SpringCloud 服务限流与熔断
目录
学习SpringCloud指南 ☆ ☆ ☆ ☆ ☆
小白学习SpringCloud 使用与Nacos
小白学习SpringCloud 远程通信【OpenFeign】
小白学习SpringCloud 配置中心【Nacos_Config】
小白学习SpringCloud 网关【Gateway】
1. 限流
2. Gateway限流的实现
2.1 导入pom依赖
2.2 添加redis配置
2.3 添加限流配置
2.4 RequestRateLimiterConfig 配置类
2.5 整合yml文件参考
3. JMeter压力测试
4. 熔断
4.1 添加熔断配置
4.2 整合yml文件参考
4.3 服务器降级响应处理
学习SpringCloud指南 ☆ ☆ ☆ ☆ ☆
小白学习SpringCloud 使用与Nacos
小白学习SpringCloud 远程通信【OpenFeign】
小白学习SpringCloud 配置中心【Nacos_Config】
小白学习SpringCloud 网关【Gateway】
问题分析
“一码通”一度瘫痪，西安电信遭质疑！崩溃原因到底是什么？_腾讯新闻
从技术角度分析一下，西安一码通为何反复崩溃？ - 知乎
主要问题
- 限流问题：市民在长时间无法刷出健康码的情况下，多次退出刷新重试，新的流量到达服务 器，导 致服务器压力变大、承受负载增加，说明“西安一码通”系统没有做好限流措施。
- 服务器问题：无论是企业和个人在租用服务器的时候都会受到峰值承受限制的，一旦超过服 务器的 承受能力，就会导致服务器瘫痪，应用程序暂停，网站无法访问。服务器是有峰值限 制的，不可能 承受无上限的并发能力。而造成服务器瘫痪的原因就是在同一段时间内，访问 人数多，造成高流量 的突进，超出了服务器的承受范围。
- 架构问题：“西安一码通”功能影响“核酸检测”服务，说明模块间从界面到数据调用互相影响， 可能 不是微服务架构。
- 性能过载：典型的性能过载场景，不论内部根因是数据库瓶颈点，还是网络链接数瓶颈点等 等，外 因都是因为过载导致。
- 设计漏洞：没有考虑高流量高负载的情况，导致测试不充分；产品设计未考虑千万级的并发 访问， 交付前未进行同等级的压力测试。
- 压力测试：在市民长时间无法看到健康码的情况下，多次退出刷新重试，新的流量到达服务 器，导 致服务器压力变大、承受负载增加。说明压力测试不够。
1. 限流
限流的目的是通过对并发访问/请求进行限速或者对一个时间窗口内的请求进行限速来保护系统，一旦达 到限制速率则可由拒绝服务，就是定向到错误页或友好的展示页，排队或等待。
限流可以保障我们的 API 服务对所有用户的可用性，也可以防止网络攻击。在高并发的应用中，限流是 一个绕不开的话题。
令牌桶算法
令牌桶算法的原理是系统会以一个恒定的速度往桶里放入令牌，而如果请求需要被处理，则 需要先从桶 里获取一个令牌，当桶里没有令牌可取时，则拒绝服务。
- QPS 每秒请求数，就是说服务器在一秒的时间内处理了多少个请求。
提高带宽
2. Gateway限流的实现
2.1 导入pom依赖
4.0.0
com.jmh
nacos_gateway
0.0.1-SNAPSHOT
nacos_gateway
Demo project for Spring Boot
UTF-8
1.8
1.8
2.3.7.RELEASE
Hoxton.SR5
2.1.1.RELEASE
org.springframework.boot
spring-boot-starter-test
com.alibaba.cloud
spring-cloud-starter-alibaba-nacos-discovery
org.springframework.cloud
spring-cloud-starter-openfeign
org.springframework.cloud
spring-cloud-loadbalancer
ma.glasnost.orika
orika-core
1.4.6
org.projectlombok
lombok
org.springframework.boot
spring-boot-starter-webflux
org.springframework.cloud
spring-cloud-starter-gateway
org.springframework.boot
spring-boot-starter-actuator
io.projectreactor
reactor-test
test
com.alibaba
fastjson
1.2.35
org.springframework.boot
spring-boot-starter-data-redis-reactive
org.springframework.cloud
spring-cloud-starter-netflix-hystrix
org.springframework.boot
spring-boot-dependencies
${spring-boot.version}
pom
import
org.springframework.cloud
spring-cloud-dependencies
${spring-cloud.version}
pom
import
com.alibaba.cloud
spring-cloud-alibaba-dependencies
${spring-cloud-alibaba.version}
pom
import
org.springframework.boot
spring-boot-maven-plugin
- Spring Cloud Gateway官方提供了RequestRateLimiterGatewayFilterFactory类，使用redis和lua脚本 来实现令牌桶的方式。
- Gateway通过内置的RequestRateLimiter过滤器实现限流，使用令牌桶算法，借助Redis保存中间数 据。用户可通过自定义KeyResolver设置限流维度。
- 对请求的目标URL进行限流
- 对来源IP进行限流
- 特定用户进行限流
2.2 添加redis配置
redis:
host: 127.0.0.1
port: 6379
# password: root123
database: 0
- 如果redis连接失败，限流功能将不能开启。因为没有redis作为容器来保存令牌，限流功能自 然就失效 了。
- 可以将redis的配置信息保存到nacos中，通过添加nacos配置中心客户端的方式进行读取
2.3 添加限流配置
filters:
- name: RequestRateLimiter
args:
#用于限流的键的解析器的 Bean 对象的名字,使用 SpEL表达式根据#{@beanName}获取Bean对象
key-resolver: '#{@ipAddrKeyResolver}'
#令牌桶填充速率，允许用户每秒处理多少个请求
redis-rate-limiter.replenishRate: 10
#令牌桶总容量，允许在一秒钟内完成的最大请求数
redis-rate-limiter.burstCapacity: 202.4 RequestRateLimiterConfig 配置类
package com.jmh.nacos_gateway;
import org.springframework.cloud.gateway.filter.ratelimit.KeyResolver;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.context.annotation.Primary;
import reactor.core.publisher.Mono;
/**
* 请求限流配置
*/
@SuppressWarnings("all")
@Configuration
public class RequestRateLimiterConfig {
/**
* 按IP来限流
*/
@Bean
@Primary
public KeyResolver ipAddrKeyResolver() {
return exchange -> Mono.just(exchange.getRequest().getRemoteAddress().getAddress().getHostAddress());
}
/**
* 按用户限流
*/
@Bean
KeyResolver userKeyResolver() {
return exchange -> Mono.just(exchange.getRequest().getQueryParams().getFirst("user"));
}
/**
* 按URL限流,即以每秒内请求数按URL分组统计，超出限流的url请求都将返回429状态
*
* @return
*/
@Bean
KeyResolver apiKeyResolver() {
return exchange -> Mono.just(exchange.getRequest().getPath().toString());
}
}
2.5 整合yml文件参考
server:
port: 8084
spring:
application:
name: nacos-gateway
redis:
host: 127.0.0.1
port: 6379
password: 1234
database: 0
cloud:
nacos:
discovery:
server-addr: 127.0.0.1:8848
gateway:
discovery:
locator:
#是否与服务发现组件进行结合,通过service-id(必须设置成大写)转发到具体的服务实例。默认false
#为true代表开启基于服务发现的路由规则。
enabled: false
#配置之后访问时service-id无需大写
lower-case-service-id: true
routes:
# 路由标识(id：标识,具有唯一性)
- id: user-consumer-api
#目标服务地址(uri：地址,请求转发后的地址),会自动从注册中心获得服务的IP,不需要手动写死
uri: lb://nacos-consumer
#优先级,越小越优先
#order: 999
#路由条件(predicates：断言)
predicates:
# 路径匹配,
- Path=/aa/**
filters:
#路径前缀删除示例：请求/name/bar/foo,StripPrefix=2,去除掉前面两个前缀之后,最后转发到目标服务的路径为/foo
#前缀过滤,请求地址：http://localhost:8084/usr/hello
#此处配置去掉1个路径前缀,再配置上面的 Path=/usr/**,就将**转发到指定的微服务
#因为这个api相当于是服务名,只是为了方便以后nginx的代码加上去的,对于服务提供者service-client来说,不需要这段地址,所以需要去掉
- StripPrefix=1
#限流
- name: RequestRateLimiter
args:
#用于限流的键的解析器的 Bean 对象的名字,使用 SpEL表达式根据#{@beanName}获取Bean对象
key-resolver: '#{@ipAddrKeyResolver}'
#令牌桶填充速率，允许用户每秒处理多少个请求
redis-rate-limiter.replenishRate: 10
#令牌桶总容量，允许在一秒钟内完成的最大请求数
redis-rate-limiter.burstCapacity: 20
# # 路由标识(id：标识,具有唯一性)
# - id: user-provider-api
# #目标服务地址(uri：地址,请求转发后的地址),会自动从注册中心获得服务的IP,不需要手动写死
# uri: lb://nacos-provider
# #优先级,越小越优先
# #order: 999
# #路由条件(predicates：断言)
# predicates:
# # 路径匹配,
# - Path=/bb/**
# filters:
# #路径前缀删除示例：请求/name/bar/foo,StripPrefix=2,去除掉前面两个前缀之后,最后转发到目标服务的路径为/foo
# #前缀过滤,请求地址：http://localhost:8084/usr/hello
# #此处配置去掉1个路径前缀,再配置上面的 Path=/usr/**,就将**转发到指定的微服务
# #因为这个api相当于是服务名,只是为了方便以后nginx的代码加上去的,对于服务提供者service-client来说,不需要这段地址,所以需要去掉
# - StripPrefix=1
#自定义动态路由配置
gateway:
nacos:
server-addr: ${spring.cloud.nacos.discovery.server-addr}
# namespace: xxx-xx-xx-xx
data-id: gateway.json
group: DEFAULT_GROUP
3. JMeter压力测试
压力测试是每一个Web应用程序上线之前都需要做的一个测试，他可以帮助我们发现系统中 的瓶颈问 题，减少发布到生产环境后出问题的几率 预估系统的承载能力，使我们能根据其做出一些应对措施。所以压力测试是一个非常重要的步骤
4. 熔断
在分布式系统中，网关作为流量的入口，大量请求进入网关，向后端远程系统或服务发起调用， 后端服务不可避免的会产生调用失败（超时或者异常），失败时不能让请求堆积在网关上，需要快速失 败并返回回去， 这就需要在网关上做熔断、降级操作。
4.1 添加熔断配置
filters:
- name: Hystrix
args:
name: fallback
fallbackUri: forward:/fallback
hystrix:
command:
default:
execution:
isolation:
thread:
timeoutInMilliseconds: 3004.2 整合yml文件参考
server:
port: 8084
spring:
application:
name: nacos-gateway
redis:
host: 127.0.0.1
port: 6379
password: 1234
database: 0
cloud:
nacos:
discovery:
server-addr: 127.0.0.1:8848
gateway:
discovery:
locator:
#是否与服务发现组件进行结合,通过service-id(必须设置成大写)转发到具体的服务实例。默认false
#为true代表开启基于服务发现的路由规则。
enabled: false
#配置之后访问时service-id无需大写
lower-case-service-id: true
routes:
# 路由标识(id：标识,具有唯一性)
- id: user-consumer-api
#目标服务地址(uri：地址,请求转发后的地址),会自动从注册中心获得服务的IP,不需要手动写死
uri: lb://nacos-consumer
#优先级,越小越优先
#order: 999
#路由条件(predicates：断言)
predicates:
# 路径匹配,
- Path=/aa/**
filters:
#路径前缀删除示例：请求/name/bar/foo,StripPrefix=2,去除掉前面两个前缀之后,最后转发到目标服务的路径为/foo
#前缀过滤,请求地址：http://localhost:8084/usr/hello
#此处配置去掉1个路径前缀,再配置上面的 Path=/usr/**,就将**转发到指定的微服务
#因为这个api相当于是服务名,只是为了方便以后nginx的代码加上去的,对于服务提供者service-client来说,不需要这段地址,所以需要去掉
- StripPrefix=1
#限流
- name: RequestRateLimiter
args:
#用于限流的键的解析器的 Bean 对象的名字,使用 SpEL表达式根据#{@beanName}获取Bean对象
key-resolver: '#{@ipAddrKeyResolver}'
#令牌桶填充速率，允许用户每秒处理多少个请求
redis-rate-limiter.replenishRate: 10
#令牌桶总容量，允许在一秒钟内完成的最大请求数
redis-rate-limiter.burstCapacity: 20
#熔断
- name: Hystrix
args:
name: fallback
#降级时返回的路径
fallbackUri: forward:/fallback
# # 路由标识(id：标识,具有唯一性)
# - id: user-provider-api
# #目标服务地址(uri：地址,请求转发后的地址),会自动从注册中心获得服务的IP,不需要手动写死
# uri: lb://nacos-provider
# #优先级,越小越优先
# #order: 999
# #路由条件(predicates：断言)
# predicates:
# # 路径匹配,
# - Path=/bb/**
# filters:
# #路径前缀删除示例：请求/name/bar/foo,StripPrefix=2,去除掉前面两个前缀之后,最后转发到目标服务的路径为/foo
# #前缀过滤,请求地址：http://localhost:8084/usr/hello
# #此处配置去掉1个路径前缀,再配置上面的 Path=/usr/**,就将**转发到指定的微服务
# #因为这个api相当于是服务名,只是为了方便以后nginx的代码加上去的,对于服务提供者service-client来说,不需要这段地址,所以需要去掉
# - StripPrefix=1
#自定义动态路由配置
gateway:
nacos:
server-addr: ${spring.cloud.nacos.discovery.server-addr}
# namespace: xxx-xx-xx-xx
data-id: gateway.json
group: DEFAULT_GROUP
4.3 服务器降级响应处理
package com.jmh.nacos_gateway.controller;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
/**
* @author 蒋明辉
* @data 2022/11/9 18:01
*/
@RestController
public class HystrixController {
@RequestMapping("/fallback")
public Object fallback(){
Map map=new HashMap();
map.put("code","204");
map.put("msg","服务降级了");
return map;
}
}
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