一文带你搞懂 sentinel 隔离、熔断降级及授权规则

1.隔离和降级

限流是一种预防措施，虽然限流可以尽量避免因高并发而引起的服务故障，但服务还会因为其它原因而故障，比如我们后台服务与服务之间的调用，服务提供者出问题的时候。

而要将这些故障控制在一定范围，避免雪崩，就要靠线程隔离（舱壁模式）和熔断降级的手段。

也就是说限流的使用场景一般是为了限制洪峰流量/高并发。而隔离、熔断则是微服务之间相互调用出现问题时的处理方案

线程隔离之前讲到过：调用者在调用服务提供者时，给每个调用的请求分配独立线程池，出现故障时，最多消耗这个线程池内资源，避免把调用者的所有资源耗尽。

熔断降级：是在调用方这边加入断路器，统计对服务提供者的调用，如果调用的失败比例过高，则熔断该业务，不允许访问该服务的提供者了。

降级: 换一种方式快速处理，比较常见的如淘宝有些页面在并发量很大的时候，经常能看到如：你访问的页面xxx, 然后下半部分则是一些其他的商品，其实这就是一个典型的服务降级函数返回的页面

不管是线程隔离还是熔断降级，都是对客户端（调用方）的保护。需要在调用方发起远程调用时做线程隔离、或者服务熔断。

而我们的微服务远程调用都是基于Feign来完成的，因此我们需要将Feign与Sentinel整合，在Feign里面实现线程隔离和服务熔断。

1.1.服务降级案例演示

服务降级有两种实现方式：

1. FallbackClass，无法对远程调用的异常做处理。
2. FallbackFactory，可以对远程调用的异常做处理，我们选择这种做演示。

修改配置，开启sentinel功能

修改OrderService的application.yml文件，开启Feign的Sentinel功能：

feign:
  sentinel:
    enabled: true # 开启feign对sentinel的支持

编写失败降级逻辑

一. 创建一个UserClientFallback类，实现FallbackFactory接口

用于在调用用户服务异常时，自定义处理返回，这里可以返回降级的页面、自定义信息等等你想让用户看到的东西。

package cn.itcast.feign.fallback;

import cn.itcast.feign.client.UserFeignClient;
import cn.itcast.feign.pojo.User;
import feign.hystrix.FallbackFactory;
import lombok.extern.log4j.Log4j2;

@Log4j2
public class UserClientFallback implements FallbackFactory<UserFeignClient> {
    @Override
    public UserFeignClient create(Throwable cause) {
        log.error("UserClientFallback create fallback err:{}",cause.getMessage());
        /*降级的方法,queryById调用异常后的兜底方案*/
        return new UserFeignClient() {
            @Override
            public User queryById(Long id) {
                return new User();
            }
        };
    }
}

注意导包时别导错了，导错会报找不到feign.hystrix.FallbackFactory

二. 注册UserClientFallback到Spring容器中

package cn.itcast.feign.config;

import cn.itcast.feign.fallback.UserClientFallback;
import feign.Logger;
import org.springframework.context.annotation.Bean;

public class DefaultFeignConfiguration {

    @Bean
    public UserClientFallback setUserClientFallback(){
        return new UserClientFallback();
    }
}

这里注意，一定要记得在OrderApplication启动类的注解中加上这个类的配置，它才能扫描的到

三. 在feing-api项目中的UserFeignClient接口中使用UserClientFallbackFactory

package cn.itcast.feign.client;

import cn.itcast.feign.fallback.UserClientFallback;
import cn.itcast.feign.pojo.User;
import org.springframework.cloud.openfeign.FeignClient;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.PathVariable;

@FeignClient(value = "user-service", fallbackFactory = UserClientFallback.class)
public interface UserFeignClient {
    @GetMapping("/user/{id}")
    User queryById(@PathVariable("id") Long id);
}

测试在queryById中抛出一个异常信息，

浏览器访问接口，可以看到他返回的就是一个空的user对象，证明他是执行了我们降级的方法的

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-E2tufEOA-1691033988876)(https://raw.githubusercontent.com/zjhmd5/my-blog-pic-base/main/202308031137039.png)]

而后台的order-service服务这里也打印了调用异常的信息

1.2.线程隔离

1.2.1.线程隔离的实现方式

线程隔离有两种方式实现：

• 线程池隔离（Hsityx采用的方式）
• 信号量隔离（Sentinel默认采用）

如图：

线程池隔离：给每个服务调用业务分配一个线程池，利用线程池本身实现隔离效果

信号量隔离：不创建线程池，而是计数器模式，记录业务使用的线程数量，每多一个请求，计数器+1，每一个请求完成计数器-1，当请求瞬间达到信号量上限时，禁止新的请求。

两者的优缺点：

信号量优点是轻量，无额外开销，适合高频调用、并发高的场景，缺点是不支持主动超时，不支持异步调用。

线程池优点是支持主动超时，支持异步调用，适用调用频率不太高的场景，缺点是线程池的开销比较大。

1.2.2.sentinel的线程隔离

用法说明：

在添加限流规则时，可以选择两种阈值类型：

• QPS：就是每秒的请求数，在快速入门中已经演示过
• 线程数：是该资源能使用用的tomcat线程数的最大值。也就是通过限制线程数量，实现线程隔离（舱壁模式）。

案例演示：

给 order-service服务中的UserClient的查询用户接口设置流控规则，线程数不能超过 2。

1）配置隔离规则

选择feign接口后面的流控按钮：

填写表单：

2）Jmeter测试

配置0秒表示的是在一瞬间10个线程请求进来

一次发生10个请求，正常的话会有7到8个请求处理失败，而超出的请求会走之前定义的失败降级逻辑。

查看运行结果：

发现虽然结果都是通过了，不过部分请求得到的响应是降级返回的null信息，证明返回user为null的走的是降级的接口。

1.3.熔断降级

熔断降级是解决雪崩问题的重要手段。其思路是由断路器统计服务调用的异常比例、慢请求比例，如果超出阈值则会熔断该服务。即拦截访问该服务的一切请求；而当服务恢复时，断路器会放行访问该服务的请求。

断路器控制熔断和放行是通过状态机来完成的：

状态机包括三个状态：

• closed：关闭状态，断路器放行所有请求，并开始统计异常比例、慢请求比例。超过阈值则切换到open状态

• open：打开状态，服务调用被熔断，访问被熔断服务的请求会被拒绝，快速失败，直接走降级逻辑。Open状态5秒后会进入half-open状态

• half-open：半开状态，放行一次请求，根据执行结果来判断接下来的操作。

• • 请求成功：则切换到closed状态
  • 请求失败：则切换到open状态

断路器熔断策略有三种：慢调用、异常比例、异常数

1.3.1.慢调用

慢调用：业务的响应时长（RT）大于指定时长的请求认定为慢调用请求。在指定时间内，如果请求数量超过设定的最小数量，慢调用比例大于设定的阈值，则触发熔断。

例如：

解读：RT超过500ms的调用是慢调用，统计最近10000ms内的请求，如果请求量超过10次，并且慢调用比例不低于0.5，则触发熔断，熔断时长为5秒。然后进入half-open状态，放行一次请求做测试，再次统计，如果还是慢调用，则继续触发熔断，周而复始。

案例

需求：给 UserClient的查询用户接口设置降级规则，慢调用的RT阈值为80ms，统计时间为1秒，最小请求数量为5，失败阈值比例为0.5，熔断时长为5秒

1）设置慢调用

修改user-service中的/user/{id}这个接口的业务。通过休眠模拟一个延迟时间，此时，orderId=103的订单，关联的是id为3的用户，调用时长+60ms

package cn.itcast.user.service;
import cn.itcast.user.mapper.UserMapper;
import cn.itcast.user.pojo.User;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Service;

@Service
public class UserService {

    @Autowired
    private UserMapper userMapper;

    public User queryById(Long id) {
        //模拟如果id为103的请求为慢查询 
        if(id == 3){
            try {
                Thread.sleep(60);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        
        return userMapper.findById(id);
    }
}

orderId=104的订单，关联的是id为4的用户，调用时长为系统正常的调用时长；

2）设置熔断规则

下面，给feign接口设置降级规则：

规则：

策略为慢调用，RT（响应时间）阈值为59ms即为慢调用，统计时间为1秒，最小请求数量为5，失败阈值比例为0.5，熔断时长为5秒。

3）测试

在浏览器访问：http://localhost:8082/order/103，快速刷新5次，可以发现：

第一次正常响应

后面的均是调用的降级的方法快速响应的，而这时候user对象则为空，证明触发了熔断保护

在浏览器访问：http://localhost:8082/order/104，这个参数怎么调都不会熔断，因为他的响应时间都是小于熔断阈值的59ms

如果是先调的103导致服务熔断了，在有效的熔断时间里再调104，这时候是会失败的，因为当服务熔断的时候所有的请求都是调不了的。

1.3.2.异常比例

异常比例或异常数：统计指定时间内的调用，如果调用次数超过指定请求数，并且出现异常的比例达到设定的比例阈值（或超过指定异常数），则触发熔断。

例如，一个异常比例设置：

解读：统计最近1000ms内的请求，如果请求量超过4次，并且异常比例不低于0.5（2个请求），则触发熔断。

案例演示

需求：给 UserClient的查询用户接口设置降级规则，统计时间为1秒，最小请求数量为4，失败阈值比例为0.4，熔断时长为5s

1）设置异常请求

首先，修改user-service中的/user/{id}这个接口的业务。手动抛出异常，以触发异常比例的熔断：

package cn.itcast.user.service;
import cn.itcast.user.mapper.UserMapper;
import cn.itcast.user.pojo.User;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Service;

@Service
public class UserService {

    @Autowired
    private UserMapper userMapper;

    public User queryById(Long id) {
        //模拟代码执行异常
        if(id == 3){
           throw new RuntimeException("模拟代码执行异常!!!");
        }

        return userMapper.findById(id);
    }
}

也就是说，id 为 3 时，就会触发异常

2）设置熔断规则

下面，给feign接口设置降级规则，删除我们刚才慢调的降级规则，添加以下异常比例的降级规则

在4次请求中，只要异常比例超过0.4，也就是有2次以上的异常，就会触发熔断。

3）测试

重启或build服务，在浏览器快速访问：http://localhost:8082/order/103，快速刷新4次，触发熔断：

在熔断有效时间内访问104，发像确实是溶断了，104获取的user也是空的

等上5秒再次访问104，就正常了

1.3.2.异常数

类同异常比例，只是配置有点不同

一个异常数设置：

解读：统计最近1000ms内的请求，如果请求量超过10次，并且异常比例不低于2次，则触发熔断。
异常数跟异常比例是一样的，这里不做演示了，有兴趣的小伙伴可以自己尝试一下。

2.授权规则

授权规则可以对请求方来源做判断和控制。

2.1.授权规则

2.1.1.基本规则

授权规则可以对调用方的来源做控制，有白名单和黑名单两种方式。

• 白名单：来源（origin）在白名单内的调用者允许访问
• 黑名单：来源（origin）在黑名单内的调用者不允许访问

点击左侧菜单的授权，可以看到授权规则：

• 资源名：就是受保护的资源，例如/order/{orderId}

• 流控应用：是来源者的名单，

• • 如果是勾选白名单，则名单中的来源被许可访问。
  • 如果是勾选黑名单，则名单中的来源被禁止访问。

比如：

我们允许请求从gateway到order-service，不允许浏览器访问order-service，那么白名单中就要填写网关的来源名称（origin）。

2.1.2.如何获取origin

Sentinel是通过RequestOriginParser这个接口的parseOrigin来获取请求的来源的。

public interface RequestOriginParser {
    /**
* 从请求request对象中获取origin，获取方式自定义
*/
    String parseOrigin(HttpServletRequest request);
}

这个方法的作用就是从request对象中，获取请求者的origin值并返回。

默认情况下，sentinel不管请求者从哪里来，返回值永远是default，也就是说一切请求的来源都被认为是一样的值default。

因此，我们需要自定义这个接口的实现，让不同的请求，返回不同的origin。

例如order-service服务中，我们定义一个RequestOriginParser的实现类：

package cn.itcast.order.sentinel;

import com.alibaba.csp.sentinel.adapter.spring.webmvc.callback.RequestOriginParser;
import org.springframework.stereotype.Component;
import org.springframework.util.StringUtils;

import javax.servlet.http.HttpServletRequest;

@Component
public class HeaderOriginParser implements RequestOriginParser {
    @Override
    public String parseOrigin(HttpServletRequest request) {
        // 1.获取请求头
        String origin = request.getHeader("origin");
        // 2.非空判断
        if (StringUtils.isEmpty(origin)) {
            origin = "blank";
        }
        return origin;
    }
}

我们会尝试从request-header中获取origin值。

2.1.3.给网关添加请求头

既然获取请求origin的方式是从reques-header中获取origin值，我们必须让所有从gateway路由到微服务的请求都带上origin头。

这个需要利用之前学习的一个GatewayFilter来实现，AddRequestHeaderGatewayFilter。

修改gateway服务中的application.yml，添加一个defaultFilter：

spring:
  cloud:
    gateway:
      default-filters:
        - AddRequestHeader=origin,gateway

这样，从gateway路由的所有请求都会带上origin头，值为gateway。而从其它地方到达微服务的请求则没有这个头。

2.1.4.配置授权规则

接下来，我们添加一个授权规则，放行origin值为gateway的请求。

配置如下：

现在，我们直接跳过网关，重启服务，访问order-service服务：

通过网关访问，可以看到是正常可以访问的

另外，因为这里的代码之前有加了个全局过滤器的原因，所以authorization参数我们也给它加上，不然请求会被拦截

2.2.自定义异常结果

默认情况下，发生限流、降级、授权拦截时，都会抛出异常到调用方。异常结果都是flow limmiting（限流）。这样不够友好，无法得知是限流还是降级还是授权拦截。

2.2.1.异常类型

而如果要自定义异常时的返回结果，需要实现BlockExceptionHandler接口：

public interface BlockExceptionHandler {
    /**
     * 处理请求被限流、降级、授权拦截时抛出的异常：BlockException
     */
    void handle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, BlockException e) throws Exception;
}

这个方法有三个参数：

• HttpServletRequest request：request对象
• HttpServletResponse response：response对象
• BlockException e：被sentinel拦截时抛出的异常

这里的BlockException包含多个不同的子类：

异常	说明
FlowException	限流异常
ParamFlowException	热点参数限流的异常
DegradeException	降级异常
AuthorityException	授权规则异常
SystemBlockException	系统规则异常

2.2.2.自定义异常处理

下面，我们就在order-service定义一个自定义异常处理类：

package cn.itcast.order.sentinel;

import com.alibaba.csp.sentinel.adapter.spring.webmvc.callback.BlockExceptionHandler;
import com.alibaba.csp.sentinel.slots.block.BlockException;
import com.alibaba.csp.sentinel.slots.block.authority.AuthorityException;
import com.alibaba.csp.sentinel.slots.block.degrade.DegradeException;
import com.alibaba.csp.sentinel.slots.block.flow.FlowException;
import com.alibaba.csp.sentinel.slots.block.flow.param.ParamFlowException;
import org.springframework.stereotype.Component;

import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;

@Component
public class SentinelExceptionHandler implements BlockExceptionHandler {
    @Override
    public void handle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, BlockException e) throws Exception {
        String msg = "未知异常";
        int status = 429;

        if (e instanceof FlowException) {
            msg = "请求被限流了";
        } else if (e instanceof ParamFlowException) {
            msg = "请求被热点参数限流";
        } else if (e instanceof DegradeException) {
            msg = "请求被降级了";
        } else if (e instanceof AuthorityException) {
            msg = "没有权限访问";
            status = 401;
        }

        response.setContentType("application/json;charset=utf-8");
        response.setStatus(status);
        response.getWriter().println("{\"msg\": " + msg + ", \"status\": " + status + "}");
    }
}

重启测试，在不同场景下，会返回不同的异常消息

授权拦截时：

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