Spring Cloud Alibaba Sentinel 网关流量控制之Spring Cloud Gateway实战

学习本篇文章之前如果你还没有了解过Sentinel是什么的话，请先学习一下分布式系统的流量防卫兵Sentinel-入门指南。这样就这轻松学习Spring Cloud Alibaba Sentinel的使用。

1.简介

Sentinel 支持对 Spring Cloud Gateway、Zuul 等主流的 API Gateway 进行限流。

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。

其中网关限流规则 GatewayFlowRule 的字段解释如下：

• resource：资源名称，可以是网关中的 route 名称或者用户自定义的API 分组名称。
• resourceMode：规则是针对 API Gateway 的route（RESOURCE_MODE_ROUTE_ID）还是用户在 Sentinel 中定义的API 分组（RESOURCE_MODE_CUSTOM_API_NAME），默认是route。
• grade：限流指标维度，同限流规则的grade 字段。
• count：限流阈值
• intervalSec：统计时间窗口，单位是秒，默认是1 秒（目前仅对参数限流生效）。

• controlBehavior：流量整形的控制效果，同限流规则的 controlBehavior 字段，目前支持快速失败和匀速排队两种模式，默认是快速失败。
• burst：应对突发请求时额外允许的请求数目（目前仅对参数限流生效）。
• maxQueueingTimeoutMs：匀速排队模式下的最长排队时间，单位是毫秒，仅在匀速排队模式下生效。
• paramItem：参数限流配置。若不提供，则代表不针对参数进行限流，该网关规则将会被转换成普通流控规则；否则会转换成热点规则。其中的字段：
  • parseStrategy：从请求中提取参数的策略，目前支持提取来源 IP（PARAM_PARSE_STRATEGY_CLIENT_IP）、Host（PARAM_PARSE_STRATEGY_HOST）、任意 Header（PARAM_PARSE_STRATEGY_HEADER）和任意 URL 参数（PARAM_PARSE_STRATEGY_URL_PARAM）四种模式。
  • fieldName：若提取策略选择 Header 模式或 URL 参数模式，则需要指定对应的 header 名称或 URL 参数名称。
  • pattern 和 matchStrategy：为后续参数匹配特性预留，目前未实现。

用户可以通过 GatewayRuleManager.loadRules(rules)手动加载网关规则，或通过 GatewayRuleManager.register2Property(property)注册动态规则源动态推送（推荐方式）。

2.网关流控实现原理

当通过 GatewayRuleManager 加载网关流控规则（GatewayFlowRule）时，无论是否针对请求属性进行限流，Sentinel 底层都会将网关流控规则转化为热点参数规则（ParamFlowRule），存储在GatewayRuleManager 中，与正常的热点参数规则相隔离。转换时 Sentinel 会根据请求属性配置，为网关流控规则设置参数索引（idx），并同步到生成的热点参数规则中。

外部请求进入 API Gateway 时会经过 Sentinel 实现的 filter，其中会依次进行 路由/API 分组匹配、请求属性解析和参数组装。Sentinel 会根据配置的网关流控规则来解析请求属性，并依照参数索引顺序组装参数数组，最终传入SphU.entry(res, args) 中。Sentinel API Gateway Adapter Common 模块向 Slot Chain 中添加了一个 GatewayFlowSlot，专门用来做网关规则的检查。GatewayFlowSlot 会从GatewayRuleManager中提取生成的热点参数规则，根据传入的参数依次进行规则检查。若某条规则不针对请求属性，则会在参数最后一个位置置入预设的常量，达到普通流控的效果。

3.Spring Cloud Gateway 的支持

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

3.1 使用时需引入以下模块（以 Maven 为例）：

     <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-actuator</artifactId>
        </dependency>

        <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>org.projectlombok</groupId>
            <artifactId>lombok</artifactId>
            <optional>true</optional>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
            <scope>test</scope>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-alibaba-sentinel-gateway</artifactId>
            <version>2.1.0.RELEASE</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery</artifactId>
            <version>2.1.0.RELEASE</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>com.alibaba.csp</groupId>
            <artifactId>sentinel-transport-simple-http</artifactId>
            <version>1.6.3</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>com.alibaba.csp</groupId>
            <artifactId>sentinel-spring-cloud-gateway-adapter</artifactId>
            <version>1.6.3</version>
        </dependency>

3.2 添加SentinelGatewayFilter和SentinelGatewayBlockExceptionHandler实例

使用时只需注入对应的 SentinelGatewayFilter 实例以及 SentinelGatewayBlockExceptionHandler 实例即可。

@Configuration
public class GatewayConfiguration {

    private final List<ViewResolver> viewResolvers;
    private final ServerCodecConfigurer serverCodecConfigurer;

    public GatewayConfiguration(ObjectProvider<List<ViewResolver>> viewResolversProvider,
                                ServerCodecConfigurer serverCodecConfigurer) {
        this.viewResolvers = viewResolversProvider.getIfAvailable(Collections::emptyList);
        this.serverCodecConfigurer = serverCodecConfigurer;
    }

    @Bean
    @Order(Ordered.HIGHEST_PRECEDENCE)
    public SentinelGatewayBlockExceptionHandler sentinelGatewayBlockExceptionHandler() {
        // Register the block exception handler for Spring Cloud Gateway.
        return new SentinelGatewayBlockExceptionHandler(viewResolvers, serverCodecConfigurer);
    }

    @Bean
    @Order(-1)
    public GlobalFilter sentinelGatewayFilter() {
        return new SentinelGatewayFilter();
    }
}

3.3 添加application.yml和bootstrap.yml配置

application.yml

server:
  port: 9022 #提供者的端口
management:
  endpoints:
    web:
      exposure:
        include: '*'
logging:
  level:
    org.springframework.cloud.gateway: trace
    org.springframework.http.server.reactive: debug
    org.springframework.web.reactive: debug
    reactor.ipc.netty: debug

spring:
  application:
    name: spring-cloud-gateway-service
  main:
    allow-bean-definition-overriding: true

bootstrap.yml配置

spring:
  cloud:
    gateway:
      enabled: true
      discovery:
        locator:
          lower-case-service-id: true
      routes:
        # Add your routes here.
        - id: aliyun_route
          uri: https://www.aliyun.com/
          predicates:
            - Path=/product/**
        - id: httpbin_route
          uri: https://httpbin.org
          predicates:
            - Path=/httpbin/**
          filters:
            - RewritePath=/httpbin/(?<segment>.*), /$\{segment}
        #认证服务路由
        - id: auth-service
          predicates:
            - Path=/auth-service/**
          uri: lb://spring-cloud-nacos-auth-service
          filters:
            - StripPrefix=1
    sentinel:
      datasource.ds2.file:
        file: "classpath: gateway.json"
        ruleType: gw-flow
      datasource.ds1.file:
        file: "classpath: api.json"
        ruleType: gw-api-group
    nacos:
      discovery:
        server-addr: 192.168.10.200:8848

其中两个规则：api.json和gateway.json

api.json

[
  {
    "apiName": "some_customized_api",
    "predicateItems": [
      {
        "pattern": "/product/baz"
      },
      {
        "pattern": "/product/foo/**",
        "matchStrategy": 1
      },
      {
        "items": [
          {
            "pattern": "/spring-cloud/**"
          },
          {
            "pattern": "/spring-cloud-alibaba/**"
          }
        ]
      }
    ]
  },
  {
    "apiName": "another_customized_api",
    "predicateItems": [
      {
        "pattern": "/ahas"
      }
    ]
  }
]

gateway.json

[
  {
    "resource": "some_customized_api",
    "count": 1
  },
  {
    "resource": "httpbin_route",
    "count": 0,
    "paramItem": {
      "parseStrategy": 2,
      "fieldName": "Spring-Cloud-Alibaba"
    }
  },
  {
    "resource": "httpbin_route",
    "count": 0,
    "paramItem": {
      "parseStrategy": 3,
      "fieldName": "name"
    }
  }
]

3.4 添加 API 分组和route 维度

同时自定义了一些 API 分组：

 private void initCustomizedApis() {
        Set<ApiDefinition> definitions = new HashSet<>();
        ApiDefinition api1 = new ApiDefinition("some_customized_api")
            .setPredicateItems(new HashSet<ApiPredicateItem>() {{
                add(new ApiPathPredicateItem().setPattern("/ahas"));
                add(new ApiPathPredicateItem().setPattern("/product/**")
                    .setMatchStrategy(SentinelGatewayConstants.URL_MATCH_STRATEGY_PREFIX));
            }});
        ApiDefinition api2 = new ApiDefinition("another_customized_api")
            .setPredicateItems(new HashSet<ApiPredicateItem>() {{
                add(new ApiPathPredicateItem().setPattern("/**")
                    .setMatchStrategy(SentinelGatewayConstants.URL_MATCH_STRATEGY_PREFIX));
            }});
        definitions.add(api1);
        definitions.add(api2);
        GatewayApiDefinitionManager.loadApiDefinitions(definitions);
    }

同时也定义一些route纬度：

 private void initGatewayRules() {
        Set<GatewayFlowRule> rules = new HashSet<>();
        rules.add(new GatewayFlowRule("aliyun_route")
            .setCount(10)
            .setIntervalSec(1)
        );
        rules.add(new GatewayFlowRule("aliyun_route")
            .setCount(2)
            .setIntervalSec(2)
            .setBurst(2)
            .setParamItem(new GatewayParamFlowItem()
                .setParseStrategy(SentinelGatewayConstants.PARAM_PARSE_STRATEGY_CLIENT_IP)
            )
        );
        rules.add(new GatewayFlowRule("httpbin_route")
            .setCount(10)
            .setIntervalSec(1)
            .setControlBehavior(RuleConstant.CONTROL_BEHAVIOR_RATE_LIMITER)
            .setMaxQueueingTimeoutMs(600)
            .setParamItem(new GatewayParamFlowItem()
                .setParseStrategy(SentinelGatewayConstants.PARAM_PARSE_STRATEGY_HEADER)
                .setFieldName("X-Sentinel-Flag")
            )
        );
        rules.add(new GatewayFlowRule("httpbin_route")
            .setCount(1)
            .setIntervalSec(1)
            .setParamItem(new GatewayParamFlowItem()
                .setParseStrategy(SentinelGatewayConstants.PARAM_PARSE_STRATEGY_URL_PARAM)
                .setFieldName("pa")
            )
        );
        rules.add(new GatewayFlowRule("httpbin_route")
            .setCount(2)
            .setIntervalSec(30)
            .setParamItem(new GatewayParamFlowItem()
                .setParseStrategy(SentinelGatewayConstants.PARAM_PARSE_STRATEGY_URL_PARAM)
                .setFieldName("type")
                .setPattern("warn")
                .setMatchStrategy(SentinelGatewayConstants.PARAM_MATCH_STRATEGY_CONTAINS)
            )
        );

        rules.add(new GatewayFlowRule("some_customized_api")
            .setResourceMode(SentinelGatewayConstants.RESOURCE_MODE_CUSTOM_API_NAME)
            .setCount(5)
            .setIntervalSec(1)
            .setParamItem(new GatewayParamFlowItem()
                .setParseStrategy(SentinelGatewayConstants.PARAM_PARSE_STRATEGY_URL_PARAM)
                .setFieldName("pn")
            )
        );
        /**
         * 手动加载网关规则
         */
        GatewayRuleManager.loadRules(rules);
    }

那么这里面的 route ID（如 product_route）和 API name（如 some_customized_api）都会被标识为 Sentinel 的资源。比如访问网关的 URL 为 http://localhost:9022/product/ahas的时候，对应的统计会加到 product_route和 some_customized_api 这两个资源上面，而 http://localhost:8090/httpbin/json 只会对应到 httpbin_route 资源上面。

您可以在 GatewayCallbackManager 注册回调进行定制：

• setBlockHandler：注册函数用于实现自定义的逻辑处理被限流的请求，对应接口为 BlockRequestHandler。默认实现为 DefaultBlockRequestHandler，当被限流时会返回类似于下面的错误信息：Blocked by Sentinel: FlowException。

3.5 添加服务的启动类

package com.lidong.gateway;

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;

/**
 * 开启服务发现
 */

@SpringBootApplication
public class SentinelGatewayApplication {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(SentinelGatewayApplication.class, args);
    }

}

3.6 添加控制台

 <dependency>
            <groupId>com.alibaba.csp</groupId>
            <artifactId>sentinel-transport-simple-http</artifactId>
            <version>1.6.3</version>
</dependency>

添加启动参数

-Dcsp.sentinel.app.type=1 -Dcsp.sentinel.dashboard.server=localhost:8080 -Dproject.name=gateway-sentinel

csp.sentinel.app.type=1 代表网关类型

3.7启动网关服务

java -jar gateway-sentinel.jar  -Dcsp.sentinel.app.type=1 -Dcsp.sentinel.dashboard.server=localhost:8080 -Dproject.name=gateway-sentinel

然后通过网关访问

http://localhost:9022/product/ahas

我们就可以看到如下的界面，转发到阿里云的ahas的产品页面

3.8 控制台查看

Sentinel 1.6.3 引入了网关流控控制台的支持，用户可以直接在 Sentinel 控制台上查看 API Gateway 实时的 route 和自定义 API 分组监控，管理网关规则和 API 分组配置。

我们可以在控制台配置自定义的 API 分组，将一些 URL 匹配模式归为一个 API 分组：

然后我们可以在控制台针对预设的 route ID 或自定义的 API 分组配置网关流控规则

到这里一个简单spring-cloud-alibaba-sentinel-gateway网关的案例基本上就完成了。

本案例的源代码已经上传github :https://github.com/lidong1665/spring-cloud-learning-example/tree/master/spring-cloud-gateway-service-sentinel

最后想一起交流技术的可以加我wx: