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微服务组件Sentinel （Hystrix）详细分析

2022-07-03 01:53:00 【kjshuan】

1 微服务组件Sentinel （Hystrix）

1、分布式系统遇到的问题

什么是缓存雪崩、击穿、穿透？

如何解决它们

redis

缓存雪崩 
指缓存中数据大批量到过期时间，而查询数据量巨大，请求都直接访问数据库，引起数据库压力过大甚至down机。

于大量数据同时过期造成的，对于这个原因，可通过均匀设置过期时间解决，即让过期时间相对离散一点。如采用一个较大固定值+一个较小的随机值，5小时+0到1800秒酱紫。

Redis 故障宕机也可能引起缓存雪奔。这就需要构造Redis高可用集群啦。



缓存穿透 
：指查询一个一定不存在的数据，由于缓存是不命中时需要从数据库查询，查不到数据则不写入缓存，这将导致这个不存在的数据每次请求都要到数据库去查询，进而给数据库带来压力。

如果是非法请求，我们在API入口，对参数进行校验，过滤非法值。

如果查询数据库为空，我们可以给缓存设置个空值，或者默认值。但是如有有写请求进来的话，需要更新缓存哈，以保证缓存一致性，同时，最后给缓存设置适当的过期时间。（业务上比较常用，简单有效）

使用布隆过滤器快速判断数据是否存在。即一个查询请求过来时，先通过布隆过滤器判断值是否存在，存在才继续往下查。

布隆过滤器原理：它由初始值为0的位图数组和N个哈希函数组成。一个对一个key进行N个hash算法获取N个值，在比特数组中将这N个值散列后设定为1，然后查的时候如果特定的这几个位置都为1，那么布隆过滤器判断该key存在。


缓存击穿
指热点key在某个时间点过期的时候，而恰好在这个时间点对这个Key有大量的并发请求过来，从而大量的请求打到db。

缓存击穿看着有点像，其实它两区别是，缓存雪奔是指数据库压力过大甚至down机，缓存击穿只是大量并发请求到了DB数据库层面。可以认为击穿是缓存雪奔的一个子集吧。有些文章认为它俩区别，是区别在于击穿针对某一热点key缓存，雪奔则是很多key。

1.使用互斥锁方案。缓存失效时，不是立即去加载db数据，而是先使用某些带成功返回的原子操作命令，如(Redis的setnx）去操作，成功的时候，再去加载db数据库数据和设置缓存。否则就去重试获取缓存。

2. “永不过期”，是指没有设置过期时间，但是热点数据快要过期时，异步线程去更新和设置过期时间。

解决方案常见的容错机制：

超时机制

在不做任何处理的情况下，服务提供者不可用会导致消费者请求线程强制等待，而造成系统资源耗尽。加入超时机制，  一旦超时，就释放资源。由于释放资源速度较快，一定程度上可以抑制资源耗尽的问题。

服务限流

隔离

原理：用户的请求将不再直接访问服务，而是通过线程池中的空闲线程来访问服务，如果线程池已满，则会进行降级  处理，用户的请求不会被阻塞，至少可以看到一个执行结果（例如返回友好的提示信息），而不是无休止的等待或者看  到系统崩溃。

信号隔离：
信号隔离也可以用于限制并发访问，防止阻塞扩散, 与线程隔离最大不同在于执行依赖代码的线程依然是请求线程（该线程需要通过信号申请, 如果客户端是可信的且可以快速返回，可以使用信号隔离替换线程隔离,降低开销。信号量的大小可以动态调整, 线程池大小不可以。

服务熔断

远程服务不稳定或网络抖动时暂时关闭，就叫服务熔断。
现实世界的断路器大家肯定都很了解，断路器实时监控电路的情况，如果发现电路电流异常，就会跳闸，从而防止电路  被烧毁。
软件世界的断路器可以这样理解：实时监测应用，如果发现在一定时间内失败次数/失败率达到一定阈值，就“跳闸”，断路  器打开——此时，请求直接返回，而不去调用原本调用的逻辑。跳闸一段时间后（例如10秒），断路器会进入半开状
态，这是一个瞬间态，此时允许一次请求调用该调的逻辑，如果成功，则断路器关闭，应用正常调用；如果调用依然不  成功，断路器继续回到打开状态，过段时间再进入半开状态尝试——通过”跳闸“，应用可以保护自己，而且避免浪费资  源；而通过半开的设计，可实现应用的“自我修复“。
所以，同样的道理，当依赖的服务有大量超时时，在让新的请求去访问根本没有意义，只会无畏的消耗现有资源。比如   我们设置了超时时间为1s,如果短时间内有大量请求在1s内都得不到响应，就意味着这个服务出现了异常，此时就没有必  要再让其他的请求去访问这个依赖了，这个时候就应该使用断路器避免资源浪费。

服务降级

有服务熔断，必然要有服务降级。
所谓降级，就是当某个服务熔断之后，服务将不再被调用，此时客户端可以自己准备一个本地的fallback（回退）回调，  返回一个缺省值。 例如：(备用接口/缓存/mock数据)  。这样做，虽然服务水平下降，但好歹可用，比直接挂掉要强，当然这也要看适合的业务场景。

2 阿里巴巴sentinel

Sentinel快速开始

第一步导入pom依赖

        <dependency>
            <groupId>com.alibaba.csp</groupId>
            <artifactId>sentinel-core</artifactId>
            <version>1.8.1</version>
        </dependency>

第二步配置yml

server:
  port: 12004
spring:
  application:
    name: nacossentinel

第三步配置controller

@RestController
@RequestMapping("/sent-serv")
public class InitCtrl {
    private static final String RESOURCE_NAME_FIND="find";

    @RequestMapping("/find")
    public String find(){

        try {
            //在这里设置一个资源（流量）管理的监听器（名字随便）
            //人话：就是加个监听器
            Entry entry = SphU.entry(RESOURCE_NAME_FIND);
            return "hello , world";
        } catch (BlockException e) {
            return "我被限流了。。。。";
        }catch (Exception e){
            return "我的服务要降级了。。。。";
        }
    }
    //在控制器对象创建时 先创建资源管理监听器的触发规则
    //人话： 触发监听器
    @PostConstruct
    private static void init(){
        ArrayList<FlowRule> rules = new ArrayList<>();
        FlowRule rule = new FlowRule();
        //填放被管理的资源
        rule.setResource(RESOURCE_NAME_FIND);
        //设置流量规则
        rule.setGrade(RuleConstant.FLOW_GRADE_QPS);
        //限制每秒访问次数
        rule.setCount(1);
        rules.add(rule);
        //讲规则集合存放到规则管理器中
        FlowRuleManager.loadRules(rules);
    }
}

第四步启动测试

http://localhost:12004/sent-serv/find

bean的生命周期
实例化  初始化 服务 销毁

导入pom 
spring-core spring-context spring-beans

写一个服务类
public class MyService{
    priavate String name;
}

配置spring.xml
<beans>
    <bean id="ms" class="com.kgc.MyService" init-method="init"></bean>
</beans>

sentinel 实现二（配置切面异常低侵入式）

第一步导入pom依赖

        <dependency>
            <groupId>com.alibaba.csp</groupId>
            <artifactId>sentinel-annotation-aspectj</artifactId>
            <version>1.8.1</version>
        </dependency>

第二步配置config类配置切面支持

@Configuration
public class SentinelConfiguration {
    @Bean
    public SentinelResourceAspect sentinelResourceAspect(){
        return  new SentinelResourceAspect();
    }
}

第三步配置controller

@RestController
@RequestMapping("/sent-serv")
public class InitCtrl {
    private static final String RESOURCE_NAME_FIND="find";

//    @RequestMapping("/find")
//    public String find(){
//
//        try {
//            //在这里设置一个资源（流量）管理的监听器（名字随便）
//            //人话：就是加个监听器
//            Entry entry = SphU.entry(RESOURCE_NAME_FIND);
//            return "hello , world";
//        } catch (BlockException e) {
//            return "我被限流了。。。。";
//        }catch (Exception e){
//            return "我的服务要降级了。。。。";
//        }
//    }
    @RequestMapping("/find")
    @SentinelResource(value = "find",blockHandler = "bkHandler")
    public String find(){
        return "Hello World!";
    }

    //异常处理的方法
    public  String bkHandler(BlockException e){
        return "我又被限流了o(╥﹏╥)o";
    }

    //在控制器对象创建时 先创建资源管理监听器的触发规则
    //人话： 触发监听器
    @PostConstruct
    private static void init(){
        ArrayList<FlowRule> rules = new ArrayList<>();
        FlowRule rule = new FlowRule();
        //填放被管理的资源
        rule.setResource(RESOURCE_NAME_FIND);
        //设置流量规则
        rule.setGrade(RuleConstant.FLOW_GRADE_QPS);
        //限制每秒访问次数
        rule.setCount(2);
        rules.add(rule);
        //讲规则集合存放到规则管理器中
        FlowRuleManager.loadRules(rules);
    }
}

第四步测试