从0到1 手把手搭建spring cloud alibaba 微服务大型应用框架(十)sentinel篇(1): sentinel 介绍以及服务集成

本文涉及的产品
服务治理 MSE Sentinel/OpenSergo,Agent数量 不受限
云原生网关 MSE Higress,422元/月
注册配置 MSE Nacos/ZooKeeper,118元/月
简介: 从0到1 手把手搭建spring cloud alibaba 微服务大型应用框架(十)sentinel篇(1): sentinel 介绍以及服务集成

本篇以及未来几篇我们将进行sentinel介绍与整合

image.png

Sentinel 介绍


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、多语言异构化服务架构的流量治理组件,主要以流量为切入点,从流量路由、流量控制、流量整形、熔断降级、系统自适应过载保护、热点流量防护等多个维度来帮助开发者保障微服务的稳定性。


Sentinel 的历史


2012 年,Sentinel 诞生,主要功能为入口流量控制。
2013-2017 年,Sentinel 在阿里巴巴集团内部迅速发展,成为基础技术模块,覆盖了所有的核心场景。Sentinel 也因此积累了大量的流量归整场景以及生产实践。
2018 年,Sentinel 开源,并持续演进。
2019 年,Sentinel 朝着多语言扩展的方向不断探索,推出 C++ 原生版本,同时针对 Service Mesh 场景也推出了 Envoy 集群流量控制支持,以解决 Service Mesh 架构下多语言限流的问题。
2020 年,推出 Sentinel Go 版本,继续朝着云原生方向演进。
2021 年,Sentinel 正在朝着 2.0 云原生高可用决策中心组件进行演进;同时推出了 Sentinel Rust 原生版本。同时我们也在 Rust 社区进行了 Envoy WASM extension 及 eBPF extension 等场景探索。
2022 年,Sentinel 品牌升级为流量治理,领域涵盖流量路由/调度、流量染色、流控降级、过载保护/实例摘除等;同时社区将流量治理相关标准抽出到 OpenSergo 标准中,Sentinel 作为流量治理标准实现。


Sentinel 基本概念


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。

Sentinel 功能和设计理念


流量控制


流量控制在网络传输中是一个常用的概念,它用于调整网络包的发送数据。然而,从系统稳定性角度考虑,在处理请求的速度上,也有非常多的讲究。任意时间到来的请求往往是随机不可控的,而系统的处理能力是有限的。我们需要根据系统的处理能力对流量进行控制。Sentinel 作为一个调配器,可以根据需要把随机的请求调整成合适的形状,如下图所示:

1.png

流量控制有以下几个角度:
资源的调用关系,例如资源的调用链路,资源和资源之间的关系;
运行指标,例如 QPS、线程池、系统负载等;
控制的效果,例如直接限流、冷启动、排队等。
Sentinel 的设计理念是让您自由选择控制的角度,并进行灵活组合,从而达到想要的效果。

熔断降级


什么是熔断降级
除了流量控制以外,降低调用链路中的不稳定资源也是 Sentinel 的使命之一。由于调用关系的复杂性,如果调用链路中的某个资源出现了不稳定,最终会导致请求发生堆积。这个问题和 Hystrix 里面描述的问题是一样的。
sentinel2.png
Sentinel 和 Hystrix 的原则是一致的: 当调用链路中某个资源出现不稳定,例如,表现为 timeout,异常比例升高的时候,则对这个资源的调用进行限制,并让请求快速失败,避免影响到其它的资源,最终产生雪崩的效果。
熔断降级设计理念
在限制的手段上,Sentinel 和 Hystrix 采取了完全不一样的方法。
Hystrix 通过线程池的方式,来对依赖(在我们的概念中对应资源)进行了隔离。这样做的好处是资源和资源之间做到了最彻底的隔离。缺点是除了增加了线程切换的成本,还需要预先给各个资源做线程池大小的分配。
Sentinel 对这个问题采取了两种手段:
通过并发线程数进行限制
和资源池隔离的方法不同,Sentinel 通过限制资源并发线程的数量,来减少不稳定资源对其它资源的影响。这样不但没有线程切换的损耗,也不需要您预先分配线程池的大小。当某个资源出现不稳定的情况下,例如响应时间变长,对资源的直接影响就是会造成线程数的逐步堆积。当线程数在特定资源上堆积到一定的数量之后,对该资源的新请求就会被拒绝。堆积的线程完成任务后才开始继续接收请求。
通过响应时间对资源进行降级
除了对并发线程数进行控制以外,Sentinel 还可以通过响应时间来快速降级不稳定的资源。当依赖的资源出现响应时间过长后,所有对该资源的访问都会被直接拒绝,直到过了指定的时间窗口之后才重新恢复。

系统负载保护


Sentinel 同时提供系统维度的自适应保护能力。防止雪崩,是系统防护中重要的一环。当系统负载较高的时候,如果还持续让请求进入,可能会导致系统崩溃,无法响应。在集群环境下,网络负载均衡会把本应这台机器承载的流量转发到其它的机器上去。如果这个时候其它的机器也处在一个边缘状态的时候,这个增加的流量就会导致这台机器也崩溃,最后导致整个集群不可用。
针对这个情况,Sentinel 提供了对应的保护机制,让系统的入口流量和系统的负载达到一个平衡,保证系统在能力范围之内处理最多的请求。

Sentinel 工作主流程


在 Sentinel 里面,所有的资源都对应一个资源名称以及一个 Entry。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 API 显式创建;每一个 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;

总体的框架如下:、

1.png

Sentinel 是如何工作的


Sentinel 的主要工作机制如下:
对主流框架提供适配或者显示的 API,来定义需要保护的资源,并提供设施对资源进行实时统计和调用链路分析。
根据预设的规则,结合对资源的实时统计信息,对流量进行控制。同时,Sentinel 提供开放的接口,方便您定义及改变规则。
Sentinel 提供实时的监控系统,方便您快速了解目前系统的状态。
流控降级与容错标准
Sentinel 社区正在将流量治理相关标准抽出到 OpenSergo 标准中,Sentinel 作为流量治理标准实现。有关 Sentinel 流控降级与容错 spec 的最新进展,请参考 opensergo-specification,也欢迎社区一起来完善标准与实现。

sentinel 部署


服务下载


jar直接下载点击这里 ,我这里下载的事1.8.5


服务启动


启动命令:

java -Dserver.port=5020 -Dcsp.sentinel.dashboard.server=localhost:5020 -Dproject.name=sentinel-dashboard -jar sentinel-dashboard-1.8.5.jar

-Dserver.port sentinel: 服务端口 我这里指定为5020


-Dcsp.sentinel.dashboard.server :控制台ip和端口 ,端口一定要与-Dserver.port一致


服务查看


启动后浏览器访问对应启动服务ip:5020 即可看到控制台

默认账号:sentinel  密码:sentinel

1.png

1.png

由于没有集成任何服务因此是空白的


服务集成入sentinel


spring boot 或者spring cloud 端 首先引入pom 依赖如下:

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

如果需要进行配置持久化,还需要引入如下

<dependency>
    <groupId>com.alibaba.csp</groupId>
    <artifactId>sentinel-datasource-nacos</artifactId>
</dependency>

然后在应用对应的本地yaml 或者nacos注册中心中添加如下配置

spring:
  cloud:
    sentinel:
      enabled: true
      transport:
        dashboard: localhost:5020
      eager: true

dashboard ip改成sentinel 服务所在ip,保存后重启服务


查看结果


我是在mini-cloud-upms-center 用户服务 对应的 nacos 中配置的sentinel,重启服务,然后通过网关请求获取所有用户接口,效果如下

1.png

1.png

1.png

可以看到sentinel控制台已经有了我们的 mini-cloud-upms-center 服务,并且已经有了对应的请求链路


下一篇我们将介绍流控以及熔断的配置说明篇


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