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Sentinel流量控制与熔断降级

cheniy2025/9/17大约 17 分钟Spring Cloud微服务SentinelSpring Cloud Alibaba流量控制熔断降级

Sentinel流量控制与熔断降级

前置知识

在开始本教程之前，建议您具备以下基础知识：

  • 已完成Sentinel基础入门的学习
  • 了解Spring Cloud基本概念
  • 熟悉微服务架构中的常见问题

流量控制（Flow Control）

流量控制是Sentinel的核心功能之一，它以流量为切入点，通过监控应用流量的QPS（每秒查询率）或并发线程数等指标，保证系统在高水位流量时仍可以保持稳定。

流量控制的基本概念

在Sentinel中，流量控制主要有以下几个核心概念：

  1. 资源：可以是Java应用程序中的任何内容，例如，由应用程序提供的服务，或由应用程序调用的其它应用提供的服务，甚至可以是一段代码。

  2. 规则：围绕资源的实时状态设定的规则，可以包括流量控制规则、熔断降级规则以及系统保护规则。

  3. 控制行为：当达到阈值时，需要执行的操作，例如直接拒绝、排队等待、预热等。

流量控制规则

流量控制规则（FlowRule）包含以下属性：

属性说明默认值
resource资源名，资源名是限流规则的作用对象
count限流阈值
grade限流阈值类型，QPS模式（1）或线程数模式（0）QPS模式
limitApp流控针对的调用来源default
strategy调用关系限流策略：直接（0）、链路（1）、关联（2）直接
controlBehavior流控效果：直接拒绝（0）、Warm Up（1）、匀速排队（2）直接拒绝
clusterMode是否集群限流false

流量控制模式

1. QPS流量控制

QPS（Queries Per Second）即每秒查询率，是一台服务器每秒能够响应的查询次数。当QPS超过设定的阈值时，新的请求会被拒绝。

QPS（Queries Per Second）即每秒查询率，是一台服务器每秒能够响应的查询次数。当QPS超过设定的阈值时，新的请求会被拒绝。可以通过rule.setGrade(RuleConstant.FLOW_GRADE_QPS);和rule.setCount(20);来设置QPS限流。

2. 线程数流量控制

线程数限流用于保护业务线程数不被耗尽。当同时调用该资源的线程数超过阈值时，新的请求会被拒绝。可以通过rule.setGrade(RuleConstant.FLOW_GRADE_THREAD);和rule.setCount(10);来设置线程数限流。

流量控制策略

1. 直接拒绝（默认）

当QPS超过阈值时，新的请求会被立即拒绝，抛出FlowException异常。这种方式适用于大部分场景，通过rule.setControlBehavior(RuleConstant.CONTROL_BEHAVIOR_DEFAULT);设置。

2. Warm Up（预热）

预热模式（Warm Up）也叫冷启动，适用于系统长期处于低水位的情况，当流量突然增加时，直接把系统拉升到高水位可能瞬间把系统压垮。通过"冷启动"，让通过的流量缓慢增加，在一定时间内逐渐增加到阈值上限，给冷系统一个预热的时间，避免冷系统被压垮。通过rule.setControlBehavior(RuleConstant.CONTROL_BEHAVIOR_WARM_UP);和rule.setWarmUpPeriodSec(10);设置。

3. 匀速排队

匀速排队（Rate Limiter）模式会严格控制请求通过的间隔时间，也即是让请求以均匀的速度通过，对应的是漏桶算法。这种方式主要用于处理间隔性突发的流量，例如消息队列。通过rule.setControlBehavior(RuleConstant.CONTROL_BEHAVIOR_RATE_LIMITER);和rule.setMaxQueueingTimeMs(500);设置。

调用关系流量控制

调用关系包括调用方、被调用方；一个方法又可能会调用其它方法，形成一个调用链路。Sentinel支持以下几种调用关系的流量控制：

1. 根据调用方限流

limitApp属性用于根据调用方进行流量控制。若限流规则未配置调用方（default），则该限流规则对接口的所有调用方生效。若限制了调用方，则限流规则仅对指定调用方生效。

// 限制调用方为appA的请求
rule.setLimitApp("appA");

2. 根据调用链路入口限流

strategy属性为RuleConstant.STRATEGY_CHAIN时，表示该规则对从指定入口进入的请求生效。

// 设置链路限流策略
rule.setStrategy(RuleConstant.STRATEGY_CHAIN);
// 设置入口资源
rule.setRefResource("entryResource");

3. 关联流量限流

关联流量限流指的是，当关联的资源达到阈值时，就限流自己。

// 设置关联流量限流策略
rule.setStrategy(RuleConstant.STRATEGY_RELATE);
// 设置关联资源
rule.setRefResource("relatedResource");

实战：配置流量控制规则

下面我们通过一个实际的例子来演示如何配置流量控制规则。

1. 创建一个简单的Controller

FlowController完整代码

通过FlowController，我们可以创建两个接口：/flow/qps/{count}用于演示QPS限流，/flow/thread/{count}用于演示线程数限流。这两个接口都使用了@SentinelResource注解，并指定了blockHandler方法来处理限流异常。


#### 2. 通过代码配置流量控制规则

::: details FlowRuleConfig完整代码
通过`FlowRuleConfig`，我们可以通过代码配置QPS和线程数模式的流控规则。例如，为`flowQps`资源设置每秒5个请求的QPS限流，为`flowThread`资源设置最多3个线程同时执行的线程数限流。
:::

3. 通过Sentinel控制台配置流量控制规则

除了通过代码配置，我们还可以通过Sentinel控制台来配置流量控制规则：

  1. 启动应用程序
  2. 访问http://localhost:8080/flow/qps/1和http://localhost:8080/flow/thread/1产生流量
  3. 登录Sentinel控制台，在左侧菜单选择"流控规则"
  4. 点击"新增流控规则"按钮
  5. 填写规则信息，如资源名称、阈值类型、阈值等
  6. 点击"新增"按钮保存规则

流量控制最佳实践

  1. 根据业务场景选择合适的流控模式：QPS模式适用于大部分场景，而线程数模式适用于调用外部依赖比较慢的场景。

  2. 合理设置阈值：阈值设置过低会导致正常流量被拒绝，阈值设置过高则起不到保护作用。可以通过压测确定系统的承载能力，然后设置合适的阈值。

  3. 使用Warm Up预热模式：对于长期处于低水位的系统，当流量突然增加时，使用预热模式可以避免系统被瞬间压垮。

  4. 使用匀速排队模式处理突发流量：对于间隔性突发的流量，使用匀速排队模式可以让请求以均匀的速度通过，避免系统负载过高。

  5. 根据调用关系进行精细化流控：通过设置调用方、入口资源或关联资源，可以实现更精细化的流量控制。

熔断降级（Circuit Breaking）

熔断降级是Sentinel的另一个核心功能，它通过监控应用中的异常情况，当达到指定的阈值时，对服务进行熔断，防止应用被瞬时的高并发流量或不稳定的后端服务拖垮。

熔断降级的基本概念

熔断降级主要有以下几个核心概念：

  1. 熔断：当检测到调用链路中某个资源出现不稳定的表现，例如请求响应时间长或异常比例高时，暂时切断对该资源的调用。

  2. 降级：当系统负载较高时，暂时将一些非核心服务降级，以保证核心服务的正常运行。

  3. 恢复：当资源恢复正常后，熔断器会自动恢复，恢复对该资源的调用。

熔断降级规则

熔断降级规则（DegradeRule）包含以下属性：

属性说明默认值
resource资源名，资源名是熔断规则的作用对象
grade熔断策略，支持慢调用比例/异常比例/异常数策略慢调用比例
count慢调用比例模式下为慢调用临界RT（超出该值计为慢调用）；异常比例/异常数模式下为对应的阈值
timeWindow熔断时长，单位为秒
minRequestAmount熔断触发的最小请求数，请求数小于该值时即使异常比率超出阈值也不会熔断5
statIntervalMs统计时长（单位为ms），如60*1000代表分钟级1000 ms
slowRatioThreshold慢调用比例阈值，仅慢调用比例模式有效

熔断策略

1. 慢调用比例 (SLOW_REQUEST_RATIO)

慢调用比例策略用于检测慢调用比例。当资源的响应时间超过设定的阈值（count）之后，资源进入准降级状态。如果接下来1秒内进入资源的请求数大于等于设置的最小请求数（minRequestAmount），并且慢调用的比例大于阈值，则接下来的熔断时长（timeWindow）内，对这个资源的调用都会自动熔断。可以通过设置rule.setGrade(RuleConstant.DEGRADE_GRADE_RT);、rule.setCount(200);、rule.setSlowRatioThreshold(0.5);、rule.setTimeWindow(10);、rule.setMinRequestAmount(5);和rule.setStatIntervalMs(1000);来配置。

2. 异常比例 (ERROR_RATIO)

异常比例策略用于检测异常比例。当资源的异常比例超过阈值后，资源进入降级状态。可以通过设置rule.setGrade(RuleConstant.DEGRADE_GRADE_EXCEPTION_RATIO);、rule.setCount(0.5);、rule.setTimeWindow(10);、rule.setMinRequestAmount(5);和rule.setStatIntervalMs(1000);来配置。

3. 异常数 (ERROR_COUNT)

异常数策略用于检测异常数。当资源近1分钟的异常数目超过阈值之后，资源进入降级状态。可以通过设置rule.setGrade(RuleConstant.DEGRADE_GRADE_EXCEPTION_COUNT);、rule.setCount(5);、rule.setTimeWindow(10);、rule.setMinRequestAmount(5);和rule.setStatIntervalMs(60 * 1000);来配置。

实战：配置熔断降级规则

下面我们通过一个实际的例子来演示如何配置熔断降级规则。

1. 创建一个简单的Controller

DegradeController完整代码

通过DegradeController，我们可以创建两个接口：/degrade/slow/{timeout}用于演示慢调用比例熔断，/degrade/error/{flag}用于演示异常比例熔断。这两个接口都使用了@SentinelResource注解，并指定了blockHandler方法来处理熔断异常。


#### 2. 通过代码配置熔断降级规则

::: details DegradeRuleConfig完整代码
通过`DegradeRuleConfig`，我们可以通过代码配置慢调用比例和异常比例的熔断规则。例如，为`degradeSlow`资源设置慢调用临界值100ms和50%的慢调用比例阈值，为`degradeError`资源设置50%的异常比例阈值。
:::

3. 通过Sentinel控制台配置熔断降级规则

除了通过代码配置，我们还可以通过Sentinel控制台来配置熔断降级规则：

  1. 启动应用程序
  2. 访问http://localhost:8080/degrade/slow/200和http://localhost:8080/degrade/error/true产生流量
  3. 登录Sentinel控制台，在左侧菜单选择"熔断规则"
  4. 点击"新增熔断规则"按钮
  5. 填写规则信息，如资源名称、熔断策略、阈值等
  6. 点击"新增"按钮保存规则

熔断降级最佳实践

  1. 根据业务场景选择合适的熔断策略：慢调用比例适用于调用时间敏感的场景，异常比例/异常数适用于调用稳定性要求高的场景。

  2. 合理设置阈值和熔断时长：阈值设置过低会导致正常流量被熔断，阈值设置过高则起不到保护作用。熔断时长设置过短可能导致系统还未恢复就重新接收请求，熔断时长设置过长则会影响用户体验。

  3. 设置合适的最小请求数：最小请求数设置过低可能导致少量异常就触发熔断，最小请求数设置过高则可能导致熔断不及时。

  4. 提供降级后的备选方案：当服务被熔断后，应该提供一个备选方案，例如返回缓存数据、默认值或友好的错误提示。

  5. 监控熔断情况：通过Sentinel控制台或监控系统监控熔断情况，及时发现并解决问题。

系统自适应保护

系统自适应保护从整体维度对应用入口流量进行控制，结合应用的Load、总体平均RT、入口QPS和线程数等几个维度的监控指标，让系统的入口流量和系统的负载达到一个平衡，让系统尽可能跑在最大吞吐量的同时保证系统整体的稳定性。

系统规则

系统规则（SystemRule）包含以下属性：

属性说明默认值
highestSystemLoadLoad阈值，仅对Linux/Unix-like机器生效-1 (不生效)
avgRt所有入口流量的平均响应时间-1 (不生效)
maxThread入口流量的最大并发数-1 (不生效)
qps所有入口资源的QPS-1 (不生效)
highestCpuUsageCPU使用率阈值，取值范围[0.0, 1.0]-1 (不生效)

配置系统规则

可以通过设置rule.setQps(500);、rule.setMaxThread(100);、rule.setAvgRt(100);、rule.setHighestSystemLoad(3.0);和rule.setHighestCpuUsage(0.8);来配置系统规则。

热点参数限流

热点参数限流是一种更细粒度的流量控制，它允许我们针对某个热点参数进行限流，例如针对某个用户ID、商品ID等进行限流。

热点参数规则

热点参数规则（ParamFlowRule）包含以下属性：

属性说明默认值
resource资源名，资源名是热点参数规则的作用对象
count限流阈值
grade限流阈值类型，QPS模式（1）或线程数模式（0）QPS模式
durationInSec统计窗口时间长度（单位为秒）1s
controlBehavior流控效果（支持快速失败和匀速排队模式）快速失败
maxQueueingTimeMs最大排队等待时间（仅在匀速排队模式生效）0ms
paramIdx热点参数的索引，从0开始
paramFlowItemList参数例外项，可以针对指定的参数值单独设置限流阈值null
clusterMode是否集群限流false

配置热点参数规则

可以通过设置rule.setParamIdx(0);、rule.setCount(5);以及ParamFlowItem来设置参数例外项，例如针对参数值为100的请求，设置限流阈值为10。

实战：配置热点参数规则

下面我们通过一个实际的例子来演示如何配置热点参数规则。

1. 创建一个简单的Controller

ParamFlowController完整代码

通过ParamFlowController，我们可以创建一个接口/param/{id}用于演示热点参数限流。该接口使用了@SentinelResource注解，并指定了blockHandler方法来处理限流异常。


#### 2. 通过代码配置热点参数规则

::: details ParamFlowRuleConfig完整代码
通过`ParamFlowRuleConfig`，我们可以通过代码配置热点参数限流规则。例如，为`paramFlow`资源设置热点参数索引为0，限流阈值为5，并针对参数值为100的请求设置例外项，限流阈值为10。
:::

@SentinelResource注解详解

@SentinelResource注解是Sentinel提供的最重要的注解之一，它用于定义资源，并提供了丰富的配置项来处理各种异常情况。

@SentinelResource注解的属性

属性说明默认值
value资源名称必填项
entryTypeentry类型，标记流量的方向EntryType.OUT
blockHandler处理BlockException的函数名称空
blockHandlerClassblockHandler函数所在的类空
fallback处理所有异常的函数名称空
fallbackClassfallback函数所在的类空
defaultFallback默认的fallback函数名称空
exceptionsToTrace需要trace的异常类型Throwable.class
exceptionsToIgnore需要忽略的异常类型空

blockHandler与fallback的区别

  • blockHandler：只处理BlockException异常，也就是由Sentinel的流控、熔断、系统保护等规则触发的异常。
  • fallback：处理所有类型的异常，包括业务异常和BlockException。

使用示例

@SentinelResource使用示例

@SentinelResource注解可以配置value（资源名称）、blockHandler（处理BlockException的方法）、fallback（处理所有异常的方法）等属性。例如，可以定义一个资源resourceName，并为其指定blockHandlerMethod和fallbackMethod来处理不同类型的异常。


### 注意事项

1. **blockHandler和fallback方法的参数和返回值**：必须与原方法一致，最后加一个BlockException或Throwable参数。
2. **blockHandlerClass和fallbackClass**：当blockHandler或fallback方法不在同一个类中时，需要指定这两个属性，并且对应的方法必须是static的。
3. **exceptionsToIgnore**：指定哪些异常类型不触发fallback。
4. **defaultFallback**：默认的fallback方法，当未指定fallback时使用。该方法不需要参数，只需要一个Throwable参数即可。

## 实战案例：电商商品服务

下面我们通过一个电商商品服务的例子来综合演示Sentinel的流量控制、熔断降级和热点参数限流功能。

### 项目结构

src/main/java/com/example/sentinel/
├── SentinelDemoApplication.java
├── config/
│ ├── SentinelConfig.java
│ ├── FlowRuleConfig.java
│ ├── DegradeRuleConfig.java
│ └── ParamFlowRuleConfig.java
├── controller/
│ └── ProductController.java
├── service/
│ ├── ProductService.java
│ └── InventoryService.java
└── model/
└── Product.java


### 模型类

`Product`模型类包含`id`、`name`、`price`和`stock`等字段，用于表示产品信息。

### 服务类

::: details ProductService完整代码

ProductService提供了getProducts、getProductById和decreaseStock等核心业务方法，并使用@SentinelResource注解为这些方法配置了流量控制和熔断降级规则，包括blockHandler和fallback方法来处理限流和异常情况。

:::

InventoryService提供了getInventory方法用于查询产品库存，同样使用了@SentinelResource注解进行保护，并定义了blockHandler和fallback方法。


### 控制器

::: details ProductController完整代码
`ProductController`作为RESTful接口层，提供了`getProduct`、`deductStock`、`listProducts`和`getInventory`等接口，分别调用`ProductService`和`InventoryService`中的方法来处理业务逻辑。这些接口是Sentinel流量控制和熔断降级规则的入口。

:::

配置类

SentinelConfig完整代码

SentinelConfig类通过@Bean注解注册SentinelResourceAspect，以启用@SentinelResource注解的AOP功能，从而实现对被注解方法的流量控制和熔断降级。


::: details 流量控制规则配置

FlowRuleConfig类通过@PostConstruct方法初始化并加载流量控制规则。例如，为getProduct资源设置QPS阈值为10，为deductStock资源设置QPS阈值为5，为listProducts资源设置QPS阈值为20，为getInventory资源设置QPS阈值为15。

:::

::: details 熔断降级规则配置
`DegradeRuleConfig`类通过`@PostConstruct`方法初始化并加载熔断降级规则。例如，为`getProduct`资源设置响应时间（RT）阈值，为`deductStock`资源设置异常比例阈值，为`getInventory`资源设置异常数阈值，并都配置了熔断时长和最小请求数.
:::

::: details 热点参数规则配置
`ParamFlowRuleConfig`类通过`@PostConstruct`方法初始化并加载热点参数限流规则。例如，为`getProductById`资源设置参数索引为0，默认QPS阈值为10，并为参数值`"100"`设置例外，QPS阈值为1。同时，为`decreaseStock`资源设置参数索引为0，默认QPS阈值为5。
:::

### 应用配置

::: details application.yml完整配置
```yaml
server:
  port: 8081

spring:
  application:
    name: sentinel-product-service
  cloud:
    sentinel:
      transport:
        dashboard: localhost:8080
      eager: true

management:
  endpoints:
    web:
      exposure:
        include: '*'

:::


### 测试应用

1. 启动Sentinel控制台
2. 启动应用程序
3. 使用以下命令测试API：

```bash
# 获取所有商品
curl "http://localhost:8081/products"

# 获取指定商品
curl "http://localhost:8081/products/1"

# 获取VIP商品（热点参数限流）
curl "http://localhost:8081/products/100"

# 减少库存
curl -X POST "http://localhost:8081/products/1/stock/decrease?count=1"
  1. 登录Sentinel控制台，查看流控规则、熔断规则和热点参数规则的效果

常见问题

注意事项

  1. 规则持久化：默认情况下，规则存储在内存中，应用重启后会丢失，建议配置规则持久化
  2. @SentinelResource注解不生效：确保已经配置了SentinelResourceAspect的Bean
  3. 热点参数限流不生效：确保引入了sentinel-parameter-flow-control依赖
1. 如何解决流控规则不生效的问题？

可能的原因和解决方案：

  1. 检查资源名称是否正确
  2. 确保应用有足够的流量触发Sentinel的初始化
  3. 检查规则是否正确配置
  4. 检查应用日志中是否有Sentinel相关的错误信息
2. 如何解决热点参数限流不生效的问题？

可能的原因和解决方案：

  1. 确保引入了sentinel-parameter-flow-control依赖
  2. 检查热点参数的索引是否正确
  3. 确保使用了@SentinelResource注解
  4. 检查应用日志中是否有Sentinel相关的错误信息

总结

本文深入讲解了Sentinel的流量控制和熔断降级功能，包括各种策略和实战案例。通过Sentinel，我们可以实现精细化的流量控制、熔断降级和热点参数限流，保障微服务的稳定性。

在下一篇文章中，我们将探讨Sentinel的高级特性和最佳实践，包括规则持久化、集群流量控制、网关限流等内容，敬请期待！

下一步学习

  • 学习Sentinel的规则持久化
  • 了解Sentinel的集群流量控制
  • 探索Sentinel的网关限流
  • 掌握Sentinel的最佳实践
最近更新
贡献者: cheniy