微服务中,服务间调用关系错综复杂,一个微服务往往依赖于多个其它微服务。
如图,如果服务提供者I发生了故障,当前的应用的部分业务因为依赖于服务I,因此也会被阻塞。此时,其它不依赖于服务I的业务似乎不受影响。
但是,依赖服务I的业务请求被阻塞,用户不会得到响应,则tomcat的这个线程不会释放,于是越来越多的用户请求到来,越来越多的线程会阻塞:
服务器支持的线程和并发数有限,请求一直阻塞,会导致服务器资源耗尽,从而导致所有其它服务都不可用,那么当前服务也就不可用了。
那么,依赖于当前服务的其它服务随着时间的推移,最终也都会变的不可用,形成级联失败,雪崩就发生了:
解决雪崩问题的常见方式有四种:
•超时处理:设定超时时间,请求超过一定时间没有响应就返回错误信息,不会无休止等待
方案2:仓壁模式
仓壁模式来源于船舱的设计:
船舱都会被隔板分离为多个独立空间,当船体破损时,只会导致部分空间进入,将故障控制在一定范围内,避免整个船体都被淹没。
于此类似,我们可以限定每个业务能使用的线程数,避免耗尽整个tomcat的资源,因此也叫线程隔离。
断路器模式:由断路器统计业务执行的异常比例,如果超出阈值则会熔断该业务,拦截访问该业务的一切请求。
断路器会统计访问某个服务的请求数量,异常比例:
当发现访问服务D的请求异常比例过高时,认为服务D有导致雪崩的风险,会拦截访问服务D的一切请求,形成熔断:
流量控制:限制业务访问的QPS,避免服务因流量的突增而故障。
什么是雪崩问题?
可以认为:
限流是对服务的保护,避免因瞬间高并发流量而导致服务故障,进而避免雪崩。是一种预防措施。
超时处理、线程隔离、降级熔断是在部分服务故障时,将故障控制在一定范围,避免雪崩。是一种补救措施。
在SpringCloud当中支持多种服务保护技术:
早期比较流行的是Hystrix框架,但目前国内实用最广泛的还是阿里巴巴的Sentinel框架,这里我们做下对比:
Sentinel | Hystrix | |
---|---|---|
隔离策略 | 信号量隔离 | 线程池隔离/信号量隔离 |
熔断降级策略 | 基于慢调用比例或异常比例 | 基于失败比率 |
实时指标实现 | 滑动窗口 | 滑动窗口(基于 RxJava) |
规则配置 | 支持多种数据源 | 支持多种数据源 |
扩展性 | 多个扩展点 | 插件的形式 |
基于注解的支持 | 支持 | 支持 |
限流 | 基于 QPS,支持基于调用关系的限流 | 有限的支持 |
流量整形 | 支持慢启动、匀速排队模式 | 不支持 |
系统自适应保护 | 支持 | 不支持 |
控制台 | 开箱即用,可配置规则、查看秒级监控、机器发现等 | 不完善 |
常见框架的适配 | Servlet、Spring Cloud、Dubbo、gRPC 等 | Servlet、Spring Cloud Netflix |
Sentinel是阿里巴巴开源的一款微服务流量控制组件。官网地址:https://sentinelguard.io/zh-cn/index.html
Sentinel 具有以下特征:
•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)下载
sentinel官方提供了UI控制台,方便我们对系统做限流设置。大家可以在GitHub下载。
课前资料也提供了下载好的jar包:
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-QbVKC3ke-1678412735282)(assets/image-20210715174252531.png)]
2)运行
将jar包放到任意非中文目录,执行命令:
java -jar sentinel-dashboard-1.8.1.jar
如果要修改Sentinel的默认端口、账户、密码,可以通过下列配置:
配置项 | 默认值 | 说明 |
---|---|---|
server.port | 8080 | 服务端口 |
sentinel.dashboard.auth.username | sentinel | 默认用户名 |
sentinel.dashboard.auth.password | sentinel | 默认密码 |
例如,修改端口:
java -Dserver.port=8090 -jar sentinel-dashboard-1.8.1.jar
3)访问
访问http://localhost:8080页面,就可以看到sentinel的控制台了:
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-OAb36HPH-1678412735283)(assets/image-20210715190827846.png)]
需要输入账号和密码,默认都是:sentinel
这是因为我们还没有与微服务整合。
我们在order-service中整合sentinel,并连接sentinel的控制台,步骤如下:
1)引入sentinel依赖
<dependency>
<groupId>com.alibaba.cloudgroupId>
<artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-sentinelartifactId>
dependency>
2)配置控制台
修改application.yaml文件,添加下面内容:
server:
port: 8088
spring:
cloud:
sentinel:
transport:
dashboard: localhost:8080
3)访问order-service的任意端点
打开浏览器,访问http://localhost:8088/order/101,这样才能触发sentinel的监控。
然后再访问sentinel的控制台,查看效果:
雪崩问题虽然有四种方案,但是限流是避免服务因突发的流量而发生故障,是对微服务雪崩问题的预防。我们先学习这种模式。
当请求进入微服务时,首先会访问DispatcherServlet,然后进入Controller、Service、Mapper,这样的一个调用链就叫做簇点链路。簇点链路中被监控的每一个接口就是一个资源。
默认情况下sentinel会监控SpringMVC的每一个端点(Endpoint,也就是controller中的方法),因此SpringMVC的每一个端点(Endpoint)就是调用链路中的一个资源。
例如,我们刚才访问的order-service中的OrderController中的端点:/order/{orderId}
流控、熔断等都是针对簇点链路中的资源来设置的,因此我们可以点击对应资源后面的按钮来设置规则:
点击资源/order/{orderId}后面的流控按钮,就可以弹出表单。
其含义是限制 /order/{orderId}这个资源的单机QPS为1,即每秒只允许1次请求,超出的请求会被拦截并报错。
需求:给 /order/{orderId}这个资源设置流控规则,QPS不能超过 5,然后测试。
1)首先在sentinel控制台添加限流规则
2)利用jmeter测试
如果没有用过jmeter,可以参考课前资料提供的文档《Jmeter快速入门.md》
课前资料提供了编写好的Jmeter测试样例:
20个用户,2秒内运行完,QPS是10,超过了5.
注意,不要点击菜单中的执行按钮来运行。
可以看到,成功的请求每次只有5个
在添加限流规则时,点击高级选项,可以选择三种流控模式:
快速入门测试的就是直接模式。
关联模式:统计与当前资源相关的另一个资源,触发阈值时,对当前资源限流
语法说明:当/write资源访问量触发阈值时,就会对/read资源限流,避免影响/write资源。
使用场景:比如用户支付时需要修改订单状态,同时用户要查询订单。查询和修改操作会争抢数据库锁,产生竞争。业务需求是优先支付和更新订单的业务,因此当修改订单业务触发阈值时,需要对查询订单业务限流。
需求说明:
在OrderController新建两个端点:/order/query和/order/update,无需实现业务
配置流控规则,当/order/ update资源被访问的QPS超过5时,对/order/query请求限流
1)定义/order/query端点,模拟订单查询
@GetMapping("/query")
public String queryOrder() {
return "查询订单成功";
}
2)定义/order/update端点,模拟订单更新
@GetMapping("/update")
public String updateOrder() {
return "更新订单成功";
}
3)配置流控规则
对哪个端点限流,就点击哪个端点后面的按钮。我们是对订单查询/order/query限流,因此点击它后面的按钮:
4)在Jmeter测试
可以看到1000个用户,100秒,因此QPS为10,超过了我们设定的阈值:5
请求的目标是/order/update,这样这个断点就会触发阈值。
但限流的目标是/order/query,我们在浏览器访问,可以发现:
确实被限流了。
链路模式:只针对从指定链路访问到本资源的请求做统计,判断是否超过阈值。
配置示例:
例如有两条请求链路:
/test1 --> /common
/test2 --> /common
如果只希望统计从/test2进入到/common的请求,则可以这样配置:
实战案例
需求:有查询订单和创建订单业务,两者都需要查询商品。针对从查询订单进入到查询商品的请求统计,并设置限流。
步骤:
在OrderService中添加一个queryGoods方法,不用实现业务
在OrderController中,改造/order/query端点,调用OrderService中的queryGoods方法
在OrderController中添加一个/order/save的端点,调用OrderService的queryGoods方法
给queryGoods设置限流规则,从/order/query进入queryGoods的方法限制QPS必须小于2
实现:
在order-service服务中,给OrderService类添加一个queryGoods方法:
public void queryGoods(){
System.err.println("查询商品");
}
在order-service的OrderController中,修改/order/query端点的业务逻辑:
@GetMapping("/query")
public String queryOrder() {
// 查询商品
orderService.queryGoods();
// 查询订单
System.out.println("查询订单");
return "查询订单成功";
}
在order-service的OrderController中,修改/order/save端点,模拟新增订单:
@GetMapping("/save")
public String saveOrder() {
// 查询商品
orderService.queryGoods();
// 查询订单
System.err.println("新增订单");
return "新增订单成功";
}
默认情况下,OrderService中的方法是不被Sentinel监控的,需要我们自己通过注解来标记要监控的方法。
给OrderService的queryGoods方法添加@SentinelResource注解:
@SentinelResource("goods")
public void queryGoods(){
System.err.println("查询商品");
}
链路模式中,是对不同来源的两个链路做监控。但是sentinel默认会给进入SpringMVC的所有请求设置同一个root资源,会导致链路模式失效。
我们需要关闭这种对SpringMVC的资源聚合,修改order-service服务的application.yml文件:
spring:
cloud:
sentinel:
web-context-unify: false # 关闭context整合
重启服务,访问/order/query和/order/save,可以查看到sentinel的簇点链路规则中,出现了新的资源:
点击goods资源后面的流控按钮,在弹出的表单中填写下面信息:
只统计从/order/query进入/goods的资源,QPS阈值为2,超出则被限流。
选择《流控模式-链路》:
可以看到这里200个用户,50秒内发完,QPS为4,超过了我们设定的阈值2
一个http请求是访问/order/save:
运行的结果:
完全不受影响。
另一个是访问/order/query:
运行结果:
每次只有2个通过。
流控模式有哪些?
•直接:对当前资源限流
•关联:高优先级资源触发阈值,对低优先级资源限流。
•链路:阈值统计时,只统计从指定资源进入当前资源的请求,是对请求来源的限流
在流控的高级选项中,还有一个流控效果选项:
流控效果是指请求达到流控阈值时应该采取的措施,包括三种:
快速失败:达到阈值后,新的请求会被立即拒绝并抛出FlowException异常。是默认的处理方式。
warm up:预热模式,对超出阈值的请求同样是拒绝并抛出异常。但这种模式阈值会动态变化,从一个较小值逐渐增加到最大阈值。
排队等待:让所有的请求按照先后次序排队执行,两个请求的间隔不能小于指定时长