springcloud--Sentinel(服务容错)

1.什么是Sentinel

        Sentinel (分布式系统的流量防卫兵) 是阿里开源的一套用于服务容错的综合性解决方案。它以流量为切入点, 流量控制、熔断降级、系统负载保护等多个维度来保护服务的稳定性。

Sentinel 分为两个部分:

核心库(Java 客户端 微服务) 不依赖任何框架/,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==sentinel服务)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。

2.为什么使用sentinel

        在微服务架构中,我们将业务拆分成一个个的服务,服务与服务之间可以相互调用,但是由于网络原因或者自身的原因,服务并不能保证服务的100%可用,如果单个服务出现问题,调用这个服务就会出现网络延迟,此时若有大量的网络涌入,会形成任务堆积,最终导致服务瘫痪

3.服务雪崩效应

3.1.什么是服务雪崩效应

        在分布式系统中,由于网络原因或自身的原因,服务一般无法保证 100% 可用。如果一个服务出现了问题,调用这个服务就会出现线程阻塞的情况,此时若有大量的请求涌入,就会出现多条线程阻塞等待,进而导致服务瘫痪由于服务与服务之间的依赖性,故障会传播,会对整个微服务系统造成灾难性的严重后果,这就是服务故障的 雪崩效应

        雪崩发生的原因多种多样,有不合理的容量设计,或者是高并发下某一个方法响应变慢,亦或是某台机器的资源耗尽。我们无法完全杜绝雪崩源头的发生,只有做好足够的容错,保证在一个服务发生问题,不会影响到其它服务的正常运行。也就是"雪落而不雪崩"

3.2.如何解决雪崩效应

解决雪崩问题的常见方式有四种

3.2.1.超时处理

设定超时时间,请求超过一定时间没有相应就返回错误有信息,不会无休止等待

 

3.2.2.舱壁模式

限定每个业务能使用的线程数,避免耗尽整个tomcat的资源,因此也叫线程隔离。

 

3.2.3.熔断降级

由断路器统计业务执行的异常比例,如果超出阈值则会熔断该业务,拦截访问该业务的一切请求。

3.2.4.流量控制

限制业务访问的QPS,避免服务因流量的突增而故障。

前三个方法是避免因服务故障引起的雪崩问题,最后一个是避免因瞬间高并发流量而导致服务故障

4.常见的容错组件

4.1.hystrix 

        Hystrix是由Netflix开源的一个延迟和容错库,用于隔离访问远程系统、服务或者第三方库,防止级联失败,从而提升系统的可用性与容错性

4.2.sentinel

Sentinel 是阿里巴巴开源的一款断路器实现,本身在阿里内部已经被大规模采用,非常稳定。

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、dubbo、gRPC 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。
完善的 SPI 扩展点: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。

4.3.hystrix 组件和sentinel组件的比较

5.安装Sentinel控制台

5.1.下载sentinel

sentinel官方提供了UI控制台,方便我们对系统做限流设置。大家可以在GitHub下载。不用解压

5.2.启动sentinel

找到自己下载的位置,在路径上输入cmd 打开黑窗口

java -jar sentinel-dashboard-1.8.1.jar

5.3.访问sentinel

5.4.修改sentinel的端口号

java -Dserver.port=端口号 -jar sentinel-dashboard-1.8.1.jar

5.5.修改账号和密码

6.微服务整合Sentinel

6.1.引入sentinel依赖

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

6.2.修改配置文件

#指定sentinel控制台的地址
spring.cloud.sentinel.transport.dashboard=localhost:8080

6.3.访问微服务的任意点,触发sentinel监控

 

7.簇点链路

        簇点链路:就是项目内的调用链路,链路中被监控的每个接口就是一个资源.认情况下sentinel会监控SpringMVC的每一个端点(Endpoint)因此SpringMVC的每一个端点(Endpoint)就是调用链路中的一个资源。流控、熔断等都是针对簇点链路中的资源来设置的,因此我们可以点击对应资源后面的按钮来设置规则

 7.1.流控规则

点击资源后面的流控按钮,就可以弹出表单。表单中可以添加流控规则,如下图所示:

其含义是限制/product/getById/{pid}这个资源的单机QPS为1,即每秒只允许1次请求,超出的请求会被拦截并报错。 

7.1.1.流控规则入门案例

需求:给 /product/getById/{pid}这个资源设置流控规则,QPS不能超过 5。然后利用jemeter测试。

 

7.1.2.jemeter

启动jemeter

 

 

7.2.流控模式

添加限流规则时,点击高级选项,可以选择三种流控模式:
直接:统计当前资源的请求,触发阈值时对当前资源直接限流,也是认的模式
关联:统计与当前资源相关的另一个资源,触发阈值时,对当前资源限流
链路:统计从指定链路访问到本资源的请求,触发阈值时,对指定链路限流

7.2.1.流控模式-关联模式

关联模式:统计与当前资源相关的另一个资源,触发阈值时,对当前资源限流
使用场景:比如用户支付时需要修改订单状态,同时用户查询订单。查询修改操作会争抢数据库锁,产生竞争。业务需求是有限支付和更新订单的业务,因此当修改订单业务触发阈值时,需要对查询订单业务限流

满足下面条件可以使用关联模式:
1.两个有竞争关系的资源
2.一个优先级较高,一个优先级较低

7.2.2.流控模式-关联模式例子

在Controller新建两个端点:/product/query和/product/update,无需实现业务
配置流控规则,当/product/ update资源被访问的QPS超过5时,对/order/query请求限流

 @GetMapping("/query")
    public String query(){
        return "查询商品信息";
    }
    @GetMapping("/update")
    public String update(){
        return "修改商品信息";
    }

7.2.3.测试 jemeter

 运行的时候我们在浏览器上重新运行一下/product/update发现限流了

 7.2.4.流控模式-链路模式

链路模式:只针对从指定链路访问到本资源的请求做统计,判断是否超过阈值。
例如有两条请求链路:
/test1   /common   /test2  /common

如果只希望统计从/test2进入到/common的请求,则可以这样配置:

7.2.5. 流控模式-链路模式的例子

需求:有查询订单和创建订单业务,两者都需要查询商品。针对从查询订单进入到查询商品的请求统计,并设置限流。
步骤:
在OrderService中添加一个queryGoods方法,不用实现业务
在OrderController中,改造/order/query端点,调用OrderService中的queryGoods方法
在OrderController中添加一个/order/save的端点,调用OrderService的queryGoods方法
给queryGoods设置限流规则,从/order/query进入queryGoods的方法限制QPS必须小于2

controller

@GetMapping("/queryOrder")
    public String query(){
      String query= orderService.queryGoods();
      return "查询信息";
    }
    @GetMapping("/updateOrder")
    public String update(){
        String update= orderService.queryGoods();
        return "修改信息";
    }

Sentinel认只标记Controller中的方法为资源,如果要标记其它方法,需要利用@SentinelResource注解

 @SentinelResource("queryGoods")
    public String queryGoods() {
        return null;
    }

修改配置文件--Sentinel认会将Controller方法做context整合,导致链路模式的流控失效,需要修改application.yml

#关闭上下文件
spring.cloud.sentinel.web-context-unify=false

运行一下自己刚刚写的方法

 

7.2.6.测试jmeter

写连个http请求我们可以看到queryOrder每秒执行两个,被限流了,而updateOrder没有限流

7.2.7.流控模式有哪些

直接:对当前资源限流

关联:高优先级资源触发阈值,对低优先级资源限流。

链路:阈值统计时,只统计从指定资源进入当前资源的请求,是对请求来源的限流

7.3.流控效果

流控效果是指请求达到流控阈值时应该采取的措施,包括三种:
快速失败:达到阈值后,新的请求会被立即拒绝并抛出FlowException异常。是认的处理方式。
warm up:预热模式,对超出阈值的请求同样是拒绝并抛出异常。但这种模式阈值会动态变化,从一个较小值逐渐增加到最大阈值。
排队等待:让所有的请求按照先后次序排队执行,两个请求的间隔不能小于指定时长

7.3.1.流控效果-warm up

warm up也叫预热模式,是应对服务冷启动的一种方案。请求阈值初始值是 threshold / coldFactor,持续指定时长后,逐渐提高到threshold值。而coldFactor的认值是3.
例如,我设置QPS的threshold为10,预热时间为5秒,那么初始阈值就是 10 / 3 ,也就是3,然后在5秒后逐渐增长到10

7.3.2.流控效果-warm up的例子

需求:给/getorder/{orId}这个资源设置限流,最大QPS为10,利用warm up效果,预热时长为5秒

controller

  @GetMapping("/getorder/{oid}")
    public Order getorder(@PathVariable Integer oid){
        return orderService.findId(oid);
    }

serviceimpl

@Override
    public Order findId(Integer oid) {

        return orderMapper.selectById(oid);
    }

在浏览器访问自己写的方法

 

 7.3.3.测试jmeter

7.3.4.流控效果-排队等待

当请求超过QPS阈值时,快速失败和warm up 会拒绝新的请求并抛出异常。而排队等待则是让所有请求进入一个队列中,然后按照阈值允许的时间间隔依次执行。后来的请求必须等待前面执行完成,如果请求预期的等待时间超出最大时长,则会被拒绝。
例如:QPS = 5,意味着每200ms处理一个队列中的请求;timeout = 2000,意味着预期等待超过2000ms的请求会被拒绝并抛出异常

7.3.5.流控效果-排队等待的例子

给/order/{orderId}这个资源设置限流,最大QPS为5,利用排队的流控效果,超时时长设置为2s

 7.3.6.测试jmeter 

我们在sentinel那边设置的每秒执行5个,然后我们又延迟了2秒,相当于2秒执行10次,我们在jmeter中设置的22次,会先执行sentinel10次,在加上jmeter中设置2秒,在执行10次,一共是20次,会有两个报错

 

 

 

 

 

 

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