分布式系统的流量防卫兵Sentinel-入门指南

1.介绍

欢迎来到 Sentinel 的世界！这篇新手指南将指引您快速入门 Sentinel。

Sentinel: 分布式系统的流量防卫兵

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1.1 Sentinel 是什么？

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 以流量为切入点，从流量控制、熔断降级、系统负载保护等多个维度保护服务的稳定性。

• 丰富的应用场景：Sentinel承接了阿里巴巴近 10 年的双十一大促流量的核心场景，例如秒杀（即突发流量控制在系统容量可以承受的范围）、消息削峰填谷、集群流量控制、实时熔断下游不可用应用等。
• 完备的实时监控：Sentinel 同时提供实时的监控功能。您可以在控制台中看到接入应用的单台机器秒级数据，甚至 500 台以下规模的集群的汇总运行情况。
• 广泛的开源生态：Sentinel提供开箱即用的与其它开源框架/库的整合模块，例如与 Spring Cloud、Dubbo、gRPC 的整合。您只需要引入相应的依赖并进行简单的配置即可快速地接入 Sentinel。
• 完善的 SPI 扩展点：Sentinel 提供简单易用、完善的 SPI 扩展接口。您可以通过实现扩展接口来快速地定制逻辑。例如定制规则管理、适配动态数据源等。

1.2 Sentinel 的主要特性

1.3 Sentinel 的开源生态

1.4 Sentinel 分为两个部分

• 核心库（Java 客户端）不依赖任何框架/库，能够运行于所有 Java 运行时环境，同时对 Dubbo / Spring Cloud 等框架也有较好的支持。
• 控制台（Dashboard）基于 Spring Boot 开发，打包后可以直接运行，不需要额外的 Tomcat 等应用容器。

1.5 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。

1.6 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。

1.7 Sentinel 功能和设计理念

1.7.1流量控制

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什么是流量控制

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：

流量控制设计理念

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。

1.7.2 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。

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 线程池隔离 的方式，来对依赖（在 Sentinel 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（过多的线程池导致线程数目过多），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。

1.7.3 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。

1.8 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。

2.快速上手

2.1 本地Demo

如果希望最快的了解 Sentinel 在做什么，我们可以通过 Sentinel 新手指南 来运行一个例子，并且能在控制台上看到最直观的监控和流控效果等。

2.2 手动接入 Sentinel 以及控制台

下面的例子将展示应用如何三步接入 Sentinel。同时，Sentinel也提供所见即所得的控制台，可以实时监控资源以及管理规则。

STEP 1. 在应用中引入Sentinel Jar包

如果应用使用 pom 工程，则在 pom.xml 文件中加入以下代码即可：

    <dependency>
        <groupId>com.alibaba.csp</groupId>
        <artifactId>sentinel-core</artifactId>
        <version>1.6.3</version>
    </dependency>

注意: 从 Sentinel 1.5.0 开始仅支持 JDK 1.7 或者以上版本。Sentinel 1.5.0 之前的版本最低支持 JDK 1.6。

如果您未使用依赖管理工具，请到 Maven Center Repository 直接下载 JAR 包。

STEP 2. 定义资源

接下来，我们把需要控制流量的代码用Sentinel API SphU.entry("HelloWorld")和 entry.exit()包围起来即可。在下面的例子中，我们将System.out.println("hello wolrd");作为资源，用 API 包围起来。参考代码如下:

public static void main(String[] args) {
    initFlowRules();
    while (true) {
        Entry entry = null;
        try {
	    entry = SphU.entry("HelloWorld");
            /*您的业务逻辑 - 开始*/
            System.out.println("hello world");
            /*您的业务逻辑 - 结束*/
	} catch (BlockException e1) {
            /*流控逻辑处理 - 开始*/
	    System.out.println("block!");
            /*流控逻辑处理 - 结束*/
	} finally {
	   if (entry != null) {
	       entry.exit();
	   }
	}
    }
}

完成以上两步后，代码端的改造就完成了。当然，我们也提供了 注解支持模块，可以以低侵入性的方式定义资源。

STEP 3. 定义规则

接下来，通过规则来指定允许该资源通过的请求次数，例如下面的代码定义了资源 HelloWorld 每秒最多只能通过 20 个请求。

private static void initFlowRules(){
    List<FlowRule> rules = new ArrayList<>();
    FlowRule rule = new FlowRule();
    rule.setResource("HelloWorld");
    rule.setGrade(RuleConstant.FLOW_GRADE_QPS);
    // Set limit QPS to 20.
    rule.setCount(20);
    rules.add(rule);
    FlowRuleManager.loadRules(rules);
}

完成上面 3 步，Sentinel 就能够正常工作了.

STEP 4. 检查效果

Demo 运行之后，我们可以在日志 ~/logs/csp/${appName}-metrics.log.xxx 里看到下面的输出:

|–timestamp-|------date time----|-resource-|p |block|s |e|rt
1566452700000|2019-08-22 13:45:00|HelloWorld|20|23611|20|0|0|0|0|0
1566452701000|2019-08-22 13:45:01|HelloWorld|20|110038|20|0|0|0|0|0
1566452702000|2019-08-22 13:45:02|HelloWorld|20|130811|20|0|0|0|0|0
1566452703000|2019-08-22 13:45:03|HelloWorld|20|173503|20|0|0|0|0|0
1566452704000|2019-08-22 13:45:04|HelloWorld|20|178904|20|0|0|0|0|0
1566452705000|2019-08-22 13:45:05|HelloWorld|20|178238|20|0|0|0|0|0
1566452706000|2019-08-22 13:45:06|HelloWorld|20|173458|20|0|0|0|0|0
1566452707000|2019-08-22 13:45:07|HelloWorld|20|178291|20|0|0|0|0|0
1566452708000|2019-08-22 13:45:08|HelloWorld|20|165230|20|0|0|0|0|0
1566452709000|2019-08-22 13:45:09|HelloWorld|20|178211|20|0|0|0|0|0
1566452710000|2019-08-22 13:45:10|HelloWorld|20|176185|20|0|0|0|0|0
1566452711000|2019-08-22 13:45:11|HelloWorld|20|180141|20|0|0|0|0|0
1566452712000|2019-08-22 13:45:12|HelloWorld|20|176324|20|0|0|0|0|0

其中

• p 代表通过的请求,
• block 代表被阻止的请求,
• s 代表成功执行完成的请求个数,
• e 代表用户自定义的异常,
• rt 代表平均响应时长。

可以看到，这个程序每秒稳定输出 "hello world" 20 次，和规则中预先设定的阈值是一样的。

更多的例子可以参考: Sentinel Examples

STEP 5. 启动 Sentinel 控制台

您可以参考 Sentinel 控制台文档 启动控制台，可以实时监控各个资源的运行情况，并且可以实时地修改限流规则。

3. Sentinel 控制台

3.1. 概述

Sentinel 提供一个轻量级的开源控制台，它提供机器发现以及健康情况管理、监控（单机和集群），规则管理和推送的功能。另外，鉴权在生产环境中也必不可少。这里，我们将会详细讲述如何通过简单的步骤就可以使用这些功能。

接下来，我们将会逐一介绍如何整合 Sentinel 客户端和 Dashboard，让它发挥最大的作用。

3.2 Sentinel 控制台功能:

Sentinel 控制台最少应该包含如下功能:

• 查看机器列表以及健康情况：收集 Sentinel 客户端发送的心跳包，用于判断机器是否在线。
• 监控 (单机和集群聚合)：通过 Sentinel 客户端暴露的监控 API，定期拉取并且聚合应用监控信息，最终可以实现秒级的实时监控。
• 规则管理和推送：统一管理推送规则。
• 鉴权：生产环境中鉴权非常重要。这里每个开发者需要根据自己的实际情况进行定制。

3.3. 启动控制台

3.3.1. 获取 Sentinel 控制台

您可以从 release 页面 下载最新版本的控制台 jar 包。

您也可以从最新版本的源码自行构建 Sentinel 控制台：

下载 控制台 工程
使用以下命令将代码打包成一个 fat jar:
mvn clean package

3.3.2 启动

注意： 启动 Sentinel 控制台需要 JDK 版本为 1.8 及以上版本。

使用如下命令启动控制台：

java -Dserver.port=8080 -Dcsp.sentinel.dashboard.server=localhost:8080 -Dproject.name=sentinel-dashboard -jar sentinel-dashboard.jar

其中 -Dserver.port=8080 用于指定 Sentinel 控制台端口为 8080。

从 Sentinel 1.6.0起，Sentinel 控制台引入基本的登录功能，默认用户名和密码都是 sentinel。可以参考 鉴权模块文档 配置用户名和密码。

登录成功之后，就看一看到如下界面：

注：若您的应用为Spring Boot 或Spring Cloud 应用，您可以通过 Spring 配置文件来指定配置，详情请参考 Spring Cloud Alibaba Sentinel 文档。

3.4 客户端接入控制台

控制台启动后，客户端需要按照以下步骤接入到控制台。

3.4.1 引入JAR包

客户端需要引入 Transport 模块来与 Sentinel 控制台进行通信。您可以通过 pom.xml 引入 JAR 包:

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

3.4.2 配置启动参数

启动时加入 JVM 参数-Dcsp.sentinel.dashboard.server=consoleIp:port指定控制台地址和端口。若启动多个应用，则需要通过 -Dcsp.sentinel.api.port=xxxx指定客户端监控 API 的端口（默认是 8719）。

从 1.6.3 版本开始，控制台支持网关流控规则管理。您需要在接入端添加-Dcsp.sentinel.app.type=1 启动参数以将您的服务标记为 API Gateway，在接入控制台时您的服务会自动注册为网关类型，然后您即可在控制台配置网关规则和 API 分组。

除了修改 JVM 参数，也可以通过配置文件取得同样的效果。更详细的信息可以参考 启动配置项。

3.5 触发客户端初始化

确保客户端有访问量，Sentinel 会在客户端首次调用的时候进行初始化，开始向控制台发送心跳包。

注意：您还需要根据您的应用类型和接入方式引入对应的 适配依赖，否则即使有访问量也不能被 Sentinel 统计。

3.6 demo控制台监控情况

最后想一起交流技术的可以加我wx: