面试题:1和2都要回答sentinel
1.微服务中,如何应对高并发?
2.在众多微服务中,feign接口远程调用,如果失败了怎么办?如果A服务调用B服务失败了怎么办?
我们微服务当中用了保护微服务的手段,使用了sentinel。如果A服务调用了B服务失败了,可以走服务降级的方法。服务降级的方法是什么呢,我们可以给远程调用的这个方法,准备一个备用的方法。除了这个备用的方法之外,我们还可以设置线程隔离,如果服务A调用服务B出现问题了,阻塞的时间比较长怎么办呢?可以设定让A只准备两个线程,当好多请求过来的时候,只有两个请求去访问B,其余线程的请求,就直接去走服务降级的方法(即备用的方法),把备用方法的结果返回给用户。
降级:当服务A调用服务B失败了,就会调用之前设置好的降级的方法(即调用备用的方法)
线程隔离:当服务A调用服务B时,如果一次有10个请求,但是服务A设置了只能开启两个线程,那其 余8个线程就会去调用降级的方法。
熔断:当服务A调用服务B时,失败到一定次数时或者请求时间过长(慢调用比例到一定数量)或者异常数量到一定比例,会开启熔断,在熔断开启的时候,每一次的请求将直接调用降级的方法。在过一段时间后,熔断会变为半开状态(半开状态下会放开一个请求),如果此时A服务调用B服务(即放开的一个请求)正常,则一直正常下去(熔断状态变为关闭),如果还是不正常,失败或者请求时间过长,就会再次开启熔断状态。
3.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
push模式:控制台将配置规则推送到远程配置中心,例如Nacos。Sentinel客户端监听Nacos,获取配置变更的推送消息,完成本地配置更新。(就是在nacos中把配置规则设置好,每次重启后都会自动会加载nacos中的配置,不需要再重新增加配置规则,实现配置规则持久化)
1.初识Sentinel
1.1.雪崩问题及解决方案
1.1.1.雪崩问题
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。
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:
1.1.2.超时处理
•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
1.1.3.仓壁模式(线程隔离)
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
1.1.4.断路器
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。
1.1.5.限流
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。
1.1.6.总结
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。
1.2.服务保护技术对比
在SpringCloud当中支持多种服务保护技术:
- Netfix Hystrix
- Sentinel
- Resilience4J
- 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 |
2.流量控制
2.1.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
-
2.2.流控模式(三种)
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
关联模式: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。
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。
2.2.3.总结
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
2.3.流控效果(三种)
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(达到限流条件后),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
2.3.3.总结
流控效果有哪些?
- 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
2.4.热点参数限流
sentinel不仅可以针对路径资源进行限流,也可以针对路径上的参数进行限流。
单独把热门商品的线程访问量增加,比如把冷门商品(比如id=2)设置为每秒100的访问量,把热门商品(id=1)设置为每秒1000的访问量。
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。
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
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:
3.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。
线程隔离之前讲到过: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。
3.1.3.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
3.2.线程隔离(舱壁模式)
3.2.1.线程隔离的实现方式
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。
3.2.2.sentinel的线程隔离
用法说明:
在添加限流规则时,可以选择两种阈值类型:
- QPS:就是每秒的请求数,在快速入门中已经演示过
线程数:是该资源能使用用的tomcat线程数的最大值。也就是通过限制线程数量,实现线程隔离(舱壁模式)。
3.2.3.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?
-
3.3.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
慢调用:业务的响应时长(RT)大于指定时长的请求认定为慢调用请求。在指定时间内,如果请求数量超过设定的最小数量,慢调用比例大于设定的阈值,则触发熔断
异常比例或异常数:统计指定时间内的调用,如果调用次数超过指定请求数,并且出现异常的比例达到设定的比例阈值(或超过指定异常数),则触发熔断。
4.授权规则
4.1.授权规则
4.1.1.基本规则
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
4.2.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。
5.规则持久化
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。
push模式:控制台将配置规则推送到远程配置中心,例如Nacos。Sentinel客户端监听Nacos,获取配置变更的推送消息,完成本地配置更新。(就是在nacos中把配置规则设置好,每次重启后都会自动会加载nacos中的配置,不需要再重新增加配置规则,实现配置规则持久化)