【微服务保护】
文章目录
- Sentinel
- 流量控制
-
- 流控模式
- 流控效果
- 隔离和降级
-
- 线程隔离
- 熔断降级
- 授权规则和规则持久化
微服务雪崩问题：
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。服务D有 故障进而导致服务A有故障，进而导致服务雪崩。
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
- 仓壁模式：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。
- 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？
- 微服务之间相互调用，因为调用链中的一个服务故障，引起整个链路都无法访问的情况。
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。
Sentinel
流量控制
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。
簇点链路：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。
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：
- 流控：流量控制
- 降级：降级熔断
- 热点：热点参数限流，是限流的一种
- 授权：请求的权限控制
流控模式
在添加限流规则时，点击高级选项，可以选择三种流控模式：
- 直接：统计当前资源的请求，触发阈值时对
当前资源直接限流，也是默认的模式 - 关联：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 - 链路：统计从指定链路访问到本资源的请求，触发阈值时，对
指定链路限流
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
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。
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
总结：
•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
流控效果
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
排队等待：
当请求超过QPS阈值时，快速失败和warm up 会拒绝新的请求并抛出异常。
而排队等待则是让所有请求进入一个队列中，然后按照阈值允许的时间间隔依次执行。后来的请求必须等待前面执行完成，如果请求预期的等待时间超出最大时长，则会被拒绝。
例如：QPS = 5，意味着每200ms处理一个队列中的请求；timeout = 2000，意味着预期等待时长超过2000ms的请求会被拒绝并抛出异常。
那什么叫做预期等待时长呢？
比如现在一下子来了12 个请求，因为每200ms执行一个请求，那么：
- 第6个请求的预期等待时长 = 200 * （6 - 1） = 1000ms
- 第12个请求的预期等待时长 = 200 * （12-1） = 2200ms
总结：
- 快速失败：QPS超过阈值时，拒绝新的请求
- warm up： QPS超过阈值时，拒绝新的请求；QPS阈值是逐渐提升的，可以避免冷启动时高并发导致服务宕机。
- 排队等待：请求会进入队列，按照阈值允许的时间间隔依次执行请求；如果请求预期等待时长大于超时时间，直接拒绝
热点参数限流：
之前的限流是统计访问某个资源的所有请求，判断是否超过QPS阈值。而热点参数限流是分别统计参数值相同的请求，判断是否超过QPS阈值
刚才的配置中，对查询商品这个接口的所有商品一视同仁，QPS都限定为5.
而在实际开发中，可能部分商品是热点商品，例如秒杀商品，我们希望这部分商品的QPS限制与其它商品不一样，高一些。那就需要配置热点参数限流的高级选项了：
案例需求：给/order/{orderId}这个资源添加热点参数限流，规则如下：
•默认的热点参数规则是每1秒请求量不超过2
•给102这个参数设置例外：每1秒请求量不超过4
•给103这个参数设置例外：每1秒请求量不超过10
注意事项：热点参数限流对默认的SpringMVC资源无效，需要利用@SentinelResource注解标记资源
隔离和降级
限流是一种预防措施，虽然限流可以尽量避免因高并发而引起的服务故障，但服务还会因为其它原因而故障。
而要将这些故障控制在一定范围，避免雪崩，就要靠线程隔离（舱壁模式）和熔断降级手段了。
线程隔离：调用者在调用服务提供者时，给每个调用的请求分配独立线程池，出现故障时，最多消耗这个线程池内资源，避免把调用者的所有资源耗尽。
熔断降级：是在调用方这边加入断路器，统计对服务提供者的调用，如果调用的失败比例过高，则熔断该业务，不允许访问该服务的提供者了
可以看到，不管是线程隔离还是熔断降级，都是对客户端（调用方）的保护。需要在调用方 发起远程调用时做线程隔离、或者服务熔断。
而我们的微服务远程调用都是基于Feign来完成的，因此我们需要将Feign与Sentinel整合，在Feign里面实现线程隔离和服务熔断。
FeignClient整合Sentinel：
修改OrderService的application.yml文件，开启Feign的Sentinel功能：
编写失败降级逻辑：
业务失败后，不能直接报错，而应该返回用户一个友好提示或者默认结果，这个就是失败降级逻辑。
给FeignClient编写失败后的降级逻辑
①方式一：FallbackClass，无法对远程调用的异常做处理
②方式二：FallbackFactory，可以对远程调用的异常做处理，我们选择这种
总结：
Sentinel支持的雪崩解决方案：
- 线程隔离（仓壁模式）
- 降级熔断
Feign整合Sentinel的步骤：
- 在application.yml中配置：feign.sentienl.enable=true
- 给FeignClient编写FallbackFactory并注册为Bean
- 将FallbackFactory配置到FeignClient
线程隔离
线程隔离有两种方式实现：
- 线程池隔离
- 信号量隔离（Sentinel默认采用）
线程池隔离：给每个服务调用业务分配一个线程池，利用线程池本身实现隔离效果
信号量隔离：不创建线程池，而是计数器模式，记录业务使用的线程数量，达到信号量上限时，禁止新的请求。
sentinel的线程隔离：
总结：
线程隔离的两种手段是？
- 信号量隔离
- 线程池隔离
信号量隔离的特点是？
- 基于计数器模式，简单，开销小
线程池隔离的特点是？
- 基于线程池模式，有额外开销，但隔离控制更强
熔断降级
熔断降级是解决雪崩问题的重要手段。其思路是由断路器统计服务调用的异常比例、慢请求比例，如果超出阈值则会熔断该服务。即拦截访问该服务的一切请求；而当服务恢复时，断路器会放行访问该服务的请求。
状态机包括三个状态：
- closed：关闭状态，断路器放行所有请求，并开始统计异常比例、慢请求比例。超过阈值则切换到open状态
- open：打开状态，服务调用被熔断，访问被熔断服务的请求会被拒绝，快速失败，直接走降级逻辑。Open状态5秒后会进入half-open状态
- half-open：半开状态，放行一次请求，根据执行结果来判断接下来的操作。
- 请求成功：则切换到closed状态
- 请求失败：则切换到open状态
断路器熔断策略有三种：慢调用、异常比例、异常数
授权规则和规则持久化
授权规则可以对请求方来源做判断和控制。
授权规则可以对调用方的来源做控制，有白名单和黑名单两种方式。
- 白名单：来源（origin）在白名单内的调用者允许访问
- 黑名单：来源（origin）在黑名单内的调用者不允许访问
案例：
既然获取请求origin的方式是从reques-header中获取origin值，我们必须让所有从gateway路由到微服务的请求都带上origin头。
这个需要利用之前学习的一个GatewayFilter来实现，AddRequestHeaderGatewayFilter。
修改gateway服务中的application.yml，添加一个defaultFilter：
自定义异常结果：
默认情况下，发生限流、降级、授权拦截时，都会抛出异常到调用方。异常结果都是flow limmiting（限流）。这样不够友好，无法得知是限流还是降级还是授权拦截。
而如果要自定义异常时的返回结果，需要实现BlockExceptionHandler接口：
下面，我们就在order-service定义一个自定义异常处理类：
package cn.itcast.order.sentinel;
import com.alibaba.csp.sentinel.adapter.spring.webmvc.callback.BlockExceptionHandler;
import com.alibaba.csp.sentinel.slots.block.BlockException;
import com.alibaba.csp.sentinel.slots.block.authority.AuthorityException;
import com.alibaba.csp.sentinel.slots.block.degrade.DegradeException;
import com.alibaba.csp.sentinel.slots.block.flow.FlowException;
import com.alibaba.csp.sentinel.slots.block.flow.param.ParamFlowException;
import org.springframework.stereotype.Component;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
@Component
public class SentinelExceptionHandler implements BlockExceptionHandler {
@Override
public void handle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, BlockException e) throws Exception {
String msg = "未知异常";
int status = 429;
if (e instanceof FlowException) {
msg = "请求被限流了";
} else if (e instanceof ParamFlowException) {
msg = "请求被热点参数限流";
} else if (e instanceof DegradeException) {
msg = "请求被降级了";
} else if (e instanceof AuthorityException) {
msg = "没有权限访问";
status = 401;
}
response.setContentType("application/json;charset=utf-8");
response.setStatus(status);
response.getWriter().println("{\"msg\": " + msg + ", \"status\": " + status + "}");
}
}
规则持久化:
现在，sentinel的所有规则都是内存存储，重启后所有规则都会丢失。在生产环境下，我们必须确保这些规则的持久化，避免丢失。
规则是否能持久化，取决于规则管理模式，sentinel支持三种规则管理模式：
- 原始模式：Sentinel的默认模式，将规则保存在内存，重启服务会丢失。
- pull模式
- push模式
