Spring Cloud Alibaba | Sentinel：分布式系统的流量防卫兵进阶实战

  • 2019 年 10 月 3 日
  • 筆記

Spring Cloud Alibaba | Sentinel：分布式系统的流量防卫兵进阶实战

在阅读本文前，建议先阅读《Spring Cloud Alibaba | Sentinel：分布式系统的流量防卫兵基础实战》。

1. Sentinel整合Feign和RestTemplate

Sentinel目前已经同时支持Feign和RestTemplate，需要我们引入对应的依赖，在使用Feign的时候需要在配置文件中打开Sentinel对Feign的支持：feign.sentinel.enabled=true，同时需要加入openfeign starter依赖使sentinel starter中的自动化配置类生效。在使用RestTemplate的时候需要在构造RestTemplate的Bean的时候加上@SentinelRestTemplate注解，开启Sentinel对RestTemplate的支持。

1.1 创建父工程sentinel-springcloud-high：

父工程pom.xml如下：

代码清单：Alibaba/sentinel-springcloud-high/pom.xml
***

<dependency>      <groupId>org.springframework.boot</groupId>      <artifactId>spring-boot-starter-actuator</artifactId>  </dependency>  <dependency>      <groupId>org.springframework.boot</groupId>      <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>  </dependency>  <dependency>      <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>      <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-sentinel</artifactId>  </dependency>  <dependency>      <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>      <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactId>  </dependency>

公共组件中引入Sentinel做流量控制，引入Nacos做服务中心。

1.2 创建子工程provider_server：

配置文件application.yml如下：

代码清单：Alibaba/sentinel-springcloud-high/provider_server/pom.xml
***

server:    port: 8000  spring:    application:      name: spring-cloud-provider-server    cloud:      nacos:        discovery:          server-addr: 192.168.44.129:8848      sentinel:        transport:          dashboard: localhost:8080          port: 8720  management:    endpoints:      web:        cors:          allowed-methods: '*'

接口测试类HelloController.java如下：

代码清单：Alibaba/sentinel-springcloud-high/provider_server/src/main/java/com/springcloud/provider_server/controller/HelloController.java
***

@RestController  public class HelloController {      @GetMapping("/hello")      public String hello(HttpServletRequest request) {          return "Hello, port is: " + request.getLocalPort();      }  }

1.3 创建子工程consumer_server：

子工程依赖pom.xml如下：

代码清单：Alibaba/sentinel-springcloud-high/consumer_server/pom.xml
***

<dependency>      <groupId>org.springframework.cloud</groupId>      <artifactId>spring-cloud-starter-openfeign</artifactId>  </dependency>

配置文件application.yml如下：

代码清单：Alibaba/sentinel-springcloud-high/consumer_server/src/main/resources/application.yml
***

server:    port: 9000  spring:    application:      name: spring-cloud-consumer-server    cloud:      nacos:        discovery:          server-addr: 192.168.44.129:8848      sentinel:        transport:          dashboard: localhost:8080          port: 8719  management:    endpoints:      web:        cors:          allowed-methods: '*'  feign:    sentinel:      enabled: true

这里使用feign.sentinel.enabled=true开启Sentinel对Feign的支持。

接口测试类HelloController.java

代码清单：Alibaba/sentinel-springcloud-high/consumer_server/src/main/java/com/springcloud/consumer_server/controller/HelloController.java
***

@RestController  public class HelloController {      @Autowired      HelloRemote helloRemote;        @Autowired      RestTemplate restTemplate;        @GetMapping("/helloByFeign")      public String helloByFeign() {          return helloRemote.hello();      }        @GetMapping("/helloByRestTemplate")      public String helloByRestTemplate() {          return restTemplate.getForObject("http://spring-cloud-provider-server/hello/", String.class);      }  }

Sentinel已经对做了整合，我们使用Feign的地方无需额外的注解。同时，@FeignClient注解中的所有属性，Sentinel都做了兼容。

启动主类Ch122ConsumerServerApplication.java如下：

代码清单：Alibaba/sentinel-springcloud-high/consumer_server/src/main/java/com/springcloud/consumer_server/ConsumerServerApplication.java
***

@SpringBootApplication  @EnableDiscoveryClient  @EnableFeignClients  public class Ch122ConsumerServerApplication {        public static void main(String[] args) {          SpringApplication.run(Ch122ConsumerServerApplication.class, args);      }        @Bean      @LoadBalanced      @SentinelRestTemplate      public RestTemplate restTemplate() {          return new RestTemplate();      }    }

在使用RestTemplate的时候需要增加@SentinelRestTemplate来开启Sentinel对RestTemplate的支持。

1.4 测试

启动工程provider_server和consumer_server，provider_server修改启动配置，启动两个实例，打开浏览器访问：http://localhost:9000/helloByFeign 和 http://localhost:9000/helloByRestTemplate ，刷新几次，可以看到页面交替显示Hello, port is: 8000和Hello, port is: 8001，说明目前负载均衡正常，现在查看Sentinel控制台，如图：

1.5 流量控制测试

这时选择左侧的簇点流控，点击流控，如图：

这里我们配置一个最简单的规则，配置QPS限制为1，点击新增，如图：

这里解释一下什么是QPS，简单来说QPS是一个每秒访问数，这里我们测试时需要重复快速刷新http://localhost:9000/helloByFeign 和 http://localhost:9000/helloByRestTemplate ，在刷新的过程中，我们可以看到页面会显示错误信息，如：Blocked by Sentinel (flow limiting)，说明我们配置Sentinel已经限流成功，这时我们再看一下Sentinel的控制台，可以看到我们刚才访问的成功和限流的数量，如图：

2. 服务降级

在上一小结，我们介绍了Feign和RestTemplate整合Sentinel使用，并且在Sentinel控制台上做了QPS限流，并且限流成功，限流成功后，默认情况下，Sentinel对控制资源的限流处理是直接抛出异常。在没有合理的业务承接或者前端对接情况下可以这样，但是正常情况为了更好的用户业务，都会实现一些被限流之后的特殊处理，我们不希望展示一个生硬的报错。这一小节，我们介绍一下服务降级处理。

2.1 创建子工程consumer_fallback

Feign服务降级类HelloRemoteFallBack.java如下：

代码清单：Alibaba/sentinel-springcloud-high/consumer_fallback/src/main/java/com/springcloud/consumer_fallback/fallback/HelloRemoteFallBack.java
***

@Component  public class HelloRemoteFallBack implements HelloRemote {      @Override      public String hello() {          return "Feign FallBack Msg";      }  }

相对应的，这里需要在HelloRemote.java上做一部分配置，使得限流后，触发服务降级执行我们的服务降级类，代码如下：

代码清单：ch12_2/ch12_2_consumer_fallback/src/main/java/com/springcloud/book/ch12_2_consumer_fallback/remote/HelloRemote.java
***

@FeignClient(name = "spring-cloud-provider-server", fallback = HelloRemoteFallBack.class)  public interface HelloRemote {      @GetMapping("/hello")      String hello();  }

fallback = HelloRemoteFallBack.class指定服务降级的处理类为HelloRemoteFallBack.class。

RestTemplate服务降级工具类ExceptionUtil.java如下：

代码清单：Alibaba/sentinel-springcloud-high/consumer_fallback/src/main/java/com/springcloud/consumer_fallback/remote/HelloRemote.java
***

public class ExceptionUtil {        private final static Logger logger = LoggerFactory.getLogger(ExceptionUtil.class);        public static SentinelClientHttpResponse handleException(HttpRequest request, byte[] body, ClientHttpRequestExecution execution, BlockException ex) {          logger.error(ex.getMessage(), ex);          return new SentinelClientHttpResponse("RestTemplate FallBack Msg");      }  }

这里同样需要修改RestTemplate注册成为Bean的地方，使得RestTemplate触发服务降级以后代码执行我们为它写的处理类，Ch122ConsumerFallbackApplication.java代码如下：

代码清单：Alibaba/sentinel-springcloud-high/consumer_fallback/src/main/java/com/springcloud/consumer_fallback/ConsumerFallbackApplication.java
***

@Bean  @LoadBalanced  @SentinelRestTemplate(blockHandler = "handleException", blockHandlerClass = ExceptionUtil.class)  public RestTemplate restTemplate() {      return new RestTemplate();  }

这里需要注意，@SentinelRestTemplate注解的属性支持限流(blockHandler, blockHandlerClass)和降级(fallback, fallbackClass)的处理。

其中blockHandler或fallback属性对应的方法必须是对应blockHandlerClass或fallbackClass属性中的静态方法。

@SentinelRestTemplate注解的限流(blockHandler, blockHandlerClass)和降级(fallback, fallbackClass)属性不强制填写。

当使用RestTemplate调用被Sentinel熔断后，会返回RestTemplate request block by sentinel信息，或者也可以编写对应的方法自行处理返回信息。这里提供了 SentinelClientHttpResponse用于构造返回信息。

2.2 测试

顺次启动provider_server和consumer_fallback两个子工程。先在浏览器中交替访问http://localhost:9090/helloByFeign 和 http://localhost:9090/helloByRestTemplate ，而后打开Sentinel控制台，在这两个接口上增加限流信息，注意，这里要将限流信息加在资源上，具体如图：

在浏览器中刷新两个链接，两个限流信息都可以正常浏览器中显示，测试成功，再次查看Sentinel控制台，也可以看到被拒接的流量统计，如图：

3. Sentinel整合服务网关限流

Sentinel目前支持Spring Cloud Gateway、Zuul 等主流的 API Gateway 进行限流。看一下官方的结构图，如图：

从这张官方的图中，可以看到，Sentinel对Zuul的限流主要是通过3个Filter来完成的，对Spring Cloud Gateway则是通过一个SentinleGatewayFilter和一个BlockRequestHandler来完成的。

Sentinel 1.6.0 引入了 Sentinel API Gateway Adapter Common 模块，此模块中包含网关限流的规则和自定义 API 的实体和管理逻辑：

  • GatewayFlowRule：网关限流规则，针对 API Gateway 的场景定制的限流规则，可以针对不同 route 或自定义的 API 分组进行限流，支持针对请求中的参数、Header、来源 IP 等进行定制化的限流。
  • ApiDefinition：用户自定义的 API 定义分组，可以看做是一些 URL 匹配的组合。比如我们可以定义一个 API 叫 my_api，请求 path 模式为 /foo/** 和 /baz/** 的都归到 my_api 这个 API 分组下面。限流的时候可以针对这个自定义的 API 分组维度进行限流。

3.1 Zuul 1.x

Sentinel 提供了 Zuul 1.x 的适配模块，可以为 Zuul Gateway 提供两种资源维度的限流：

  • route 维度：即在 Spring 配置文件中配置的路由条目，资源名为对应的 route ID（对应 RequestContext 中的 proxy 字段）
  • 自定义 API 维度：用户可以利用 Sentinel 提供的 API 来自定义一些 API 分组

3.1.1 创建子工程zuul_server

工程依赖pom.xml如下：

代码清单：Alibaba/sentinel-springcloud-high/zuul_server/pom.xml
***

<dependency>      <groupId>org.springframework.cloud</groupId>      <artifactId>spring-cloud-starter-netflix-zuul</artifactId>  </dependency>  <dependency>      <groupId>com.alibaba.csp</groupId>      <artifactId>sentinel-zuul-adapter</artifactId>  </dependency>

这里因为sentinel-zuul-adapter未包含在spring-cloud-starter-alibaba-sentinel，需要手动单独引入。

3.1.2 配置文件application.yml如下：

代码清单：Alibaba/sentinel-springcloud-high/zuul_server/src/main/resources/application.yml
***

server:    port: 18080  spring:    application:      name: spring-cloud-zuul-server    cloud:      nacos:        discovery:          server-addr: 192.168.44.129:8848      sentinel:        transport:          dashboard: localhost:8080          port: 8720  zuul:    routes:      consumer-route:        path: /consumer/**        serviceId: spring-cloud-consumer-fallback

3.1.3 定义降级处理类ZuulFallbackProvider.java如下：

代码清单：Alibaba/sentinel-springcloud-high/zuul_server/src/main/java/com/springcloud/zuul_server/fallback/ZuulFallbackProvider.java
***

public class ZuulFallbackProvider implements ZuulBlockFallbackProvider {      @Override      public String getRoute() {          return "*";      }        @Override      public BlockResponse fallbackResponse(String route, Throwable cause) {          RecordLog.info(String.format("[Sentinel DefaultBlockFallbackProvider] Run fallback route: %s", route));          if (cause instanceof BlockException) {              return new BlockResponse(429, "Sentinel block exception", route);          } else {              return new BlockResponse(500, "System Error", route);          }      }  }

3.1.4 同时，我们需要将3个Sentinel的Filter注入Spring，配置类如下：

代码清单：Alibaba/sentinel-springcloud-high/zuul_server/src/main/java/com/springcloud/zuul_server/config/ZuulConfig.java
***

@Configuration  public class ZuulConfig {      @Bean      public ZuulFilter sentinelZuulPreFilter() {          // We can also provider the filter order in the constructor.          return new SentinelZuulPreFilter();      }        @Bean      public ZuulFilter sentinelZuulPostFilter() {          return new SentinelZuulPostFilter();      }        @Bean      public ZuulFilter sentinelZuulErrorFilter() {          return new SentinelZuulErrorFilter();      }        /**       * 注册 ZuulFallbackProvider       */      @PostConstruct      public void doInit() {          ZuulBlockFallbackManager.registerProvider(new ZuulFallbackProvider());      }    }

最终，启动前需要配置JVM启动参数，增加-Dcsp.sentinel.app.type=1，来告诉Sentinel控制台我们启动的服务是为 API Gateway 类型。

3.1.5 测试

顺次启动子工程provider_server、consumer_fallback、zuul_server，打开浏览器访问：http://localhost:18080/consumer/helloByFeign ，然后我们打开Sentinel控制台，查看zuul_server服务，如图：

我们定制限流策略，依旧是QPS为1，我们再次刷新http://localhost:18080/consumer/helloByFeign 页面，这时，页面上已经可以正产限流了，限流后显示的内容为：

{"code":429, "message":"Sentinel block exception", "route":"consumer-route"}

这里注意，定义限流的是资源，千万不要定义错地方，限流定义如图：

3.2 Spring Cloud Gateway

从 1.6.0 版本开始，Sentinel 提供了 Spring Cloud Gateway 的适配模块，可以提供两种资源维度的限流：

  • route 维度：即在 Spring 配置文件中配置的路由条目，资源名为对应的 routeId
  • 自定义 API 维度：用户可以利用 Sentinel 提供的 API 来自定义一些 API 分组

3.2.1 创建子工程gateway_server

工程依赖pom.xml如下：

代码清单：Alibaba/sentinel-springcloud-high/gateway_server/pom.xml
***

<dependency>      <groupId>org.springframework.boot</groupId>      <artifactId>spring-boot-starter-webflux</artifactId>  </dependency>  <dependency>      <groupId>org.springframework.cloud</groupId>      <artifactId>spring-cloud-starter-gateway</artifactId>  </dependency>  <dependency>      <groupId>com.alibaba.csp</groupId>      <artifactId>sentinel-spring-cloud-gateway-adapter</artifactId>  </dependency>

3.2.2 配置文件application.yml如下：

代码清单：Alibaba/sentinel-springcloud-high/gateway_server/src/main/resources/application.yml
***

server:    port: 28080  spring:    application:      name: spring-cloud-gateway-server    cloud:      nacos:        discovery:          server-addr: 192.168.44.129:8848      sentinel:        transport:          dashboard: localhost:8080          port: 8720      gateway:        enabled: true        discovery:          locator:            lower-case-service-id: true        routes:          - id: consumer_server            uri: lb://spring-cloud-consumer-fallback            predicates:              - Method=GET

3.2.3 全局配置类GatewayConfig.java如下：

同上一小节介绍的Zuul，这里我们同样需要将两个Sentinel有关Spring Cloud Gateway的Filter注入Spring：SentinelGatewayFilter和SentinelGatewayBlockExceptionHandler，这里因为在Sentinel v1.6.0版本才加入Spring Cloud Gateway的支持，很多地方还不是很完善，异常处理SentinelGatewayBlockExceptionHandler目前只能返回一个异常信息，在我们的系统中无法和上下游很好的结合，这里笔者自己重新实现了SentinelGatewayBlockExceptionHandler，并命名为JsonSentinelGatewayBlockExceptionHandler，返回参数定义成为JSON，这里不再注入Sentinel提供的SentinelGatewayBlockExceptionHandler，而是改为笔者自己实现的JsonSentinelGatewayBlockExceptionHandler。

代码清单：Alibaba/sentinel-springcloud-high/gateway_server/src/main/java/com/springcloud/gateway_server/config/GatewayConfig.java
***

@Configuration  public class GatewayConfig {      private final List<ViewResolver> viewResolvers;      private final ServerCodecConfigurer serverCodecConfigurer;        public GatewayConfig(ObjectProvider<List<ViewResolver>> viewResolversProvider, ServerCodecConfigurer serverCodecConfigurer) {          this.viewResolvers = viewResolversProvider.getIfAvailable(Collections::emptyList);          this.serverCodecConfigurer = serverCodecConfigurer;      }        @Bean      @Order(Ordered.HIGHEST_PRECEDENCE)      public JsonSentinelGatewayBlockExceptionHandler jsonSentinelGatewayBlockExceptionHandler() {          // Register the block exception handler for Spring Cloud Gateway.          return new JsonSentinelGatewayBlockExceptionHandler(viewResolvers, serverCodecConfigurer);      }        @Bean      @Order(-1)      public GlobalFilter sentinelGatewayFilter() {          return new SentinelGatewayFilter();      }  }

3.2.4 降级处理类JsonSentinelGatewayBlockExceptionHandler.java如下：

代码清单：Alibaba/sentinel-springcloud-high/gateway_server/src/main/java/com/springcloud/gateway_server/exception/JsonSentinelGatewayBlockExceptionHandler.java
***

public class JsonSentinelGatewayBlockExceptionHandler implements WebExceptionHandler {      private List<ViewResolver> viewResolvers;      private List<HttpMessageWriter<?>> messageWriters;        public JsonSentinelGatewayBlockExceptionHandler(List<ViewResolver> viewResolvers, ServerCodecConfigurer serverCodecConfigurer) {          this.viewResolvers = viewResolvers;          this.messageWriters = serverCodecConfigurer.getWriters();      }        private Mono<Void> writeResponse(ServerResponse response, ServerWebExchange exchange) {          ServerHttpResponse serverHttpResponse = exchange.getResponse();          serverHttpResponse.getHeaders().add("Content-Type", "application/json;charset=UTF-8");          byte[] datas = "{"code":403,"msg":"Sentinel block exception"}".getBytes(StandardCharsets.UTF_8);          DataBuffer buffer = serverHttpResponse.bufferFactory().wrap(datas);          return serverHttpResponse.writeWith(Mono.just(buffer));      }        @Override      public Mono<Void> handle(ServerWebExchange exchange, Throwable ex) {          if (exchange.getResponse().isCommitted()) {              return Mono.error(ex);          }          // This exception handler only handles rejection by Sentinel.          if (!BlockException.isBlockException(ex)) {              return Mono.error(ex);          }          return handleBlockedRequest(exchange, ex)                  .flatMap(response -> writeResponse(response, exchange));      }        private Mono<ServerResponse> handleBlockedRequest(ServerWebExchange exchange, Throwable throwable) {          return GatewayCallbackManager.getBlockHandler().handleRequest(exchange, throwable);      }        private final Supplier<ServerResponse.Context> contextSupplier = () -> new ServerResponse.Context() {          @Override          public List<HttpMessageWriter<?>> messageWriters() {              return JsonSentinelGatewayBlockExceptionHandler.this.messageWriters;          }            @Override          public List<ViewResolver> viewResolvers() {              return JsonSentinelGatewayBlockExceptionHandler.this.viewResolvers;          }      };  }

笔者这里仅重写了writeResponse()方法，讲返回信息简单的更改成了json格式，各位读者有需要可以根据自己的需求进行修改。

3.2.5 测试

顺次启动provider_server、consumer_server和gateway_server，配置gateway_server jvm启动参数-Dcsp.sentinel.app.type=1，如图：

打开浏览器访问：http://localhost:28080/helloByFeign ，刷新几次，页面正常返回Hello, port is: 8000，打开Sentinel控制台，配置限流策略，QPS限制为1，再刷新浏览器页面，这时，我们可以看到浏览器返回限流信息：

{"code":403,"msg":"Sentinel block exception"}

测试成功。

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