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1.微服务容错方案介绍

• 限流
• 漏斗：不管流量多大，均匀的流入容器，令牌桶算法，漏桶算法
• 熔断：保险丝，熔断服务，为了防止整个系统故障，包含当前和下游服务
• 降级：抛弃一些非核心的接口和数据，返回兜底数据
• 隔离：服务和资源互相隔离，比如网络资源、机器资源、线程资源等，不会因为某个服务的资源不足而抢占其他服务的资源
• 熔断和降级差异点
  • 相同点
    • 从可用性和可靠性出发，为了防止系统崩溃
    • 最终让用户体验到的是某些功能暂时不能用
  • 不同点
    • 服务熔断一般是下游服务故障导致的，而服务降级一般是从整体系统负荷考虑，由调用方控制
• 想进行微服务的容错，业界目前有Sentinel、Hystrix，相对于AlibabaCloud而言，Sentinel是最好的搭配

2.Sentinel简介

• 什么是Sentinel

  • 阿里巴巴开源的分布式系统流控工具
  • 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
  • 丰富的应用场景：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
  • 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

• 官网：介绍 · alibaba/Sentinel Wiki · GitHub

• 核心概念：

  • 资源：是Sentinel中的核心概念之一，可以是Java程序中的任何内容，可以是服务或者方法甚至代码，总结起来就是我们要保护的东西
  • 规则：围绕资源的实时状态设定的规则，可以包括流量控制规则、熔断降级规则以及系统保护规则。所有规则可以动态实时调整。通俗来讲就是定义怎样的方式保护资源。

• Sentinel分为两个部分

  • 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。

3.微服务整合Sentinel

• 先搭建一个Sentinel控制台，Linux（推荐）或Windows皆可

• 控制台包含如下功能：

  • 查看机器列表以及健康情况：收集Sentinel客户端发送的心跳包，用于判断机器是否在线
  • 监控（单机和集群聚合）：通过Sentinel客户端暴露的监控API，定期拉取并且聚合应用监控信息，最终可以实现秒级的实时监控
  • 规则管理和推送：统一管理推送规则
  • 鉴权：生产环境中鉴权非常重要。这里每个开发者需要根据自己的实际情况进行定制
  • 注意：Sentinel控制台目前仅支持单机部署

• 引入依赖

  <!--sentinel-->
  <dependency><groupId>com.alibaba.cloud</groupId><artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-sentinel</artifactId>
  </dependency>
  

• 配置文件

  spring:cloud:# sentinel配置sentinel:transport:# 控制台dashboard: 127.0.0.1:8080# 本地启动的端口，随机选个不被占用的，与dashboard进行数据交互，会在应用对应的机器上启动一个http server，该server会与Sentinel控制台做交互，若被占用，则开始+1依次扫描port: 9998
  

• 微服务注册上去后，由于Sentinel是懒加载模式，所以需要访问微服务后才会在控制台出现

4.Sentinel流控规则

• 流量控制（flow control）

  • 原理是监控应用流量的QPS或并发线程数等指标，当达到指定的阈值时对流量进行控制，以避免被瞬时的流量高峰冲垮，从而保障应用的高可用性

• 两种规则

  • 基于统计并发线程数的流量控制
    • 并发数控制用于保护业务线程池不被慢调用耗尽
    • Sentinel并发控制不负责创建和管理线程池，而是简单统计当前请求上下文的线程数目（正在执行的调用数目）
    • 如果超出阈值，新的请求会被立即拒绝，效果类似于信号量隔离
  • 基于统计QPS的流量控制
    • 当QPS超过某个阈值的时候，则采取措施进行流量控制

• 控制面板介绍

  • 资源名：默认是请求路径，可自定义

  • 针对开源：对哪个微服务进行限流，默认是不区分来源全部限流，这个是针对区分上游服务进行限流，比如用户服务被订单服务、视频服务调用，就可以针对来源进行限流

  • 流控效果：

    • 直接拒绝：默认的流控方式，当QPS超过规则的阈值后，新的请求就会被立即拒绝

    • Warm Up：冷启动/预热，如果系统在此之前长期处于空闲的状态，我们希望处理请求的数量是缓步的增多，经过预期的时间以后，到达系统处理请求个数的最大值

    • 匀速排队：严格控制请求通过的间隔时间，也即是让请求以均匀的速度通过，对应的是漏桶算法，主要用于处理间隔性突发的流量，如消息队列。想象一下这样的场景，在某一秒有大量的请求到来，而接下来的几秒则处于空闲状态，我们希望系统能够在接下来的空闲期间逐渐处理这些请求，而不是在第一秒直接拒绝多余的请求

      • 注意

        • 匀速排队等待策略是Leaky Bucket算法结合虚拟队列等待机制实现的
        • 匀速排队模式暂时不支持QPS>1000的场景
          

        

• 流控规则会下发到微服务，微服务如果重启，则流控规则会消失，可以持久化配置

5.Sentinel熔断规则

• 熔断降级（虽然是两个概念，基本都是互相配合）

  • 对调用链路中不稳定的资源进行熔断降级，也是保障高可用的重要措施之一
  • 对不稳定的弱依赖服务调用进行熔断降级，暂时切断不稳定调用，避免局部不稳定因素导致整体的雪崩
  • 熔断降级作为保护自身的手段，通常在客户端（调用端）进行配置

• Sentinel熔断策略

  • 慢调用比例（响应时间）：选择以慢调用比例作为阈值，需要设置允许的慢调用RT（即最大的响应时间），请求的响应时间大于该值则统计为慢调用

  • 异常比例：当单位统计时长内异常的比例大于阈值，则接下来的熔断时长内请求会自动被熔断

  • 异常数：当单位统计时长内的异常数目超过阈值之后会自动进行熔断

    

• 服务熔断一般有三种状态

  • 熔断关闭（Closed）

    • 服务没有故障时，熔断器所处的状态，对调用方的调用不做任何限制

  • 熔断开启（Open）

    • 后续对该服务接口的调用不再经过网络，直接执行本地的fallback方法

  • 半熔断（Half-Open）

    • 所谓半熔断就是尝试恢复服务调用，允许有限的流量调用该服务，并监控调用成功率

      

• 熔断恢复

  • 经过熔断时长后熔断器会进入探测恢复状态（Half-Open状态）尝试恢复服务调用，允许有限的流量调用该服务，并监控调用成功率
  • 如果成功率达到预期，则说明服务已恢复，进入熔断关闭状态；如果成功率仍然很低，则重新进入熔断状态

6.Sentinel自定义异常数据开发

• 异常种类

  • FlowException：限流异常
  • DegradeException：降级异常
  • ParamFlowException：参数限流异常
  • SystemBlockException：系统负载异常
  • AuthorityException：授权异常

• 异常处理器代码

  package com.gen.exception;import com.alibaba.csp.sentinel.adapter.spring.webmvc.callback.BlockExceptionHandler;
  import com.alibaba.csp.sentinel.slots.block.BlockException;
  import com.alibaba.csp.sentinel.slots.block.authority.AuthorityException;
  import com.alibaba.csp.sentinel.slots.block.degrade.DegradeException;
  import com.alibaba.csp.sentinel.slots.block.flow.FlowException;
  import com.gen.enums.BizCodeEnum;
  import com.gen.util.ResponseJsonUtil;
  import org.springframework.stereotype.Component;import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
  import javax.servlet.http.HttpServletResponse;/*** Sentinel限流异常处理器*/
  @Component
  public class SentinelBlockHandler implements BlockExceptionHandler {@Overridepublic void handle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, BlockException e) throws Exception {if (e instanceof FlowException) {ResponseJsonUtil.responseJson(response, BizCodeEnum.CONTROL_FLOW);} else if (e instanceof DegradeException) {ResponseJsonUtil.responseJson(response, BizCodeEnum.CONTROL_DEGRADE);} else if (e instanceof AuthorityException) {ResponseJsonUtil.responseJson(response, BizCodeEnum.CONTROL_AUTH);}}
  }
  

7.Sentinel整合OpenFeign兜底数据配置

• 添加依赖

  <!--sentinel-->
  <dependency><groupId>com.alibaba.cloud</groupId><artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-sentinel</artifactId>
  </dependency>
  

• 配置文件开启Feign对Sentinel的支持

  # 开启Feign对Sentinel的支持
  feign:sentinel:enabled: true
  

• 创建容错类，实现对应的服务接口，记得加注解

  package com.gen.feign;import com.gen.enums.JsonData;
  import org.springframework.stereotype.Service;/*** 订单服务异常时返回的兜底数据*/
  @Service
  public class OrderFeignServiceFallback implements OrderFeignService {@Overridepublic JsonData rpcQueryOrderState(String outTradeNo) {return JsonData.buildSuccess("rpcQueryOrderState-兜底数据");}
  }
  

• 配置Feign容错类配置

  package com.gen.feign;import com.gen.enums.JsonData;
  import org.springframework.cloud.openfeign.FeignClient;
  import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
  import org.springframework.web.bind.annotation.RequestParam;@FeignClient(name = "gen-order-service", fallback = OrderFeignServiceFallback.class)
  public interface OrderFeignService {/*** 查询订单状态** @param outTradeNo* @return*/@GetMapping("api/v1/order/rpcQueryOrderState")JsonData rpcQueryOrderState(@RequestParam("outTradeNo") String outTradeNo);
  }