深入理解Sentinel系列-1.初识Sentinel

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当我们的客户端，用户量的访问大了之后，对于后端系统的并发量会更高，并发量越高对于后端整个处理的能力就是一个挑战，因为我们需要保证，用户从10个到10000个的时候，我们需要提供给用户的是 它的响应时间不能超过多少。因为用户的操作是存在一个心理预期的，这就是所谓的用户体验。其次就是系统是否能够支撑这么大的量，是否会挂掉，挂掉之后网站无法提供对外服务的情况下，你无法产生商业价值。

比如说双十一零点的时候，那一瞬间瞬时的流量一定会大于正常时间的吞吐量，所以需要采用一定的机制来限流

限流的作用

• 保护系统避免被瞬时流量冲垮
• 预防恶意请求（如果自己公司不提供安全的话，可以去买高防的服务器）

• 针对请求进行限制

服务器能支撑的连接数是多少

接口的处理能力（QPS/TPS）,可以使用Jmeter来测试平均响应时间

资源限制（cpu（线程池）、内存、网络资源）

• 如何控制流量

限流的指标（可以容纳的流量、已经容纳的流量、可以接受的流量） 阈值（基于这个指标）

限流的过程（通过算法来实现）

限流的结果（处理策略）

限流的算法

计数器

（Zookeeper：RequestThrottle 限流阀）、线程池大小、连接数大小

滑动窗口

实际上发送方和接收方都维护了一个滑动窗口

当发送端发送了一个数据包，等到接收端接收到后，接收端窗口开始滑动，发送端需要等待返回后才能滑动

其限流的核心就是流量只能在这个窗口里面，但是在tcp里面，其窗口是可以灵活的扩大的，其会根据当前网络拥挤的程度来决定窗口大小。

最大只能发送五个（阈值），超过了就不能发送了

所以说io通信是一个阻塞通信其实就是这样，基于数据包处理的结果，等到这个数据返回，如果数据一直不返回，那么这个时候请求是阻塞的。

漏桶

（用来控制传输速率的）本质上控制的是发送者的速度

流入水滴的速率代表的是请求，而滴出水滴的速度代表是处理的请求，不管来的请求有多少，但是能够处理的请求就这么多。

漏桶算法的特点：

• 水的流出速度是固定的
• 桶的大小也是固定的

令牌桶

其恒定的生成速率决定了并发数，假如说我每秒生成10个令牌，那么我的qps 就是 10

令牌桶对比漏桶的区别是，其能够处理瞬时突发流量，而不像漏桶一样，流出的速度是固定的。

令牌桶的设计：

• 桶的大小

• 令牌标记

• 定时任务生成令牌

• 提供令牌获取的接口

限流的实现

Semphore 信号量

分布式限流

其大小怎么计算呢？通过压测来进行计算

//单机实现
//令牌桶算法
    RateLimiter rateLimiter=RateLimiter.create(10); //TPS=10

    public void doRequest(){
        if(rateLimiter.tryAcquire()){ //获取令牌
            System.out.println("success");
        }else{
            System.out.println("failed");
        }
    }
// 令牌桶不需要释放，处理完后自动丢弃

Sentinel

Sentinel 是阿里中间件团队开源的，面向分布式服务架构的轻量级高可用流量控制组件，主要以流量为切入点，从流量控制、熔断降级、系统负载保护等多个维度来帮助用户保护服务的稳定性。

其中对于Sentinel最重要的两个东西：

• 资源（需要被保护的东西）
• 规则（限流的规则/熔断规则）

所有的流量经过这个组件后，会根据这个规则去控制这个流量来进行处理。

而熔断是一个这样的概念：

上图存在很多相互调用的情况，里面存在很多服务调用的链路，当Service D出现故障，会导致G F阻塞，间接的又会导致A B阻塞，如果特别多的请求阻塞在这里之后，会占用特别多的资源，内存、服务器、cpu的资源，这时候会导致服务器因为大量的资源被占用而导致其他问题。

当出现这种情况的时候，会触发一种熔断的方式，熔断以后会触发降级。

服务熔断

Sentinel的服务熔断有两种方式：基于响应时间的熔断和基于异常比率的熔断。基于响应时间的熔断是根据服务的响应时间来判断是否需要熔断，当服务的响应时间超过设定的阈值时，触发熔断。基于异常比率的熔断是根据服务的异常比率来判断是否需要熔断，当服务的异常比率超过设定的阈值时，触发熔断。这两种方式可以根据具体的业务场景和需求来选择使用。

demo

public static void main(String[] arg) {
        initFlowRule(); //初始化限流规则
        while(true){
            //ResourceName表示资源,控制访问流量的点
            /*try(Entry entry=SphU.entry("helloWorld")){
                System.out.println("hello world");
            }catch (BlockException e){
                System.out.println("被拒绝");
            }*/
            if (SphO.entry("helloWorld")) {
                System.out.println("Hello World");
                SphO.exit();// 释放
            }
        }
    }
    private static void initFlowRule(){
        List<FlowRule> rules=new ArrayList<>();
        FlowRule flowRule=new FlowRule();
        flowRule.setResource("helloWorld"); //针对那个资源设置规则
        flowRule.setGrade(RuleConstant.FLOW_GRADE_QPS);//QPS或者并发数
        flowRule.setCount(5); //QPS=5
        rules.add(flowRule);
        FlowRuleManager.loadRules(rules);
    }

Demo 运行之后，我们可以在日志 ~/logs/csp/${appName}-metrics.log.xxx 里看到下面的输出:`

-timestamp- -date time - -resource- 5表示， 通过的请求， block: 被拒绝的请
求 ,
1600608724000|2023-09-20 21:32:04|helloWorld|5|6078|5|0|5|0|0|0
1600608725000|2023-09-20 21:32:05|helloWorld|5|32105|5|0|0|0|0|0
1600608726000|2023-09-20 21:32:06|helloWorld|5|41084|5|0|0|0|0|0
1600608727000|2023-09-20 21:32:07|helloWorld|5|72211|5|0|0|0|0|0
1600608728000|2023-09-20 21:32:08|helloWorld|5|60828|5|0|0|0|0|0
1600608729000|2023-09-20 21:32:09|helloWorld|5|41696|5|0|0|0|0|0

@RestController
public class SentinelController {

    @Autowired
    TestService testService;

    @GetMapping("/hello/{name}")
    public String sayHello(@PathVariable("name") String name){
        return testService.doTest(name);
    }
}


@Service
public class TestService {

    @SentinelResource(value = "doTest",blockHandler ="blockHandler",fallback = "fallback") //声明限流的资源
    public String doTest(String name){
        return "hello , "+name;
    }
    public String blockHandler(String name, BlockException e){ //降级，限流触发的
       return "被限流了";
    }
    // 降级和限流是不一样的，限流可以触发降级，降级是因为已经被触发了
    // 降级是第三方业务调用的时候，针对下游的一个返回
    // 限流是针对当前服务访问的限制
    // 这两个配置只会调用一个
    public String fallback(String name){ //降级，熔断触发的
        return "被降级了";
    }

}


@SpringBootApplication
public class SpringbootSentinelApplication {

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

    private static void initFlowRule(){
        List<FlowRule> rules=new ArrayList<>();
        FlowRule flowRule=new FlowRule();
        flowRule.setResource("doTest"); //针对那个资源设置规则
        flowRule.setGrade(RuleConstant.FLOW_GRADE_QPS);//QPS或者并发数
        flowRule.setCount(5); //QPS=5
        rules.add(flowRule);
        FlowRuleManager.loadRules(rules);
    }


}

Sentinel中的流量控制

维度 + 规则 + 资源

不管是通过什么样的方式，其核心原理就是，监控应用流量的qps或者并发线程数的指标，然后去判断这些指标的阈值去对流量进行控制，防止瞬时流量高峰导致系统被压垮。

SphU.entry(resourceName) ->

正常，则通过

被限制，抛出 FlowException（ FlowException extends BlockException）

同一个资源也可以创建不同的规则，这个主要是通过List rules=new ArrayList<>();实现的，如果有多个规则，会去遍历，如果发现那个规则被触发则就执行，否则就顺利通过。

一个规则由什么组成？

• resource 资源
• count 阈值
• grade 类型（基于QPS 还是 并发线程数）
• limitApp,针对的调用来源.
• strategy ， 调用关系限流
• controlBehavior . (直接拒绝， 冷启动，匀速排队)