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。