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Sentinel不同的流控模式教程

标签：

Java Spring Cloud 微服务

概述

本文详细介绍了Sentinel的不同流控模式，包括降级模式、流控模式、系统保护模式和授权模式的使用方法和示例代码。Sentinel作为一款流量控制组件，旨在提供高可用性的流量控制策略，确保应用系统在流量激增时能够平稳运行。通过这些模式，Sentinel可以有效限制流量、监控系统资源并控制访问权限，确保系统在高负载情况下稳定运行。文中提供了多种场景下的具体实现示例，帮助开发者更好地理解和应用这些流控策略。

Sentinel及流控模式简介

Sentinel是阿里巴巴开源的一款流量控制组件，旨在提供高可用性的流量控制策略，确保应用系统在流量激增时能够平稳运行。Sentinel支持多种流控模式，以适应不同场景下的流量控制需求。本文将详细介绍Sentinel的几种流控模式，并通过示例代码展示每种模式的使用方法。

Sentinel的核心功能包括：

流量控制：通过自动或者手动的方式，限制进入系统的流量。
降级：在系统负载过高的情况下，自动减少服务数量，保护系统稳定运行。
系统保护：监控系统负载，如CPU使用率、系统负载等指标，当超过预设阈值时，自动限流。
授权：根据权限策略，控制请求的访问。

Sentinel的主要应用场景包括：

限流：限制接口的调用频率，防止因流量过大而引起系统负载过高。
熔断降级：当接口调用失败率达到一定阈值时，自动熔断接口，防止失败请求流向下游服务。
系统监控：实时监控系统资源使用情况，如CPU使用率、系统负载等，并在超过预设阈值时进行限流。
流量控制：基于资源名称、请求来源、请求参数等条件，对流量进行精细化控制。

Sentinel支持多种编程语言，包括Java、C++、Python等。本文主要介绍Java版本的使用方法和示例代码。

Sentinel流控模式一：降级模式的使用教程

降级模式是Sentinel的核心功能之一，用于在系统负载过高时，自动减少服务数量，保护系统稳定运行。降级模式包括熔断降级和系统保护两种模式。

熔断降级

熔断降级机制源自Netflix的Hystrix，用于处理接口调用失败率过高的情况。当接口调用失败率超过预设阈值时，Sentinel会自动将该接口熔断，防止失败请求流向下游服务。

示例代码

import com.alibaba.csp.sentinel.annotation.SentinelResource;
import com.alibaba.csp.sentinel.slots.block.BlockException;
import com.alibaba.csp.sentinel.slots.block.RuleConstant;
import com.alibaba.csp.sentinel.slots.block.flow.FlowRule;
import com.alibaba.csp.sentinel.slots.block.flow.FlowRuleManager;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class DegradeDemo {

    static {
        // 初始化流控规则
        List<FlowRule> rules = new ArrayList<>();
        FlowRule rule = new FlowRule();
        rule.setResource("testService");
        rule.setGrade(RuleConstant.FLOW_GRADE_EXCEPTION_RATIO);
        rule.setCount(50);
        rule.setExceptionRatio(20);
        rules.add(rule);
        FlowRuleManager.loadRules(rules);
    }

    @SentinelResource(value = "testService", blockHandler = "blockHandler")
    public String testService() throws InterruptedException {
        // 模拟接口调用
        int random = new Random().nextInt(100);
        if (random > 90) {
            throw new RuntimeException("接口调用失败");
        }
        return "请求成功";
    }

    public String blockHandler(BlockException ex) {
        // 处理熔断降级后的逻辑
        return "请求被熔断";
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        DegradeDemo demo = new DegradeDemo();
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println(demo.testService());
            Thread.sleep(1000);
        }
    }
}

代码解析

FlowRule：定义流控规则，通过 setResource 设置资源名称，setGrade 设置流控等级（RuleConstant.FLOW_GRADE_EXCEPTION_RATIO 表示基于异常比率的流控），setCount 设置阈值（异常比率或每秒请求量），setExceptionRatio 设置异常比例。
@SentinelResource：注解用于标记需要监控的资源，value 指定资源名称，blockHandler 指定熔断降级后的处理方法。
blockHandler：熔断降级后的处理逻辑，返回值可以是任何类型，这里返回字符串 "请求被熔断"。

系统保护

系统保护模式用于监控系统资源使用情况，如CPU使用率、系统负载等。当这些指标超过预设阈值时，Sentinel会自动触发限流。

示例代码

import com.alibaba.csp.sentinel.slots.system.SystemRule;
import com.alibaba.csp.sentinel.slots.system.SystemRuleManager;

public class SystemProtectionDemo {

    static {
        // 初始化系统保护规则
        List<SystemRule> rules = new ArrayList<>();
        SystemRule rule = new SystemRule();
        rule.setResource("testService");
        rule.setCount(3);
        rule.setGrade(SystemRuleConstant.RESOURCE_SYSTEM_LOAD_THRESHOLD);
        rules.add(rule);
        SystemRuleManager.loadRules(rules);
    }

    public void testService() {
        // 模拟资源使用
        System.out.println("资源使用情况");
    }

    public static void main(String[] args) {
        SystemProtectionDemo demo = new SystemProtectionDemo();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            demo.testService();
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

代码解析

SystemRule：定义系统保护规则，通过 setResource 设置资源名称，setCount 设置阈值，setGrade 设置监控指标（SystemRuleConstant.RESOURCE_SYSTEM_LOAD_THRESHOLD 表示系统负载）。
SystemRuleManager.loadRules(rules)：初始化系统保护规则。
testService：模拟资源使用情况，当系统负载超过预设阈值时会触发限流。

Sentinel流控模式二：流控模式的使用教程

流控模式主要用于限制进入系统的流量，确保系统在流量激增时仍能平稳运行。Sentinel提供了多种流控模式，包括基于异常比例、基于并发线程数、基于系统资源等。

基于异常比例的流控

基于异常比例的流控适用于当接口调用失败率超过预设比例时，自动限流。

示例代码

import com.alibaba.csp.sentinel.annotation.SentinelResource;
import com.alibaba.csp.sentinel.slots.block.RuleConstant;
import com.alibaba.csp.sentinel.slots.block.flow.FlowRule;
import com.alibaba.csp.sentinel.slots.block.flow.FlowRuleManager;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class FlowControlDemo {

    static {
        // 初始化流控规则
        List<FlowRule> rules = new ArrayList<>();
        FlowRule rule = new FlowRule();
        rule.setResource("testService");
        rule.setGrade(RuleConstant.FLOW_GRADE_EXCEPTION_RATIO);
        rule.setCount(50);
        rule.setExceptionRatio(20);
        rules.add(rule);
        FlowRuleManager.loadRules(rules);
    }

    @SentinelResource(value = "testService", blockHandler = "blockHandler")
    public String testService() throws InterruptedException {
        // 模拟接口调用
        int random = new Random().nextInt(100);
        if (random > 90) {
            throw new RuntimeException("接口调用失败");
        }
        return "请求成功";
    }

    public String blockHandler(BlockException ex) {
        // 处理流控后的逻辑
        return "请求被限流";
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        FlowControlDemo demo = new FlowControlDemo();
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println(demo.testService());
            Thread.sleep(1000);
        }
    }
}

代码解析

FlowRule：定义流控规则，通过 setResource 设置资源名称，setGrade 设置流控等级（RuleConstant.FLOW_GRADE_EXCEPTION_RATIO 表示基于异常比率的流控），setCount 设置阈值（异常比率或每秒请求量），setExceptionRatio 设置异常比例。
@SentinelResource：注解用于标记需要监控的资源，value 指定资源名称，blockHandler 指定流控后的处理方法。
blockHandler：流控后的处理逻辑，返回值可以是任何类型，这里返回字符串 "请求被限流"。

基于并发线程数的流控

基于并发线程数的流控适用于限制某个接口在一段时间内的并发请求量。

示例代码

import com.alibaba.csp.sentinel.annotation.SentinelResource;
import com.alibaba.csp.sentinel.slots.block.RuleConstant;
import com.alibaba.csp.sentinel.slots.block.flow.FlowRule;
import com.alibaba.csp.sentinel.slots.block.flow.FlowRuleManager;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class FlowControlDemo2 {

    static {
        // 初始化流控规则
        List<FlowRule> rules = new ArrayList<>();
        FlowRule rule = new FlowRule();
        rule.setResource("testService");
        rule.setGrade(RuleConstant.FLOW_GRADE_THREAD);
        rule.setCount(2);
        rules.add(rule);
        FlowRuleManager.loadRules(rules);
    }

    @SentinelResource(value = "testService", blockHandler = "blockHandler")
    public String testService() throws InterruptedException {
        // 模拟接口调用
        Thread.sleep(1000);
        return "请求成功";
    }

    public String blockHandler(BlockException ex) {
        // 处理流控后的逻辑
        return "请求被限流";
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        FlowControlDemo2 demo = new FlowControlDemo2();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println(demo.testService());
            Thread.sleep(1000);
        }
    }
}

代码解析

FlowRule：定义流控规则，通过 setResource 设置资源名称，setGrade 设置流控等级（RuleConstant.FLOW_GRADE_THREAD 表示基于并发线程数的流控），setCount 设置阈值（允许的最大并发线程数）。
@SentinelResource：注解用于标记需要监控的资源，value 指定资源名称，blockHandler 指定流控后的处理方法。
blockHandler：流控后的处理逻辑，返回值可以是任何类型，这里返回字符串 "请求被限流"。

基于系统资源的流控

基于系统资源的流控适用于监控系统资源使用情况，如CPU使用率、系统负载等。当这些指标超过预设阈值时，Sentinel会自动触发限流。

示例代码

import com.alibaba.csp.sentinel.annotation.SentinelResource;
import com.alibaba.csp.sentinel.slots.block.RuleConstant;
import com.alibaba.csp.sentinel.slots.block.flow.FlowRule;
import com.alibaba.csp.sentinel.slots.block.flow.FlowRuleManager;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class FlowControlDemo3 {

    static {
        // 初始化流控规则
        List<FlowRule> rules = new ArrayList<>();
        FlowRule rule = new FlowRule();
        rule.setResource("testService");
        rule.setGrade(RuleConstant.FLOW_GRADE_SYSTEM);
        rule.setCount(3);
        rules.add(rule);
        FlowRuleManager.loadRules(rules);
    }

    @SentinelResource(value = "testService", blockHandler = "blockHandler")
    public String testService() {
        // 模拟资源使用
        System.out.println("资源使用情况");
        return "请求成功";
    }

    public String blockHandler(BlockException ex) {
        // 处理流控后的逻辑
        return "请求被限流";
    }

    public static void main(String[] args) {
        FlowControlDemo3 demo = new FlowControlDemo3();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println(demo.testService());
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

代码解析

FlowRule：定义流控规则，通过 setResource 设置资源名称，setGrade 设置流控等级（RuleConstant.FLOW_GRADE_SYSTEM 表示基于系统资源的流控），setCount 设置阈值（系统负载或CPU使用率）。
@SentinelResource：注解用于标记需要监控的资源，value 指定资源名称，blockHandler 指定流控后的处理方法。
blockHandler：流控后的处理逻辑，返回值可以是任何类型，这里返回字符串 "请求被限流"。

Sentinel流控模式三：系统保护模式的使用教程

系统保护模式是Sentinel提供的一种高级流控策略，用于监控系统资源使用情况（如CPU使用率、系统负载等），当这些指标超过预设阈值时，自动触发限流。系统保护模式可以细分为多个子模式，包括CPU使用率保护、系统负载保护等。

CPU 使用率保护

CPU使用率保护模式可以用来监控应用的CPU使用率。当应用的CPU使用率超过预设的阈值时，Sentinel会触发限流。

示例代码

import com.alibaba.csp.sentinel.slots.system.SystemRule;
import com.alibaba.csp.sentinel.slots.system.SystemRuleManager;

public class CpuUsageProtectionDemo {

    static {
        // 初始化系统保护规则
        List<SystemRule> rules = new ArrayList<>();
        SystemRule rule = new SystemRule();
        rule.setResource("testService");
        rule.setCount(3);
        rule.setGrade(SystemRuleConstant.RESOURCE_SYSTEM_CPU);
        rules.add(rule);
        SystemRuleManager.loadRules(rules);
    }

    public void testService() {
        // 模拟资源使用
        System.out.println("资源使用情况");
    }

    public static void main(String[] args) {
        CpuUsageProtectionDemo demo = new CpuUsageProtectionDemo();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            demo.testService();
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

代码解析

SystemRule：定义系统保护规则，通过 setResource 设置资源名称，setCount 设置阈值（允许的最大CPU使用率），setGrade 设置监控指标（SystemRuleConstant.RESOURCE_SYSTEM_CPU 表示CPU使用率）。
SystemRuleManager.loadRules(rules)：初始化系统保护规则。
testService：模拟资源使用情况，当CPU使用率超过预设阈值时会触发限流。

系统负载保护

系统负载保护模式可以用来监控应用的系统负载。当应用的系统负载超过预设的阈值时，Sentinel会触发限流。

示例代码

import com.alibaba.csp.sentinel.slots.system.SystemRule;
import com.alibaba.csp.sentinel.slots.system.SystemRuleManager;

public class SystemLoadProtectionDemo {

    static {
        // 初始化系统保护规则
        List<SystemRule> rules = new ArrayList<>();
        SystemRule rule = new SystemRule();
        rule.setResource("testService");
        rule.setCount(3);
        rule.setGrade(SystemRuleConstant.RESOURCE_SYSTEM_LOAD_THRESHOLD);
        rules.add(rule);
        SystemRuleManager.loadRules(rules);
    }

    public void testService() {
        // 模拟资源使用
        System.out.println("资源使用情况");
    }

    public static void main(String[] args) {
        SystemLoadProtectionDemo demo = new SystemLoadProtectionDemo();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            demo.testService();
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

代码解析

SystemRule：定义系统保护规则，通过 setResource 设置资源名称，setCount 设置阈值（允许的最大系统负载），setGrade 设置监控指标（SystemRuleConstant.RESOURCE_SYSTEM_LOAD_THRESHOLD 表示系统负载）。
SystemRuleManager.loadRules(rules)：初始化系统保护规则。
testService：模拟资源使用情况，当系统负载超过预设阈值时会触发限流。

内存使用率保护

内存使用率保护模式可以用来监控应用的内存使用率。当应用的内存使用率超过预设的阈值时，Sentinel会触发限流。

示例代码

import com.alibaba.csp.sentinel.slots.system.SystemRule;
import com.alibaba.csp.sentinel.slots.system.SystemRuleManager;

public class MemoryUsageProtectionDemo {

    static {
        // 初始化系统保护规则
        List<SystemRule> rules = new ArrayList<>();
        SystemRule rule = new SystemRule();
        rule.setResource("testService");
        rule.setCount(3);
        rule.setGrade(SystemRuleConstant.RESOURCE_SYSTEM_MEM_USAGE);
        rules.add(rule);
        SystemRuleManager.loadRules(rules);
    }

    public void testService() {
        // 模拟资源使用
        System.out.println("资源使用情况");
    }

    public static void main(String[] args) {
        MemoryUsageProtectionDemo demo = new MemoryUsageProtectionDemo();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            demo.testService();
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

代码解析

SystemRule：定义系统保护规则，通过 setResource 设置资源名称，setCount 设置阈值（允许的最大内存使用率），setGrade 设置监控指标（SystemRuleConstant.RESOURCE_SYSTEM_MEM_USAGE 表示内存使用率）。
SystemRuleManager.loadRules(rules)：初始化系统保护规则。
testService：模拟资源使用情况，当内存使用率超过预设阈值时会触发限流。

Sentinel流控模式四：授权模式的使用教程

授权模式是Sentinel提供的一种高级流控策略，用于控制请求的访问权限。授权模式可以基于用户、角色、权限等多种条件进行权限检查。Sentinel的授权模式包括基于规则的授权和基于资源的授权。

基于规则的授权

基于规则的授权模式可以用来检查请求是否符合预设的权限规则。如果请求不符合规则，则会被拒绝访问。

示例代码

import com.alibaba.csp.sentinel.slots.authorize.AuthorizeRule;
import com.alibaba.csp.sentinel.slots.authorize.AuthorizeRuleManager;
import com.alibaba.csp.sentinel.slots.authorize.AuthorizeSlot;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class AuthorizationDemo {

    static {
        // 初始化授权规则
        List<AuthorizeRule> rules = new ArrayList<>();
        AuthorizeRule rule = new AuthorizeRule();
        rule.setResource("testService");
        rule.setType(AuthorizeSlot.TYPE_URL_PARAM);
        rule.setUrlPattern("/testService");
        rule.setParam("role");
        rule.setParamValues("admin");
        rules.add(rule);
        AuthorizeRuleManager.loadRules(rules);
    }

    public void testService(String role) {
        // 模拟接口调用
        System.out.println("请求处理");
    }

    public static void main(String[] args) {
        AuthorizationDemo demo = new AuthorizationDemo();
        try {
            demo.testService("admin");
        } catch (BlockException e) {
            System.out.println("请求被拒绝");
        }
    }
}

代码解析

AuthorizeRule：定义授权规则，通过 setResource 设置资源名称，setType 设置授权类型（AuthorizeSlot.TYPE_URL_PARAM 表示基于URL参数的授权），setUrlPattern 设置URL模式，setParam 设置需要检查的参数名称，setParamValues 设置参数的允许值。
AuthorizeRuleManager.loadRules(rules)：初始化授权规则。
testService：模拟接口调用，如果请求不符合授权规则，则会被拒绝访问。

基于资源的授权

基于资源的授权模式可以用来检查请求是否符合预设的权限规则。如果请求不符合规则，则会被拒绝访问。

示例代码

import com.alibaba.csp.sentinel.annotation.SentinelResource;
import com.alibaba.csp.sentinel.slots.authorize.AuthorizeRule;
import com.alibaba.csp.sentinel.slots.authorize.AuthorizeRuleManager;
import com.alibaba.csp.sentinel.slots.authorize.AuthorizeSlot;
import com.alibaba.csp.sentinel.slots.block.BlockException;

public class AuthorizationDemo2 {

    static {
        // 初始化授权规则
        List<AuthorizeRule> rules = new ArrayList<>();
        AuthorizeRule rule = new AuthorizeRule();
        rule.setResource("testService");
        rule.setType(AuthorizeSlot.TYPE_URL_PARAM);
        rule.setUrlPattern("/testService");
        rule.setParam("role");
        rule.setParamValues("admin");
        rules.add(rule);
        AuthorizeRuleManager.loadRules(rules);
    }

    @SentinelResource(value = "testService", blockHandler = "blockHandler")
    public String testService(String role) throws BlockException {
        // 模拟接口调用
        System.out.println("请求处理");
        return "请求成功";
    }

    public String blockHandler(BlockException ex) {
        // 处理被拒绝的请求
        return "请求被拒绝";
    }

    public static void main(String[] args) {
        AuthorizationDemo2 demo = new AuthorizationDemo2();
        try {
            System.out.println(demo.testService("admin"));
        } catch (BlockException e) {
            System.out.println(demo.blockHandler(e));
        }
    }
}

代码解析

AuthorizeRule：定义授权规则，通过 setResource 设置资源名称，setType 设置授权类型（AuthorizeSlot.TYPE_URL_PARAM 表示基于URL参数的授权），setUrlPattern 设置URL模式，setParam 设置需要检查的参数名称，setParamValues 设置参数的允许值。
@SentinelResource：注解用于标记需要监控的资源，value 指定资源名称，blockHandler 指定被拒绝请求的处理方法。
blockHandler：被拒绝请求的处理逻辑，返回值可以是任何类型，这里返回字符串 "请求被拒绝"。
testService：模拟接口调用，如果请求不符合授权规则，则会被拒绝访问。

Sentinel流控模式总结与实践建议

本文介绍了Sentinel的多种流控模式，包括降级模式、流控模式、系统保护模式和授权模式。每种模式都有其特定的应用场景和优势，可以根据实际需求选择合适的模式进行使用。

总结

降级模式：适用于在系统负载过高时，自动减少服务数量，保护系统稳定运行。包括熔断降级和系统保护两种子模式。
流控模式：适用于限制进入系统的流量，确保系统在流量激增时仍能平稳运行。包括基于异常比例、基于并发线程数和基于系统资源等多种子模式。
系统保护模式：适用于监控系统资源使用情况，如CPU使用率、系统负载等。当这些指标超过预设阈值时，自动触发限流。
授权模式：适用于控制请求的访问权限。包括基于规则的授权和基于资源的授权两种子模式。

实践建议

在实际应用中，可以结合多种流控模式进行组合使用，以达到最佳的防护效果。例如：

在高并发场景下，可以使用基于并发线程数的流控模式来限制同时处理的请求数量。
在接口调用失败率较高时，可以使用熔断降级模式自动减少服务数量。
在监控系统资源使用情况时，可以使用CPU使用率保护、系统负载保护等模式来监控和限流。
在需要控制请求访问权限时，可以使用基于规则的授权和基于资源的授权模式来限制请求的访问。

通过本文提供的示例代码和实践建议，开发者可以更好地理解和应用Sentinel的多种流控模式，确保应用系统在流量激增时仍能平稳运行。

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