（一）、sentinel介绍

1、sentinel是什么？

随着微服务的流行，服务和服务之间的稳定性变得越来越重要。Sentinel 是面向分布式服务架构的流量控制组件，主要以流量为切入点，从限流、流量整形、熔断降级、系统负载保护、热点防护等多个维度来帮助开发者保障微服务的稳定性。
源码地址：https://github.com/alibaba/Sentinel
官方文档：https://github.com/alibaba/Sentinel/wiki

2、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、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 扩展点。您可以通过实现扩展点，快速的定制逻辑。例如定制规则管理、适配数据源等。
阿里云提供了 企业级的 Sentinel 服务，应用高可用服务 AHAS

Sentinel和Hystrix对比
在这里插入图片描述

3、sentinel能解决什么问题

【大流量请求】：在秒杀和大促开始前,如果准备不充分,瞬间大量请求会造成服务提供者的不可用。
【硬件故障】：可能为硬件损坏造成的服务器主机宕机, 网络硬件故障造成的服务提供者的不可访问。
【缓存击穿】：一般发生在缓存应用重启, 缓存失效时高并发，所有缓存被清空时,以及短时间内大量缓存失效时。大量的缓存不命中, 使请求直击后端,造成服务提供者超负荷运行,引起服务不可用。

在服务提供者不可用的时候，会出现大量重试的情况：用户重试、代码逻辑重试，这些重试最终导致：进一步加大请求流量。所以归根结底导致雪崩效应的最根本原因是：大量请求线程同步等待造成的资源耗尽。当服务调用者使用同步调用时, 会产生大量的等待线程占用系统资源。一旦线程资源被耗尽,服务调用者提供的服务也将处于不可用状态, 于是服务雪崩效应产生了。

服务雪崩效应：因服务提供者的不可用导致服务调用者的不可用,并将不可用逐渐放大的过程，就叫服务雪崩效应

4、重要概念

资源
资源是 Sentinel 的关键概念。它可以是 Java 应用程序中的任何内容，例如，由应用程序提供的服务，或由应用程序调用的其它应用提供的服务，甚至可以是一段代码。在接下来的文档中，我们都会用资源来描述代码块。
只要通过 Sentinel API 定义的代码，就是资源，能够被 Sentinel 保护起来。大部分情况下，可以使用方法签名，URL，甚至服务名称作为资源名来标示资源。

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。

工作主流程
在 Sentinel 里面，所有的资源都对应一个资源名称（resourceName），每次资源调用都会创建一个 Entry 对象。Entry 可以通过对主流框架的适配自动创建，也可以通过注解的方式或调用 SphU API 显式创建。Entry 创建的时候，同时也会创建一系列功能插槽（slot chain），这些插槽有不同的职责，例如:
NodeSelectorSlot 负责收集资源的路径，并将这些资源的调用路径，以树状结构存储起来，用于根据调用路径来限流降级；
ClusterBuilderSlot 则用于存储资源的统计信息以及调用者信息，例如该资源的 RT, QPS, thread count 等等，这些信息将用作为多维度限流，降级的依据；
StatisticSlot 则用于记录、统计不同纬度的 runtime 指标监控信息；
FlowSlot 则用于根据预设的限流规则以及前面 slot 统计的状态，来进行流量控制；
AuthoritySlot 则根据配置的黑白名单和调用来源信息，来做黑白名单控制；
DegradeSlot 则通过统计信息以及预设的规则，来做熔断降级；
SystemSlot 则通过系统的状态，例如 load1 等，来控制总的入口流量；

详细的介绍请参考sentinel官方文档：sentinel中文文档

（二）、sentinel的使用

一、定义资源和规则

1、引入依赖

<!-- sentinel核心包-->
        <dependency>
            <groupId>com.alibaba.csp</groupId>
            <artifactId>sentinel-core</artifactId>
            <version>${sentinel.versioin}</version>
        </dependency>

2、定义规则
规则的种类：Sentinel 支持以下几种规则：流量控制规则、熔断降级规则、系统保护规则、来源访问控制规则 和 热点参数规则。
以流控规则为例，在资源保护前先定义好流控规则，所以使用到 @PostConstruct注解，在该bean对象实例化之前将定义的流控规则加载完成。

/**
     * 设置流控规则
     */
    @PostConstruct
    public static void initFlowRules() {
        List<FlowRule> flowRules = new ArrayList<>();
        FlowRule flowRule = new FlowRule();
        // 设置受保护的资源
        flowRule.setResource(RESOURCE_NAME);
        // 设置流控规则 QPS
        flowRule.setGrade(RuleConstant.FLOW_GRADE_QPS);
        // 设置受保护的资源阈值
        // Set limit QPS to 20.
        flowRule.setCount(1);
        flowRules.add(flowRule);
        // 加载配置好的规则
        FlowRuleManager.loadRules(flowRules);
    }

3、编写资源保护的代码

@RestController
@Slf4j
public class HelloController {
    private static final String RESOURCE_NAME = "hello";

    @RequestMapping(value = "/hello")
    public String hello() {
        Entry entry = null;
        try {
            entry = SphU.entry(RESOURCE_NAME);
            // 被保护的业务逻辑
            String str = "hello world";
            log.info("====="+str);
            return str;
        } catch (BlockException ex) {
            // 资源访问阻止，被限流或被降级
            //进行相应的处理操作
            log.info("block!");
        } catch (Exception ex) {
            // 若需要配置降级规则，需要通过这种方式记录业务异常
            Tracer.traceEntry(ex, entry);
        } finally {
            if (entry != null) {
                entry.exit();
            }
        }
        return null;
    }

    /**
     * 设置流控规则
     */
    @PostConstruct
    public static void initFlowRules() {
        List<FlowRule> flowRules = new ArrayList<>();
        FlowRule flowRule = new FlowRule();
        // 设置受保护的资源
        flowRule.setResource(RESOURCE_NAME);
        // 设置流控规则 QPS
        flowRule.setGrade(RuleConstant.FLOW_GRADE_QPS);
        // 设置受保护的资源阈值
        // Set limit QPS to 20.
        flowRule.setCount(1);
        flowRules.add(flowRule);
        // 加载配置好的规则
        FlowRuleManager.loadRules(flowRules);
    }
}

资源保护的核心代码块：

// 1.5.0 版本开始可以利用 try-with-resources 特性（使用有限制）
// 资源名可使用任意有业务语义的字符串，比如方法名、接口名或其它可唯一标识的字符串。
try (Entry entry = SphU.entry("resourceName")) {
  // 被保护的业务逻辑
  // do something here...
} catch (BlockException ex) {
  // 资源访问阻止，被限流或被降级
  // 在此处进行相应的处理操作
}

测试效果：
在这里插入图片描述
其他规则定义和资源保护的详细介绍可以参考官方文档：如何使用

以上方式定义资源的缺点很明显

  • 业务侵入性很强，定义资源保护需要在controller中写入非业务代码.
  • 规则配置不灵活，若需要添加新的保护规则，还需要手动添加

二、@SentinelResource注解+Sentinel dashboard控制台

Sentinel 支持通过 @SentinelResource 注解定义资源并配置 blockHandler 和 fallback 函数来进行限流之后的处理。
同时支持通过Sentinel控制台定义规则，可以简化开发。

@SentinelResource 注解用来标识资源是否被限流、降级。

1、使用该注解需要引入依赖：

<dependency>
    <groupId>com.alibaba.csp</groupId>
    <artifactId>sentinel-annotation-aspectj</artifactId>
    <version>1.8.0</version>
</dependency>

如果是spring项目需要配置切面支持（springboot项目会自动配置，不用关注）

@Configuration
public class SentinelAspectConfiguration {

    @Bean
    public SentinelResourceAspect sentinelResourceAspect() {
        return new SentinelResourceAspect();
    }
}

2、使用@SentinelResource定义资源

// 原本的业务方法.
@SentinelResource(value = "findOrderByUserId",
				blockHandler = "handleException", // 指定触发限流等规则时执行的方法名
				fallback = "fallback" // 指定fallback降级执行的方法名
				//blockHandlerClass = ExceptionUtil.class, // 指定blockHandler函数的所在类，如果在当前类可以忽略
				//fallbackClass = ExceptionUtil.class,  指定fallback函数所在类，如果在当前类可以忽略
				  )
@RequestMapping(value = "/user/findOrderByUserId/{id}")
public User findOrderByUserId(@PathVariable("id") Integer id) {
    throw new RuntimeException("getUserById command failed");
}

// blockHandler 函数，原方法调用被限流/降级/系统保护的时候调用
public User handleException(@PathVariable("id") Integer id, BlockException ex) {
    return new User("admin");
}

// fallback 函数，原方法调用被降级的时候调用
public User fallback(@PathVariable("id") Integer id, Throwable e) {
	return new User("admin1"); 
}

使用@SentinelResource需要注意：
配置了@SentinelResource注解的方法都视作资源，可以配置在@RequestMapping("/user/findOrderByUserId/{id}")修饰的接口层，也可以配置在service层，如果配置在了接口上，则sentinel会产生两套资源链路，一个是@RequestMapping中的value属性的"/user/findOrderByUserId/{id}"链路，一个是@SentinelResource(“findOrderByUserId”)配置的"findOrderByUserId"链路
（1）如果这两个链路都配置了规则的话，默认会先执行接口产生的链路；
（2）如果没有为接口配置规则，就会执行@SentinelResource的资源链路。
在这里插入图片描述

3、编写ExceptionUtil，注意如果指定了fallback函数或者blockHandler的class类，该类中的方法必须是static方法

public class ExceptionUtil {

	public static R handleException(Integer id, BlockException e){
        log.error("===被限流啦===");
        return new User("admin");
    }
    
    public static  fallback(Integer id,Throwable e){
        log.error("===被异常降级啦===");
        return new User("admin1");
    }
}

4、客户端接入Sentinel dashboard控制台

  • 客户端需要引入 Transport 模块来与 Sentinel 控制台进行通信。
<dependency>
    <groupId>com.alibaba.csp</groupId>
    <artifactId>sentinel-transport-simple-http</artifactId>
    <version>1.8.0</version>
</dependency>
  • 配置启动参数

启动时加入 JVM 参数 -Dcsp.sentinel.dashboard.server=consoleIp:port 指定控制台地址和端口。若启动多个应用，则需要通过 -Dcsp.sentinel.api.port=xxxx 指定客户端监控 API 的端口（默认是 8719）。
除了修改 JVM 参数，也可以通过配置文件取得同样的效果。更详细的信息可以参考 启动配置项。

  • 启动 Sentinel 控制台
    您可以从 release 页面 下载最新版本的控制台 jar 包。
    下载控制台 jar 包并在本地启动：可以参见 此处文档
#启动控制台命令
java -jar sentinel-dashboard-1.8.0.jar

用户可以通过如下参数进行配置：
-Dsentinel.dashboard.auth.username=sentinel 用于指定控制台的登录用户名为 sentinel；
-Dsentinel.dashboard.auth.password=123456 用于指定控制台的登录密码为 123456；如果省略这两个参数，默认用户和密码均为 sentinel；
-Dserver.servlet.session.timeout=7200 用于指定 Spring Boot 服务端 session 的过期时间，如 7200 表示 7200 秒；60m 表示 60 分钟，默认为 30 分钟；
访问http://localhost:8080/#/login ,默认用户名密码： sentinel/sentinel

  • 触发客户端初始化
    Sentinel 会在客户端首次调用的时候进行初始化，开始向控制台发送心跳包，所以要确保客户端有访问量；

三、Spring Cloud Alibaba整合Sentinel

1.引入依赖

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

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-actuator</artifactId>
</dependency>

2.添加yml配置，为微服务设置sentinel控制台地址
添加Sentinel后，需要暴露/actuator/sentinel端点,而Springboot默认是没有暴露该端点的，所以需要设置，测试http://localhost:8800/actuator/sentinel

server:
  port: 8800

spring:
  application:
    name: sentinel-demo
  cloud:
    sentinel:
      transport:
        # 添加sentinel的控制台地址
        dashboard: 127.0.0.1:8080
        # 指定应用与Sentinel控制台交互的端口，应用本地会起一个该端口占用的HttpServer
        # port: 8719
    
#暴露actuator端点   
management:
  endpoints:
    web:
      exposure:
        include: '*'

3.在sentinel控制台中设置流控规则
资源名: 接口的API
针对来源: 默认是default，当多个微服务都调用这个资源时，可以配置微服务名来对指定的微服务设置阈值
阈值类型: 分为QPS和线程数 假设阈值为10
QPS类型: 只得是每秒访问接口的次数>10就进行限流
线程数: 为接受请求该资源分配的线程数>10就进行限流
在这里插入图片描述
测试： 因为QPS是1，所以1秒内多次访问会出现如下情形：
在这里插入图片描述
微服务和Sentinel Dashboard通信原理
Sentinel控制台与微服务端之间，实现了一套服务发现机制，集成了Sentinel的微服务都会将元数据传递给Sentinel控制台，架构图如下所示：
在这里插入图片描述

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