SpringCloud Alibaba系列(三) Sentinel系统自适应限流

简介:   Sentinel 系统自适应限流从整体维度对应用入口流量进行控制,结合应用的 Load、CPU 使用率、总体平均 RT、入口 QPS 和并发线程数等几个维度的监控指标,通过自适应的流控策略,让系统的入口流量和系统的负载达到一个平衡,让系统尽可能跑在最大吞吐量的同时保证系统整体的稳定性。

一.介绍


  Sentinel 系统自适应限流从整体维度对应用入口流量进行控制,结合应用的 Load、CPU 使用率、总体平均 RT、入口 QPS 和并发线程数等几个维度的监控指标,通过自适应的流控策略,让系统的入口流量和系统的负载达到一个平衡,让系统尽可能跑在最大吞吐量的同时保证系统整体的稳定性。


二.背景


  在开始之前,我们先了解一下系统保护的目的:


  1.保证系统不被拖垮


  2.在系统稳定的前提下,保持系统的吞吐量


  长期以来,系统保护的思路是根据硬指标,即系统的负载 (load1) 来做系统过载保护。当系统负载高于某个阈值,就禁止或者减少流量的进入;当 load 开始好转,则恢复流量的进入。这个思路给我们带来了不可避免的两个问题:


  1.load 是一个“结果”,如果根据 load 的情况来调节流量的通过率,那么就始终有延迟性。也就意味着通过率的任何调整,都会过一段时间才能看到效果。当前通过率是使 load 恶化的一个动作,那么也至少要过 1 秒之后才能观测到;同理,如果当前通过率调整是让 load 好转的一个动作,也需要 1 秒之后才能继续调整,这样就浪费了系统的处理能力。所以我们看到的曲线,总是会有抖动。


  2.恢复慢。想象一下这样的一个场景(真实),出现了这样一个问题,下游应用不可靠,导致应用 RT 很高,从而 load 到了一个很高的点。过了一段时间之后下游应用恢复了,应用 RT 也相应减少。这个时候,其实应该大幅度增大流量的通过率;但是由于这个时候 load 仍然很高,通过率的恢复仍然不高。


  TCP BBR 的思想给了我们一个很大的启发。我们应该根据系统能够处理的请求,和允许进来的请求,来做平衡,而不是根据一个间接的指标(系统 load)来做限流。最终我们追求的目标是 在系统不被拖垮的情况下,提高系统的吞吐率,而不是 load 一定要到低于某个阈值。如果我们还是按照固有的思维,超过特定的 load 就禁止流量进入,系统 load 恢复就放开流量,这样做的结果是无论我们怎么调参数,调比例,都是按照果来调节因,都无法取得良好的效果。


  Sentinel 在系统自适应保护的做法是,用 load1 作为启动自适应保护的因子,而允许通过的流量由处理请求的能力,即请求的响应时间以及当前系统正在处理的请求速率来决定。


三.系统规则


  系统保护规则是从应用级别的入口流量进行控制,从单台机器的 load、CPU 使用率、平均 RT、入口 QPS 和并发线程数等几个维度监控应用指标,让系统尽可能跑在最大吞吐量的同时保证系统整体的稳定性。


  系统保护规则是应用整体维度的,而不是资源维度的,并且仅对入口流量生效。入口流量指的是进入应用的流量(EntryType.IN),比如 Web 服务或 Dubbo 服务端接收的请求,都属于入口流量。


  系统规则支持以下的模式:


  1.Load 自适应(仅对 Linux/Unix-like 机器生效):系统的 load1 作为启发指标,进行自适应系统保护。当系统 load1 超过设定的启发值,且系统当前的并发线程数超过估算的系统容量时才会触发系统保护(BBR 阶段)。系统容量由系统的 maxQps * minRt 估算得出。设定参考值一般是 CPU cores * 2.5


  2.CPU usage(1.5.0+ 版本):当系统 CPU 使用率超过阈值即触发系统保护(取值范围 0.0-1.0),比较灵敏。


  3.平均 RT:当单台机器上所有入口流量的平均 RT 达到阈值即触发系统保护,单位是毫秒。


  4.并发线程数:当单台机器上所有入口流量的并发线程数达到阈值即触发系统保护。


  5.入口 QPS:当单台机器上所有入口流量的 QPS 达到阈值即触发系统保护。


四.原理

 

  经典图



  我们把系统处理请求的过程想象为一个水管,到来的请求是往这个水管灌水,当系统处理顺畅的时候,请求不需要排队,直接从水管中穿过,这个请求的RT是最短的;反之,当请求堆积的时候,那么处理请求的时间则会变为:排队时间 + 最短处理时间。


  推论一: 如果我们能够保证水管里的水量,能够让水顺畅的流动,则不会增加排队的请求;也就是说,这个时候的系统负载不会进一步恶化。


我们用 T 来表示(水管内部的水量),用RT来表示请求的处理时间,用P来表示进来的请求数,那么一个请求从进入水管道到从水管出来,这个水管会存在 P * RT 个请求。换一句话来说,当 T ≈ QPS * Avg(RT) 的时候,我们可以认为系统的处理能力和允许进入的请求个数达到了平衡,系统的负载不会进一步恶化。


  接下来的问题是,水管的水位是可以达到了一个平衡点,但是这个平衡点只能保证水管的水位不再继续增高,但是还面临一个问题,就是在达到平衡点之前,这个水管里已经堆积了多少水。如果之前水管的水已经在一个量级了,那么这个时候系统允许通过的水量可能只能缓慢通过,RT会大,之前堆积在水管里的水会滞留;反之,如果之前的水管水位偏低,那么又会浪费了系统的处理能力。


  推论二: 当保持入口的流量是水管出来的流量的最大的值的时候,可以最大利用水管的处理能力。


然而,和 TCP BBR 的不一样的地方在于,还需要用一个系统负载的值(load1)来激发这套机制启动。


注:这种系统自适应算法对于低 load 的请求,它的效果是一个“兜底”的角色。对于不是应用本身造成的 load 高的情况(如其它进程导致的不稳定的情况),效果不明显。


五.测试


  1.线程数


  比如系统最多只允许一万个线程访问,超出一万个系统将做出自我保护。



  Jemeter开启一万五千线程同时访问,系统将做出保护机制。



  2.QPS


目录
相关文章
|
20天前
|
SpringCloudAlibaba 负载均衡 Dubbo
【SpringCloud Alibaba系列】Dubbo高级特性篇
本章我们介绍Dubbo的常用高级特性,包括序列化、地址缓存、超时与重试机制、多版本、负载均衡。集群容错、服务降级等。
【SpringCloud Alibaba系列】Dubbo高级特性篇
|
20天前
|
存储 SpringCloudAlibaba Java
【SpringCloud Alibaba系列】一文全面解析Zookeeper安装、常用命令、JavaAPI操作、Watch事件监听、分布式锁、集群搭建、核心理论
一文全面解析Zookeeper安装、常用命令、JavaAPI操作、Watch事件监听、分布式锁、集群搭建、核心理论。
【SpringCloud Alibaba系列】一文全面解析Zookeeper安装、常用命令、JavaAPI操作、Watch事件监听、分布式锁、集群搭建、核心理论
|
20天前
|
SpringCloudAlibaba JavaScript Dubbo
【SpringCloud Alibaba系列】Dubbo dubbo-admin安装教程篇
本文介绍了 Dubbo-Admin 的安装和使用步骤。Dubbo-Admin 是一个前后端分离的项目,前端基于 Vue,后端基于 Spring Boot。安装前需确保开发环境(Windows 10)已安装 JDK、Maven 和 Node.js,并在 Linux CentOS 7 上部署 Zookeeper 作为注册中心。
【SpringCloud Alibaba系列】Dubbo dubbo-admin安装教程篇
|
20天前
|
SpringCloudAlibaba Dubbo Java
【SpringCloud Alibaba系列】Dubbo基础入门篇
Dubbo是一款高性能、轻量级的开源Java RPC框架,提供面向接口代理的高性能RPC调用、智能负载均衡、服务自动注册和发现、运行期流量调度、可视化服务治理和运维等功能。
【SpringCloud Alibaba系列】Dubbo基础入门篇
|
7天前
|
人工智能 自然语言处理 Java
Spring Cloud Alibaba AI 入门与实践
本文将介绍 Spring Cloud Alibaba AI 的基本概念、主要特性和功能,并演示如何完成一个在线聊天和在线画图的 AI 应用。
122 7
|
1月前
|
Java Nacos Sentinel
Spring Cloud Alibaba:一站式微服务解决方案
Spring Cloud Alibaba(简称SCA) 是一个基于 Spring Cloud 构建的开源微服务框架,专为解决分布式系统中的服务治理、配置管理、服务发现、消息总线等问题而设计。
261 13
Spring Cloud Alibaba:一站式微服务解决方案
|
3月前
|
负载均衡 算法 Java
蚂蚁面试:Nacos、Sentinel了解吗?Springcloud 核心底层原理,你知道多少?
40岁老架构师尼恩分享了关于SpringCloud核心组件的底层原理,特别是针对蚂蚁集团面试中常见的面试题进行了详细解析。内容涵盖了Nacos注册中心的AP/CP模式、Distro和Raft分布式协议、Sentinel的高可用组件、负载均衡组件的实现原理等。尼恩强调了系统化学习的重要性,推荐了《尼恩Java面试宝典PDF》等资料,帮助读者更好地准备面试,提高技术实力,最终实现“offer自由”。更多技术资料和指导,可关注公众号【技术自由圈】获取。
蚂蚁面试:Nacos、Sentinel了解吗?Springcloud 核心底层原理,你知道多少?
|
4月前
|
SpringCloudAlibaba API 开发者
新版-SpringCloud+SpringCloud Alibaba
新版-SpringCloud+SpringCloud Alibaba
|
5月前
|
资源调度 Java 调度
Spring Cloud Alibaba 集成分布式定时任务调度功能
定时任务在企业应用中至关重要,常用于异步数据处理、自动化运维等场景。在单体应用中,利用Java的`java.util.Timer`或Spring的`@Scheduled`即可轻松实现。然而,进入微服务架构后,任务可能因多节点并发执行而重复。Spring Cloud Alibaba为此发布了Scheduling模块,提供轻量级、高可用的分布式定时任务解决方案,支持防重复执行、分片运行等功能,并可通过`spring-cloud-starter-alibaba-schedulerx`快速集成。用户可选择基于阿里云SchedulerX托管服务或采用本地开源方案(如ShedLock)
159 1
|
3月前
|
JSON SpringCloudAlibaba Java
Springcloud Alibaba + jdk17+nacos 项目实践
本文基于 `Springcloud Alibaba + JDK17 + Nacos2.x` 介绍了一个微服务项目的搭建过程,包括项目依赖、配置文件、开发实践中的新特性(如文本块、NPE增强、模式匹配)以及常见的问题和解决方案。通过本文,读者可以了解如何高效地搭建和开发微服务项目,并解决一些常见的开发难题。项目代码已上传至 Gitee,欢迎交流学习。
217 1
Springcloud Alibaba + jdk17+nacos 项目实践