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Sentinel原理介紹,你學會了嗎?

來源: 責編: 時間:2023-10-06 19:16:36 412觀看
導讀今日目標理解Sentinel原理之前已經介紹了雪崩產生原因和解決方式,那么這些解決方式如何落地?現在支持SpringCloud微服務保護技術一般都是:Hystrix和Sentinle,早期比較流行的是Hystrix框架,但目前國內實用最廣泛的還是阿

今日目標

  • 理解Sentinel原理

之前已經介紹了雪崩產生原因和解決方式,那么這些解決方式如何落地?現在支持SpringCloud微服務保護技術一般都是:Hystrix和Sentinle,早期比較流行的是Hystrix框架,但目前國內實用最廣泛的還是阿里巴巴的Sentinel框架,我們對這兩種常見技術進行對比:qDg28資訊網——每日最新資訊28at.com


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SentinelqDg28資訊網——每日最新資訊28at.com

HystrixqDg28資訊網——每日最新資訊28at.com

隔離策略qDg28資訊網——每日最新資訊28at.com

信號量隔離
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線程池隔離/信號量隔離
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熔斷降級策略qDg28資訊網——每日最新資訊28at.com

基于慢調用比例或異常比例
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基于失敗比率
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實時指標實現
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滑動窗口
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滑動窗口(基于 RxJava)
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規則配置
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支持多種數據源
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支持多種數據源
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擴展性
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多個擴展點
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插件的形式
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基于注解的支持
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支持
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限流qDg28資訊網——每日最新資訊28at.com

基于 QPS,支持基于調用關系的限流
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有限的支持
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流量整形qDg28資訊網——每日最新資訊28at.com

支持慢啟動、勻速排隊模式
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不支持
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系統自適應保護
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支持
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不支持
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控制臺qDg28資訊網——每日最新資訊28at.com

開箱即用,可配置規則、查看秒級監控、機器發現等
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不完善
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常見框架的適配
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Servlet、Spring Cloud、Dubbo、gRPC  等
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Servlet、Spring Cloud Netflix
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在種種差異中,我們重點關注加粗標注的部分:qDg28資訊網——每日最新資訊28at.com

隔離策略:qDg28資訊網——每日最新資訊28at.com

  • 線程池隔離:同上述線程隔離案例,給不同業務分配不同線程池,這種方案可以杜絕雪崩問題;但是因為tomcat之外的線程池開銷也使得系統開銷增加,頻繁的上下文切換將給系統性能帶來額外的損失。
  • 信號量隔離:不會給業務單獨創建線程池(統一使用tomcat一個容器),而是限制每個業務能使用的線程數量。統計當前業務使用的線程數,當達到指定數量后(類似計數器)觸發隔離。相較于線程池隔離性差一點。

熔斷降級策略qDg28資訊網——每日最新資訊28at.com

  • 慢調用比例/異常比例/異常數:統計調用中慢性能的比例、異常的比例、或異常數量均可觸發熔斷降級。
  • 失敗比例:只能根據異常請求比例觸發熔斷降級策略。

限流:qDg28資訊網——每日最新資訊28at.com

  • 基于QPS/調用鏈路:基于調用的QPS、調用鏈路都可以做到限流。
  • 有限的控制:沒有專門的限流方案,基于線程池隔離做的,線程池有多少線程數就限制到多少。

流量整形:qDg28資訊網——每日最新資訊28at.com

  • 慢調用/排隊等待:避免突發流量的暴增而引起系統崩潰,而Hystrix則沒有解決方案

控制臺:qDg28資訊網——每日最新資訊28at.com

  • Sentinel有較為完善的控制臺,界面化操作實時生效,而Hystrix只能查看一下服務狀態,不可動態調整。

對比可以發現Hystrix的重點在于隔離、熔斷為主的容錯機制,而Sentinel的側重點在于:多樣化的流量控制、熔斷降級、系統保護、實時監控和控制臺。同時基于HyStrix停止維護,加上Sentinel在阿里巴巴經過雙十一的高峰流量驗證,目前國內主流保護還是選擇了后者。因為后續的章節中我們也將借助于Sentinel為大家實踐微服務保護相關的知識點。qDg28資訊網——每日最新資訊28at.com

1. Sentinel基本概念

資源

資源是 Sentinel 的關鍵概念。它可以是 Java 應用程序中的任何內容,例如,由應用程序提供的服務,或由應用程序調用的其它應用提供的服務,甚至可以是一段代碼。在接下來的文檔中,我們都會用資源來描述代碼塊。qDg28資訊網——每日最新資訊28at.com

只要通過 Sentinel API 定義的代碼,就是資源,能夠被 Sentinel 保護起來。大部分情況下,可以使用方法簽名,URL,甚至服務名稱作為資源名來標示資源。qDg28資訊網——每日最新資訊28at.com

規則qDg28資訊網——每日最新資訊28at.com

圍繞資源的實時狀態設定的規則,可以包括流量控制規則、熔斷降級規則以及系統保護規則。所有規則可以動態實時調整。qDg28資訊網——每日最新資訊28at.com

2.Sentinel 功能和設計理念

2.1 流量控制

流量控制在網絡傳輸中是一個常用的概念,它用于調整網絡包的發送數據。然而,從系統穩定性角度考慮,在處理請求的速度上,也有非常多的講究。任意時間到來的請求往往是隨機不可控的,而系統的處理能力是有限的。我們需要根據系統的處理能力對流量進行控制。Sentinel 作為一個調配器,可以根據需要把隨機的請求調整成合適的形狀,如下圖所示:qDg28資訊網——每日最新資訊28at.com

圖片圖片qDg28資訊網——每日最新資訊28at.com

流量控制有以下幾個角度:qDg28資訊網——每日最新資訊28at.com

  • 資源的調用關系,例如資源的調用鏈路,資源和資源之間的關系;
  • 運行指標,例如 QPS、線程池、系統負載等;
  • 控制的效果,例如直接限流、冷啟動、排隊等。

Sentinel 的設計理念是讓您自由選擇控制的角度,并進行靈活組合,從而達到想要的效果。qDg28資訊網——每日最新資訊28at.com

2.2 熔斷降級

什么是熔斷降級qDg28資訊網——每日最新資訊28at.com

除了流量控制以外,降低調用鏈路中的不穩定資源也是 Sentinel 的使命之一。由于調用關系的復雜性,如果調用鏈路中的某個資源出現了不穩定,最終會導致請求發生堆積。這個問題和 Hystrix 里面描述的問題是一樣的。qDg28資訊網——每日最新資訊28at.com

圖片圖片qDg28資訊網——每日最新資訊28at.com

Sentinel 和 Hystrix 的原則是一致的: 當調用鏈路中某個資源出現不穩定,例如,表現為 timeout,異常比例升高的時候,則對這個資源的調用進行限制,并讓請求快速失敗,避免影響到其它的資源,最終產生雪崩的效果。qDg28資訊網——每日最新資訊28at.com

熔斷降級設計理念

在限制的手段上,Sentinel 和 Hystrix 采取了完全不一樣的方法。qDg28資訊網——每日最新資訊28at.com

Hystrix 通過線程池的方式,來對依賴(在我們的概念中對應資源)進行了隔離。這樣做的好處是資源和資源之間做到了最徹底的隔離。缺點是除了增加了線程切換的成本,還需要預先給各個資源做線程池大小的分配。qDg28資訊網——每日最新資訊28at.com

Sentinel 對這個問題采取了兩種手段:qDg28資訊網——每日最新資訊28at.com

1.通過并發線程數進行限制qDg28資訊網——每日最新資訊28at.com

和資源池隔離的方法不同,Sentinel 通過限制資源并發線程的數量,來減少不穩定資源對其它資源的影響。這樣不但沒有線程切換的損耗,也不需要您預先分配線程池的大小。當某個資源出現不穩定的情況下,例如響應時間變長,對資源的直接影響就是會造成線程數的逐步堆積。當線程數在特定資源上堆積到一定的數量之后,對該資源的新請求就會被拒絕。堆積的線程完成任務后才開始繼續接收請求。qDg28資訊網——每日最新資訊28at.com

2.通過響應時間對資源進行降級qDg28資訊網——每日最新資訊28at.com

除了對并發線程數進行控制以外,Sentinel 還可以通過響應時間來快速降級不穩定的資源。當依賴的資源出現響應時間過長后,所有對該資qDg28資訊網——每日最新資訊28at.com

系統負載保護

Sentinel 同時提供系統維度的自適應保護能力。防止雪崩,是系統防護中重要的一環。當系統負載較高的時候,如果還持續讓請求進入,可能會導致系統崩潰,無法響應。在集群環境下,網絡負載均衡會把本應這臺機器承載的流量轉發到其它的機器上去。如果這個時候其它的機器也處在一個邊緣狀態的時候,這個增加的流量就會導致這臺機器也崩潰,最后導致整個集群不可用。qDg28資訊網——每日最新資訊28at.com

針對這個情況,Sentinel 提供了對應的保護機制,讓系統的入口流量和系統的負載達到一個平衡,保證系統在能力范圍之內處理最多的請求。qDg28資訊網——每日最新資訊28at.com

2.3. Sentinel 是如何工作的

Sentinel 的主要工作機制如下:qDg28資訊網——每日最新資訊28at.com

  • 對主流框架提供適配或者顯示的 API,來定義需要保護的資源,并提供設施對資源進行實時統計和調用鏈路分析。
  • 根據預設的規則,結合對資源的實時統計信息,對流量進行控制。同時,Sentinel 提供開放的接口,方便您定義及改變規則。
  • Sentinel 提供實時的監控系統,方便您快速了解目前系統的狀態。

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