差距为20秒以内，数据可展示。

5.Sentinel控制台与Nacos配置中心数据一致性问题

Sentinel控制台可以通过簇点链路设置各种规则，但是规则信息不能落地存储。一旦Sentienl服务重启后，规则就会丢失。

解决方案可以将规则信息存储在Nacos中，这样就可以存储规则信息了。目前版本是在Nacos中设置规则信息后，可以在Sentinel控制台中查看，但在Sentinel控制台修改规则后，不能同步到Nacos中。

针对这样的情况，解决方案参考如下：

项目组统一规定，规则信息只能基于Nacos配置，在Nacos中做修改调整，不可在Sentinel控制台操作规则信息。

参考目前的一些同步方案，修改Sentinel源代码，支持在控制台变更规则信息后，同步到Nacos中。具体可参考《SpringBoot Sentinel Nacos (-规则双向同步-自定义响应》

个人建议：目前可以先基于Nacos配置统一管理，后续版本应该会支持双向同步，非必要情况下，不必造轮子处理。

6.Sentinel部分核心源码分析

本文分析源码版本：sentinel-core-1.8.1

Sentinel 将 ProcessorSlot 作为 SPI 接口进行扩，使得 Slot Chain 具备了扩展的能力。开发人员可以自行加入自定义的 slot 并编排 slot 间的执行顺序，从而可以给 Sentinel 添加自定义的功能。

6.1 默认slot执行顺序

slot实现类关系图

NodeSelectorSlot 的实现类调用关系：

1.定义实现类加载顺序 @Spi(isSingleton = false, order = Constants.ORDER_NODE_SELECTOR_SLOT)  2.定义NodeSelectorSlot实现类继承自抽象类  public class NodeSelectorSlot extends AbstractLinkedProcessorSlot<Object>   3.定义抽象类实现接口 public abstract class AbstractLinkedProcessorSlot<T> implements ProcessorSlot<T>  4.定义链路顶层接口 public interface ProcessorSlot<T>

6.2 构建默认责任链

加载实现了抽象类AbstractLinkedProcessorSlot的链路，若扩展时只实现ProcessorSlot 接口，是不能加入到责任链路中的。参考源码：

public class DefaultSlotChainBuilder implements SlotChainBuilder {      @Override     public ProcessorSlotChain build() {         ProcessorSlotChain chain = new DefaultProcessorSlotChain();          List<ProcessorSlot> sortedSlotList = SpiLoader.of(ProcessorSlot.class).loadInstanceListSorted();         for (ProcessorSlot slot : sortedSlotList) {             if (!(slot instanceof AbstractLinkedProcessorSlot)) {                 RecordLog.warn("The ProcessorSlot(" + slot.getClass().getCanonicalName() + ") is not an instance of AbstractLinkedProcessorSlot, can't be added into ProcessorSlotChain");                 continue;             }              chain.addLast((AbstractLinkedProcessorSlot<?>) slot);         }          return chain;     } }

历史调用链组装逻辑：调试代码时，发现新版本已经废弃这种调用组装逻辑了。(责任链模式，结合order顺序的模式，便于调整和控制)

public abstract class ProcessorSlotChain extends AbstractLinkedProcessorSlot<Object> {      /**      * Add a processor to the head of this slot chain.      *      * @param protocolProcessor processor to be added.      */ public abstract void addFirst(AbstractLinkedProcessorSlot<?> protocolProcessor);      /**      * Add a processor to the tail of this slot chain.      *      * @param protocolProcessor processor to be added.      */ public abstract void addLast(AbstractLinkedProcessorSlot<?> protocolProcessor); }

6.3 流程总结

采用责任链模式完成Sentinel的信息统计、熔断、限流等操作；

责任链中NodeSelectSlot负责选择当前资源对应的Node，同时构建node调用树；

责任链中ClusterBuilderSlot负责构建当前Node对应的ClusterNode，用于聚合同一资源对应不同Context的Node；

责任链中的StatisticSlot用于统计当前资源的调用情况，更新Node与其对用的ClusterNode的各种统计数据；

责任链中的FlowSlot根据当前Node对应的ClusterNode（默认）的统计信息进行限流；

资源调用统计数据（例如PassQps）使用滑动时间窗口进行统计；

所有工作执行完毕后，执行退出流程，补充一些统计数据，清理Context。

6.4 编写一个自定义拦截Slot

/**  * 编写一个自定义限流链路  *  * @author wangling  * @date 2022/07/05  */ @Spi(order = -3000) public class TestMySlot extends AbstractLinkedProcessorSlot<DefaultNode> {      @Override     public void entry(Context context, ResourceWrapper resourceWrapper, DefaultNode obj, int count, boolean prioritized, Object... args)         throws Throwable {         try {             fireEntry(context, resourceWrapper, obj, count, prioritized, args);             throw new BusinessException("TestMySlot-测试");         } catch (Exception e) {             throw e;         } catch (Throwable e) {             RecordLog.warn("Unexpected entry exception", e);         }      }      @Override     public void exit(Context context, ResourceWrapper resourceWrapper, int count, Object... args) {         try {             fireExit(context, resourceWrapper, count, args);         } catch (Throwable e) {             RecordLog.warn("Unexpected entry exit exception", e);         }     } }