SpringCloud中Sentinel基础场景和异常处理方式

Sentinel 是一个由 阿里巴巴 开源的分布式系统流量控制组件，专注于为微服务架构提供流量控制、熔断降级、系统负载保护等功能。

它特别适用于高并发、高可用性的分布式系统，能够帮助开发者保护系统免于因流量过载、系统崩溃、依赖不可用等情况而导致的服务不可用。

一、Sentinel 的核心功能

流量控制（Traffic Control）：

• 限流：在服务接口或者资源上进行流量限制，确保系统在高负载情况下不会崩溃。
• QPS（每秒查询数）：对每秒请求数进行限制，超过设定阈值则拒绝请求。
• 并发线程数控制：控制在某个资源上同时处理请求的线程数，避免系统资源被过度消耗。

熔断降级（Circuit Breaker）：

• 当依赖服务出现故障时，Sentinel 可以自动进行熔断处理，防止故障扩展，降低系统负担。
• 根据定义的规则进行降级，比如当请求的失败率超过设定阈值时，自动进行服务降级处理。
• 降级模式：可以配置为流量的百分比降级或者固定的线程数降级。

系统负载保护（System Load Protection）：

• Sentinel 可以通过系统负载（如 CPU、内存、RT 等）来控制流量，确保在资源紧张时不会对系统产生更大的压力。
• 可以根据系统的实时负载状况动态调整请求的流量，保证系统的稳定性。

热点参数限流（Hot Spot Parameter Flow Control）：

• 限流不仅仅可以基于资源来进行，也可以基于请求中的参数来进行。例如，可以限制某些特定参数的请求数量。

监控与报警：

• Sentinel 提供了实时监控能力，可以通过 Web 控制台或者日志进行流量、系统负载、异常等信息的监控。
• 支持与外部监控系统（如 Prometheus、Grafana 等）集成，帮助开发者实时了解系统状态。

集群模式：

• Sentinel 支持集群模式，适用于微服务架构中的多服务间的流量控制。
• 支持将流量控制策略分布到整个集群中，保证整个系统的流量调度和熔断降级的一致性。

二、使用 Sentinel

添加依赖：

在 Spring Boot 项目中集成 Sentinel，首先需要在 pom.xml 中添加相关的依赖：

<dependency>
    <groupId>com.alibaba.csp</groupId>
    <artifactId>sentinel-core</artifactId>
    <version>1.8.3</version>
</dependency>

使用 @SentinelResource 注解：

在方法上使用 @SentinelResource 注解来定义流量控制和熔断降级逻辑：

@SentinelResource(value = "createOrder")
@Override
public Order createOrder(Long productId, Long userId) {
    Product product = getProductFromRemoteWithLoadBalanceAnnotation(productId);

    // 使用 Feign 完成远程调用
    Product product = productFeignClient.getProductById(productId);
    Order order = new Order();
    order.setId(1L);
    
    // 总金额
    order.setTotalAmount(product.getPrice().multiply(new BigDecimal(product.getNum())));
    order.setUserId(userId);
    order.setNickName("zhangsan");
    
    return order;
}

@SentinelResource(value = "createOrder")：为 createOrder 方法添加了 Sentinel 的流量控制和熔断降级功能。这意味着该方法在执行时会受 Sentinel 管控，触发流量控制或熔断时，会执行相应的降级逻辑（如返回默认值或调用备用方法）。

productFeignClient.getProductById(productId)：使用 Feign 远程调用其他服务获取产品信息。productFeignClient 是通过 Feign 客户端定义的接口，能够调用远程服务 getProductById 方法来获取指定 productId 的产品信息。

三、异常处理

其中异常处理流程主要分为三个大类：Web 接口的异常处理，@SentinelResource和 OpenFeign 调用的异常处理。涉及了不同的组件和处理方法:

1. Web 接口中的异常处理

在 Web 接口的异常处理中，主要使用 SentinelWebInterceptor 来拦截和处理请求中的异常。

1.1 SentinelWebInterceptor

• 这是 Sentinel 中用于 Web 接口流量控制的拦截器。当请求的流量超出了预设的阈值（例如 QPS 限制），或者系统出现异常时，Sentinel 会自动触发 BlockException。
• 该拦截器可以捕获限流（流量控制）和降级的异常，并通过 BlockExceptionHandler 进行处理。

1.2 默认 BlockExceptionHandler

• BlockExceptionHandler 是 Sentinel 默认的异常处理器。当发生限流或降级时，会调用默认的 BlockExceptionHandler 进行处理，通常它会返回一个简单的错误响应，提示用户请求被限流或服务降级。
• 处理逻辑通常是返回一个自定义的错误消息，或者直接返回一个 500 或 429 状态码，表明请求被限制。

1.3 自定义 BlockExceptionHandler

• 自定义异常处理器：如果默认的处理方式不符合需求，可以通过实现 BlockExceptionHandler 接口来创建自定义的异常处理逻辑。
• 比如，你可以在自定义异常处理中加入详细的日志记录、告警机制、或者更复杂的错误响应格式。

import com.fasterxml.jackson.databind.ObjectMapper;
import com.alibaba.csp.sentinel.slots.block.BlockException;
import javax.servlet.http.HttpServletRequest;
import javax.servlet.http.HttpServletResponse;
import java.io.PrintWriter;

@Component
public class MyBlockExceptionHandler implements BlockExceptionHandler {

    private ObjectMapper objectMapper = new ObjectMapper();  // 用于将错误信息转换成 JSON 格式

    @Override
    public void handle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response,
                       String resourceName, BlockException e) throws Exception {
        // 获取响应的 PrintWriter 用于向客户端输出响应内容
        PrintWriter writer = response.getWriter();

        // 设置响应的内容类型为 JSON
        response.setContentType("application/json;charset=utf-8");

        // 创建一个自定义的错误信息对象 R，包含错误的代码和消息
        R error = R.error(500, resourceName + " 被Sentinel 限制了, 原因: " + e.getMessage());

        // 使用 ObjectMapper 将错误对象转换为 JSON 字符串
        String json = objectMapper.writeValueAsString(error);

        // 将 JSON 写入响应输出流
        writer.write(json);
    }
}

@Component 注解：

• 该类使用 @Component 注解标记为 Spring Bean，确保 Spring 能扫描到该类并进行自动注册。
• 这个类实现了 BlockExceptionHandler 接口，作为 Sentinel 的自定义异常处理器。

ObjectMapper 实例化：

• ObjectMapper 是 Jackson 库中的一个类，用于将 Java 对象转换为 JSON 字符串。
• 我们在 handle 方法中使用它来将错误信息对象 R 转换为 JSON 格式的字符串。

handle 方法：

• handle 方法会在 BlockException 发生时调用，这是 Sentinel 的异常处理方法。它接收以下参数：
• request：当前请求对象。
• response：当前响应对象，用于输出响应。
• resourceName：触发限制的资源名称（如 API 名称）。
• e：BlockException，是 Sentinel 抛出的异常，表示请求被限流或熔断等原因阻塞。

2. @SentinelResource 注解中的异常(常用于控制器以外的类上)

在使用 @SentinelResource 注解时，我们可以为特定资源配置 流量控制、降级 和 熔断 等处理。

它可以和 blockHandler、fallback 配合使用，确保服务在流量限制或异常发生时进行降级处理。

2.1 SentinelResourceAspect

• SentinelResourceAspect 是 Sentinel 的一个切面，它会在方法执行时处理 流量控制（限流）和 异常降级。
• 当触发 BlockException 时，会自动调用配置好的 blockHandler 方法来处理限流异常；如果发生其他异常（如业务逻辑失败），则会调用 fallback 方法进行降级处理。

2.2 blockHandler

• blockHandler 是 @SentinelResource 注解中的一个参数，用于指定当流量控制（限流）发生时，如何处理该异常。
• 我们通过定义一个处理被阻断逻辑的blockHandler方法并使用注解将其与原始请求方法关联。
• resource标注的资源没有违反规则,则调用真实的业务逻辑去返回真实的数据,如果违反规则被渗透的限制了,则调用block handler指定的方法返回兜底数据,也就是control最终要么得到一个真实数据,要么得到一个兜底数据。

@SentinelResource(value = "createOrder", blockHandler = "createOrderFallback")
@Override
public Order createOrder(Long productId, Long userId) {
    // 使用 Feign 完成远程调用
    Product product = productFeignClient.getProductById(productId);
    Order order = new Order();
    order.setId(1L);

    // 总金额
    order.setTotalAmount(product.getPrice().multiply(new BigDecimal(product.getNum())));
    order.setUserId(userId);
    order.setNickName("zhangsan");
    order.setAddress("西安工业大学");

    // 远程查询商品列表
    order.setProductList(Arrays.asList(product));

    return order;
}

// 降级回调
public Order createOrderFallback(Long productId, Long userId, BlockException e) {
    Order order = new Order();
    order.setId(0L);
    order.setTotalAmount(new BigDecimal("0"));
    order.setUserId(userId);
    order.setNickName("未注册用户");
    order.setAddress("异常信息: " + e.getClass());

    return order;
}

这段代码保证了在请求被限流或发生异常时，能够回退到一个默认的响应，从而避免系统崩溃。具体通过 @SentinelResource 注解、blockHandler 机制实现了流量控制与异常降级处理。在控制后返回一个兜底回调数据。

2.3 fallback

• fallback 是 @SentinelResource 中的另一个参数，用于指定当服务出现异常时（如服务不可用或业务异常），如何进行服务降级处理。
• 降级后的逻辑通常是提供备用数据或简单的错误响应。

最终总结起来,我们的最佳实战用法就是SentinelResource一般标注在非control的这些层,你想要给哪些方法进行保护,你就加上这个注解,一旦违反规则以后,如果业务规定有兜底回调的数据,那么就使用block handler去来指定兜底回调,如果业务没规定有兜底回调,那我们也可以不用任何一种回调机制,直接让异常抛给全局,由项目的spring boot全局异常处理器进行处理。

3. OpenFeign 调用中的异常处理

在 OpenFeign 的调用中，Sentinel 同样提供了流量控制和熔断降级的功能。

3.1 SentinelFeign.builder()

• SentinelFeign.builder() 用于构建 Feign 客户端时集成 Sentinel 的流量控制和熔断功能。当进行 Feign 调用时，Sentinel 会自动为调用方法设置流量控制规则。
• 你可以通过 SentinelFeign.builder() 配置流量控制和降级策略，并为 Feign 方法定义 blockHandler 和 fallback。

3.2 fallback

• 在 Feign 调用中，fallback 用于指定当远程服务不可用或者请求超时时，如何降级。
• 可以为每个 Feign 调用定义 fallback 方法，确保即使远程服务不可用，系统也能提供备用的返回值。

Feign 客户端接口

@FeignClient(value = "service-product", fallback = ProductFeignClientFallback.class) // feign客户端
public interface ProductFeignClient {
    @GetMapping("/product/{id}")
    Product getProductById(@PathVariable("id") Long id);
}

@FeignClient：定义了一个 Feign 客户端接口，value = "service-product" 表示它会向 service-product 服务发起请求，fallback 指定了降级,ProductFeignClientFallback.class，当远程调用失败时会触发该降级方法。

Feign 客户端的降级处理：

@Component
public class ProductFeignClientFallback implements ProductFeignClient {
    @Override
    public Product getProductById(Long id) {
        System.out.println("降级回调....");
        Product product = new Product();
        product.setId(id);
        product.setPrice(new BigDecimal("0"));
        product.setProductName("未知商品");
        product.setNum(0);
        return product;
    }
}

4. Spring Boot 异常处理

4.1 SpringBoot 异常处理

• Sentinel 在 Spring Boot 中的集成也允许我们通过 全局异常处理 来捕获和处理来自 Sentinel 的 BlockException。
• 在 Spring Boot 中，使用 @ControllerAdvice 可以集中处理所有的异常，包括 BlockException。如果请求被限流或服务降级，Spring Boot 会捕获并处理这些异常，保证系统的高可用性

四、fallback 和 blockHandler 的区别

1. fallback：

• 目的：fallback 用于处理 业务异常，例如远程服务不可用、请求超时等。它提供一种备用的处理方式，以保证系统的可用性。
• 触发时机：当方法在正常执行过程中发生异常时（例如 getProductById 方法无法获取远程数据时），fallback 会被调用。
• 使用场景：当服务请求失败时，fallback 会返回一个默认值或一个特定的错误响应。例如，产品查询失败时，返回一个“未知商品”的占位符。

2. blockHandler：

• 目的：blockHandler 用于处理 流量控制相关的异常，例如当系统流量超出预定阈值时，Sentinel 会触发限流或熔断，调用 blockHandler 来处理这些流量控制异常。
• 触发时机：当 流量控制（如限流、降级、熔断）触发时，blockHandler 会被调用，用来处理流量被阻塞的情况。
• 使用场景：当请求被流量控制机制（如限流）阻塞时，blockHandler 会被触发，返回限流信息或适当的降级响应。例如，系统在高并发场景下超过阈值时，blockHandler 会返回“请求过多”的提示。

总结

• fallback 主要是用于业务异常或服务不可用时提供备用逻辑，确保服务在出现故障时仍能返回合适的结果。
• blockHandler 主要是处理流量控制相关的异常（如限流、熔断等），确保系统在流量过大或异常情况下不会崩溃。

以上为个人经验，希望能给大家一个参考，也希望大家多多支持脚本之家。

最新评论