ゲートウェイ統合センチネルフロー制御のダウングレード

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フロー制御のダウングレードとは何ですか?
- なぜフロー制御をダウングレードする必要があるのですか?
- フロー制御のダウングレードの利点
ゲートウェイがセンチネルを統合する方法
- コード例
要約する

フロー制御のダウングレードとは何ですか?

フロー制御の低下は、同時実行性が高いシナリオでシステムの可用性を保護するための戦略であり、システムリソースの枯渇や崩壊を防ぐためにシステムトラフィックを制御および管理します。システムが過剰な圧力や異常な状態に直面すると、フロー制御の低下により、コアサービスの正常な動作を確保するために、重要ではない機能が一時的にシャットダウンされたり、切り替えられたりする可能性があります。フロー制御の低下に関するいくつかの重要な概念を以下に詳しく紹介します。

フロー制御: フロー制御とは、システムの要求処理能力を制限することによって、システムが許容範囲内で動作することを保証することを指します。QPS (1 秒あたりのリクエスト数) または同時リクエスト数の上限を設定して、システムが大量のリクエストによって過負荷にならないようにします。フロー制御は、システムの過負荷を防ぎ、応答時間の延長やシステムのクラッシュを防ぎます。

縮退処理: システムで異常、リソース不足、または外部依存関係の障害が発生した場合、コア機能の可用性を保護するために、一部の重要ではない機能または縮退可能な機能を一時的にオフにするか切り替えることができます。ダウングレード時には、事前にバックアップ計画を立てることができ、システム負荷が高すぎる場合や異常が発生した場合には、迅速にバックアップ計画を切り替えることで、基幹機能の安定稼働を確保します。

トリガー条件: フロー制御低下のトリガー条件は、ビジネスニーズとシステム負荷条件に基づいて構成できます。一般的なトリガー条件には、しきい値を超えるリクエスト頻度、しきい値を超えるリクエスト失敗率、高すぎるシステム負荷などが含まれます。実際の状況に応じて、さまざまなトリガー条件を設定して、洗練されたフロー制御低下戦略を実装できます。

ダウングレードポリシー: ダウングレードポリシーは、フロー制御のダウングレード条件がトリガーされたときに実行されるアクションを指定します。一般的なダウングレード戦略には、デフォルトデータを返す、静的ページに戻す、代替インターフェイスを呼び出す、応答を遅らせるなどが含まれます。適切なダウングレード戦略を選択すると、システムの可用性が最大化され、より良いユーザーエクスペリエンスが提供されます。

動的調整: フロー制御ルールとダウングレード戦略を実際の状況に応じてタイムリーに調整できるように、フロー制御ダウングレードの設定には動的に調整できる機能が必要です。システムのリアルタイム指標（QPS、応答時間、エラー率など）を監視することで、実際の負荷条件に応じてフロー制御劣化戦略を動的に調整し、システムの柔軟性と適応性を向上させることができます。

なぜフロー制御をダウングレードする必要があるのですか?

コアサービスの保護: フロー制御の低下により、システムのコアサービスを異常や過負荷から保護できます。システムが過度の圧力に直面した場合、機能低下戦略により、システムのクラッシュや応答不能を防ぐために、重要ではない機能をシャットダウンまたは切り替えて、コアサービスの通常の動作を確保できます。

システムの可用性の向上: 合理的なトラフィック制御と機能低下処理により、システムはバーストトラフィックと大量の同時リクエストに適切に対処し、リソースの枯渇とパフォーマンスの低下を回避できます。これにより、システムの可用性が向上し、ユーザーがシステムに適切にアクセスして使用できるようになります。

雪崩効果を回避する: 分散システムでは、1 つのノード/サービスに障害が発生したり遅延したりすると、他のノード/サービスで連鎖的な障害が発生し、雪崩効果が発生する可能性があります。フロー制御の低下により、障害が発生したノードへのアクセスが制限され、単一ノードの障害によるシステム全体の崩壊を回避できます。

リソースのオーバーヘッドを節約する: 同時実行性が高い状況では、システムリソースが多すぎるリクエストによって占有され、他のリクエストが時間内に処理されなくなる可能性があります。フロー制御のダウングレードにより、システム負荷を制限し、システムリソースを合理的に割り当てて利用できるようになり、リソースの無駄や不要なオーバーヘッドを回避できます。

ユーザーエクスペリエンスの向上: フロー制御のダウングレードにより、コア機能の正常な応答と高速処理が保証され、ユーザーアクセスの効率とエクスペリエンスが向上します。ピーク時や異常な状況でも、ユーザーは安定した許容可能なシステム応答を得ることができ、ネットワークの遅延やタイムアウトによるユーザーエクスペリエンスの低下を軽減します。

悪意のある攻撃を防止する: 悪意のある攻撃の中には、大量のリクエストによってシステムリソースを消費し、サービスが利用できなくなる可能性があるものがあります。トラフィック制御ルールを設定すると、単一の IP またはユーザーからのリクエストの頻度を制限し、悪意のある攻撃がシステムに影響を与えるのを防ぐことができます。

フロー制御のダウングレードの利点

ここに画像の説明を挿入します

ゲートウェイがセンチネルを統合する方法

Sentinel のインストールと設定: まず、Sentinel の公式ドキュメントに従って Sentinel をダウンロードしてインストールします。次に、ルールの定義、フロー制御ポリシーの設定など、必要に応じて構成を行います。

Sentinel の依存関係を追加する: ゲートウェイプロジェクトに、Sentinel の関連依存関係ライブラリを追加します。これは通常、プロジェクトのビルドファイル (pom.xml など) に適切な依存関係を追加することによって行われます。

ゲートウェイフィルターを作成する: Sentinel をゲートウェイに適用するには、受信リクエストをインターセプトし、フロー制御と劣化のためにそれらを Sentinel に渡すフィルターを作成する必要があります。このフィルターは、ゲートウェイの要求処理チェーンで構成できます。

ルールとリソースの構成: フロー制御を必要とする API またはサービスを Sentinel のリソースとして定義し、それに対応するフロー制御ルールを構成します。Sentinel が提供するアノテーションまたはプログラミング手法を使用して、ニーズに応じてこのステップを実装できます。

例外処理とダウングレード: Sentinel によってリクエストが失敗としてマークされると、ゲートウェイはビジネスニーズに基づいて、対応する例外処理とダウングレード操作を実行できます。これには、カスタムエラーメッセージを返すこと、代替サービスに転送すること、または定型のデフォルト応答を返すことが含まれる場合があります。

監視と管理: Sentinel は多くの監視および管理機能を提供しており、リアルタイム監視、ルール設定、トラフィック統計などに Sentinel ダッシュボードを使用することを選択できます。

実装プロセス中は、特定のゲートウェイフレームワークとテクノロジーの選択に従って、適切に構成および統合する必要があることに注意してください。たとえば、Spring Cloud Gateway では、Spring Cloud Alibaba が提供する Sentinel コンポーネントを使用して、統合プロセスを簡素化できます。

コード例

以下は、Spring Cloud Gateway と Sentinel を統合する方法を示すサンプルコードです。

まず、必要な依存関係が追加されていることを確認してください。pom.xml ファイルに次の依存関係を追加します。

<!-- Spring Cloud Gateway -->
<dependency>
    <groupId>org.springframework.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-gateway</artifactId>
</dependency>

<!-- Spring Cloud Alibaba Sentinel -->
<dependency>
    <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-alibaba-sentinel-gateway</artifactId>
</dependency>

次に、ゲートウェイを構成および統合するための構成クラスを作成します。

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;
import org.springframework.cloud.gateway.filter.GlobalFilter;
import org.springframework.cloud.gateway.route.RouteLocator;
import org.springframework.cloud.gateway.route.builder.RouteLocatorBuilder;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;

@Configuration
public class GatewayConfig {
    
    

    @Autowired
    private CustomBlockHandler customBlockHandler; // 自定义的流控异常处理器

    @Value("${backend.service.url}")
    private String backendServiceUrl;

    @Bean
    public RouteLocator customRouteLocator(RouteLocatorBuilder builder) {
    
    
        return builder.routes()
                .route(r -> r.path("/api")
                        .filters(f -> f.stripPrefix(1)
                                .filter(new SentinelGatewayFilter()))
                        .uri(backendServiceUrl))
                .build();
    }

    @Bean
    public GlobalFilter sentinelGlobalFilter() {
    
    
        return new SentinelGatewayFilter();
    }

    @Bean
    public CustomBlockHandler customBlockHandler() {
    
    
        return new CustomBlockHandler(); // 自定义的流控异常处理器
    }
}

上記の例では、処理パス /api でルートを構成し、フロー制御に SentinelGatewayFilter を適用しました。

次に、カスタムフロー制御例外ハンドラーを作成します。

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

import com.alibaba.csp.sentinel.slots.block.BlockException;
import org.springframework.http.HttpStatus;
import org.springframework.http.MediaType;
import org.springframework.http.server.reactive.ServerHttpResponse;
import org.springframework.web.server.ServerWebExchange;
import org.springframework.web.server.WebExceptionHandler;

public class CustomBlockHandler implements WebExceptionHandler {
    
    

    @Override
    public Mono<Void> handle(ServerWebExchange exchange, Throwable ex) {
    
    
        if (exchange.getResponse().isCommitted()) {
    
    
            return Mono.error(ex);
        }
        ServerHttpResponse response = exchange.getResponse();
        response.getHeaders().setContentType(MediaType.APPLICATION_JSON);
        response.setStatusCode(HttpStatus.TOO_MANY_REQUESTS);
        Map<String, Object> result = new HashMap<>();
        result.put("code", HttpStatus.TOO_MANY_REQUESTS.value());
        result.put("message", "Too many requests");
        return response.writeWith(Mono.just(response.bufferFactory().wrap(result.toString().getBytes())));
    }
}

リクエストが Sentinel によってフロー制御されると、エラー情報を含む JSON レスポンスが返されます。

最後に、backend.service.url 値が実際のバックエンドサービスアドレスを指すように構成ファイルに設定されていることを確認します。

要約する

Spring Cloud GatewayとSentinelを統合することで、APIやサービスのトラフィック制御や縮退処理を実現できます。これにより、システムの安定性と信頼性が向上し、リアルタイムの監視および管理機能が提供されます。

実装プロセス中に、次の手順を完了する必要があります。

必要な依存関係を追加する: プロジェクトのビルドファイルに、Spring Cloud Gateway と Spring Cloud Alibaba Sentinel の関連する依存関係を追加します。

ゲートウェイ構成クラスを作成する: 構成クラスを作成し、その中でカスタムルートとフィルターを定義し、Sentinel のフロー制御ポリシーを構成します。

ルーティングルールを構成する: RouteLocatorBuilder を使用して、フロー制御を必要とする API またはサービスのルーティングルールを定義します。

SentinelGatewayFilter を使用する: ルーティング設定で、フロー制御と劣化処理のために指定されたルートに SentinelGatewayFilter を適用します。

カスタムフロー制御例外ハンドラー: カスタムエラーメッセージを返すなど、ビジネス要件に従ってフロー制御要求を処理するカスタムフロー制御例外ハンドラーを作成します。

監視と管理: Sentinel Dashboard などの Sentinel が提供する機能を使用して、トラフィック制御ルールのリアルタイム監視、動的構成、トラフィック統計を実現できます。

上記の手順により、Sentinel を Spring Cloud Gateway に統合して、ゲートウェイを流れるリクエストのフロー制御とダウングレード処理を実装し、システムの安定性と信頼性を確保できます。

統合後は、QPS やスレッド数などに基づく制限などのビジネスニーズに基づいて Sentinel でフロー制御ルールを定義し、カスタマイズされたエラーメッセージを返したり、必要に応じてバックアップサービスに転送したりできます。同時に、Sentinel ダッシュボードを通じてルールとトラフィックをリアルタイムで監視および管理し、システムパフォーマンスを調整および最適化することもできます。