SpringCloud Sentinel原理介绍

SpringCloud微服务保护技术一般都是:Hystrix和Sentinle,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，我们对这两种常见技术进行对比:

在种种差异中，我们重点关注加粗标注的部分：

隔离策略：

• 线程池隔离：同上述线程隔离案例，给不同业务分配不同线程池，这种方案可以杜绝雪崩问题；但是因为tomcat之外的线程池开销也使得系统开销增加，频繁的上下文切换将给系统性能带来额外的损失。
• 信号量隔离：不会给业务单独创建线程池（统一使用tomcat一个容器），而是限制每个业务能使用的线程数量。统计当前业务使用的线程数，当达到指定数量后（类似计数器）触发隔离。相较于线程池隔离性差一点。

熔断降级策略

• 慢调用比例/异常比例/异常数：统计调用中慢性能的比例、异常的比例、或异常数量均可触发熔断降级。
• 失败比例：只能根据异常请求比例触发熔断降级策略。

限流：

• 基于QPS/调用链路：基于调用的QPS、调用链路都可以做到限流。
• 有限的控制：没有专门的限流方案，基于线程池隔离做的，线程池有多少线程数就限制到多少。

流量整形：

• 慢调用/排队等待：避免突发流量的暴增而引起系统崩溃，而Hystrix则没有解决方案

控制台：

• Sentinel有较为完善的控制台，界面化操作实时生效，而Hystrix只能查看一下服务状态，不可动态调整。

对比可以发现Hystrix的重点在于隔离、熔断为主的容错机制，而Sentinel的侧重点在于：多样化的流量控制、熔断降级、系统保护、实时监控和控制台。同时基于HyStrix停止维护，加上Sentinel在阿里巴巴经过双十一的高峰流量验证，目前国内主流保护还是选择了后者。因为后续的章节中我们也将借助于Sentinel为大家实践微服务保护相关的知识点。

1. Sentinel基本概念

资源

资源是 Sentinel 的关键概念。它可以是 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。在接下来的文档中，我们都会用资源来描述代码块。

只要通过 Sentinel API 定义的代码，就是资源，能够被 Sentinel 保护起来。大部分情况下，可以使用方法签名，URL，甚至服务名称作为资源名来标示资源。

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。所有规则可以动态实时调整。

2.Sentinel 功能和设计理念

2.1 流量控制

流量控制在网络传输中是一个常用的概念，它用于调整网络包的发送数据。然而，从系统稳定性角度考虑，在处理请求的速度上，也有非常多的讲究。任意时间到来的请求往往是随机不可控的，而系统的处理能力是有限的。我们需要根据系统的处理能力对流量进行控制。Sentinel 作为一个调配器，可以根据需要把随机的请求调整成合适的形状，如下图所示：

流量控制有以下几个角度:

• 资源的调用关系，例如资源的调用链路，资源和资源之间的关系；
• 运行指标，例如 QPS、线程池、系统负载等；
• 控制的效果，例如直接限流、冷启动、排队等。

Sentinel 的设计理念是让您自由选择控制的角度，并进行灵活组合，从而达到想要的效果。

2.2 熔断降级

什么是熔断降级

除了流量控制以外，降低调用链路中的不稳定资源也是 Sentinel 的使命之一。由于调用关系的复杂性，如果调用链路中的某个资源出现了不稳定，最终会导致请求发生堆积。这个问题和 Hystrix 里面描述的问题是一样的。

Sentinel 和 Hystrix 的原则是一致的: 当调用链路中某个资源出现不稳定，例如，表现为 timeout，异常比例升高的时候，则对这个资源的调用进行限制，并让请求快速失败，避免影响到其它的资源，最终产生雪崩的效果。

熔断降级设计理念

在限制的手段上，Sentinel 和 Hystrix 采取了完全不一样的方法。

Hystrix 通过线程池的方式，来对依赖(在我们的概念中对应资源)进行了隔离。这样做的好处是资源和资源之间做到了最彻底的隔离。缺点是除了增加了线程切换的成本，还需要预先给各个资源做线程池大小的分配。

Sentinel 对这个问题采取了两种手段:

• 1.通过并发线程数进行限制

和资源池隔离的方法不同，Sentinel 通过限制资源并发线程的数量，来减少不稳定资源对其它资源的影响。这样不但没有线程切换的损耗，也不需要您预先分配线程池的大小。当某个资源出现不稳定的情况下，例如响应时间变长，对资源的直接影响就是会造成线程数的逐步堆积。当线程数在特定资源上堆积到一定的数量之后，对该资源的新请求就会被拒绝。堆积的线程完成任务后才开始继续接收请求。

• 2.通过响应时间对资源进行降级

除了对并发线程数进行控制以外，Sentinel 还可以通过响应时间来快速降级不稳定的资源。当依赖的资源出现响应时间过长后，所有对该资

系统负载保护

Sentinel 同时提供系统维度的自适应保护能力。防止雪崩，是系统防护中重要的一环。当系统负载较高的时候，如果还持续让请求进入，可能会导致系统崩溃，无法响应。在集群环境下，网络负载均衡会把本应这台机器承载的流量转发到其它的机器上去。如果这个时候其它的机器也处在一个边缘状态的时候，这个增加的流量就会导致这台机器也崩溃，最后导致整个集群不可用。

针对这个情况，Sentinel 提供了对应的保护机制，让系统的入口流量和系统的负载达到一个平衡，保证系统在能力范围之内处理最多的请求。

2.3. Sentinel 是如何工作的

Sentinel 的主要工作机制如下：

• 对主流框架提供适配或者显示的 API，来定义需要保护的资源，并提供设施对资源进行实时统计和调用链路分析。
• 根据预设的规则，结合对资源的实时统计信息，对流量进行控制。同时，Sentinel 提供开放的接口，方便您定义及改变规则。
• Sentinel 提供实时的监控系统，方便您快速了解目前系统的状态。