Sentinel滑動(dòng)窗口前言

Sentinel 是一個(gè)開(kāi)源的高可用性、高擴(kuò)展性的實(shí)時(shí)流量控制框架，它可以用于保護(hù)服務(wù)穩(wěn)定性，防止系統(tǒng)因?yàn)榱髁窟^(guò)大而崩潰。今天我們所介紹的，是滑動(dòng)窗口，它是 Sentinel 實(shí)現(xiàn)限流和降級(jí)的重要組件之一。

Sentinel滑動(dòng)窗口原理

滑動(dòng)窗口通常由一個(gè)固定大小的時(shí)間窗口和一個(gè)可滑動(dòng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組成，例如隊(duì)列或滑動(dòng)塊。在 Sentinel 中，滑動(dòng)窗口被分為計(jì)數(shù)器類(lèi)型和預(yù)算類(lèi)型：

計(jì)數(shù)器滑動(dòng)窗口：計(jì)數(shù)器滑動(dòng)窗口維護(hù)一個(gè)周期內(nèi)請(qǐng)求的總數(shù)，當(dāng)周期結(jié)束后，滑動(dòng)窗口會(huì)被清空，開(kāi)始下一個(gè)周期的計(jì)數(shù)。在 Sentinel 中，計(jì)數(shù)器滑動(dòng)窗口通過(guò) AtomicLong 數(shù)組實(shí)現(xiàn)，數(shù)組的長(zhǎng)度代表時(shí)間窗口的大小，每個(gè)元素代表該時(shí)間片保存的請(qǐng)求次數(shù)。

預(yù)算滑動(dòng)窗口：預(yù)算滑動(dòng)窗口維護(hù)周期內(nèi)預(yù)算資源的使用情況，以便根據(jù)實(shí)際資源需要進(jìn)行限流或降級(jí)。預(yù)算類(lèi)型的滑動(dòng)窗口可以設(shè)置閾值，并支持動(dòng)態(tài)調(diào)整。在 Sentinel 中，預(yù)算滑動(dòng)窗口通常用于 CPU 使用率、線(xiàn)程池等容量資源的控制。

除此之外，Sentinel 還提供了基于單機(jī)、集群和分布式三種模式的滑動(dòng)窗口實(shí)現(xiàn)。其中，單機(jī)模式下將使用本地內(nèi)存來(lái)維護(hù)滑動(dòng)窗口數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；集群模式下，各節(jié)點(diǎn)會(huì)通過(guò)多播或 Redis 等方式共享相同的計(jì)數(shù)器數(shù)據(jù)；分布式模式下，則允許多個(gè)服務(wù)節(jié)點(diǎn)公用同一組滑動(dòng)窗口數(shù)據(jù)。

在使用 Sentinel 進(jìn)行限流和降級(jí)時(shí)，用戶(hù)可以通過(guò)配置規(guī)則來(lái)指定需要監(jiān)控的目標(biāo)資源，并設(shè)置相應(yīng)的閾值和處理策略。例如，在限流場(chǎng)景下，用戶(hù)可以設(shè)置最大 QPS，并指定超過(guò)該閾值的請(qǐng)求將會(huì)被丟棄或返回特定的錯(cuò)誤碼。在降級(jí)場(chǎng)景下，用戶(hù)可以設(shè)置響應(yīng)時(shí)間、異常比例等閾值，并指定相應(yīng)的降級(jí)策略，例如返回默認(rèn)值或者直接拋出異常。

如何在項(xiàng)目中使用滑動(dòng)窗口

以實(shí)際的項(xiàng)目為例子，我們有一個(gè)服務(wù)用于提供用戶(hù)信息查詢(xún)接口，每秒鐘最多只能處理 10 次查詢(xún)請(qǐng)求，并且如果連續(xù) 5 秒內(nèi)的請(qǐng)求次數(shù)超過(guò) 50 次，則觸發(fā)限流或降級(jí)操作。

在 Sentinel 中，我們首先需要定義一個(gè) FlowRule 數(shù)組用于配置針對(duì)該服務(wù)的限流規(guī)則，在這塊項(xiàng)目例子中，它們是每秒鐘限流到 10 個(gè)請(qǐng)求和 5 秒內(nèi)超過(guò) 50 次請(qǐng)求兩種限制：

FlowRule rule1 = new FlowRule();
rule1.setResource("queryUser");
rule1.setCount(10);
rule1.setGrade(RuleConstant.FLOW_GRADE_QPS);
FlowRule rule2 = new FlowRule();
rule2.setResource("queryUser");
rule2.setCount(50);
rule2.setGrade(RuleConstant.FLOW_GRADE_QPS);
rule2.setStrategy(RuleConstant.STRATEGY_CHAIN);
rule2.setControlBehavior(RuleConstant.CONTROL_BEHAVIOR_WARM_UP);

我們先對(duì)以上代碼進(jìn)行解釋?zhuān)?ldquo;queryUser” 代表資源名稱(chēng)，這個(gè)可以自己定義，然后設(shè)置了resource、count、grade以及對(duì)于第二個(gè)規(guī)則還增加了三個(gè)屬性stratety, controlBehavior和controlBehavior。其中 count 表示限流閾值，即每秒鐘最多可以處理多少個(gè)請(qǐng)求；grade 表示限流模式，QPS（每秒鐘最多允許通過(guò)的請(qǐng)求數(shù)量）；strategy 表示限流策略；controlBehavior 表示流量控制的行為。

接下來(lái)，我們需要通過(guò)執(zhí)行如下代碼初始化 Sentinel：

List<FlowRule> rules = new ArrayList<>();
rules.add(rule1);
rules.add(rule2);
FlowRuleManager.loadRules(rules);

我們這里定義了一個(gè) FlowRule 數(shù)組，將前面定義好的兩個(gè)規(guī)則加入到列表中，然后通過(guò) FlowRuleManager.loadRules() 方法加載這些規(guī)則。

現(xiàn)在，我們可以在查詢(xún)用戶(hù)信息的方法上增加 @SentinelResource 注解，并在該注解中設(shè)置 blockHandler 和 fallback 屬性來(lái)處理限流和降級(jí)異常：

@SentinelResource(value = "queryUser", blockHandler = "queryUserBlockHandler",
    fallback = "queryUserFallback")
public UserInfo queryUser(String userId) {
    // 查找用戶(hù)信息的實(shí)現(xiàn)
}
// 限流/降級(jí)處理函數(shù)
public UserInfo queryUserBlockHandler(String userId, BlockException ex) {
    // 返回具體的錯(cuò)誤信息
}
// 降級(jí)處理
public UserInfo queryUserFallback(String userId, Throwable ex) {
    // 返回降級(jí)后的響應(yīng)
}

以上代碼中我們定義了一個(gè)名為“queryUser”的資源，它被 @SentinelResource 注解所修飾，blockHandler 屬性表示當(dāng)該服務(wù)觸發(fā)限流或降級(jí)時(shí)調(diào)用的函數(shù)，fallback 屬性表示服務(wù)出現(xiàn)異常時(shí)的回退函數(shù)。

最后，我們可以通過(guò)對(duì)定時(shí)任務(wù)進(jìn)行調(diào)度，模擬10秒內(nèi)對(duì)同一個(gè) API 請(qǐng)求用戶(hù)數(shù)據(jù)的場(chǎng)景，例如代碼如下：

public class QueryUserTask implements Runnable {
    private static final Random random = new Random();
    @Override
    public void run() {
        // 模擬 10 秒內(nèi)對(duì)同一個(gè) API 請(qǐng)求用戶(hù)數(shù)據(jù)
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            String userId = "user-" + (i % 5);
            queryUser(userId);
            try {
                Thread.sleep(random.nextInt(500));
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

我們可以在 QueryUserTask 內(nèi)部實(shí)現(xiàn)每隔一秒獲取一次用戶(hù)信息，檢測(cè)系統(tǒng)是否觸發(fā)限流或降級(jí)保護(hù)。如果觸發(fā)了規(guī)則中配置的限流規(guī)則，那么 Sentinel 將執(zhí)行相應(yīng)的措施進(jìn)行處理。

好了，本篇文章就先分享到這里了，后續(xù)將會(huì)繼續(xù)介紹sentinel詳細(xì)的其他方面的知識(shí)。

到此這篇關(guān)于使用Sentinel滑動(dòng)窗口實(shí)現(xiàn)限流和降級(jí)的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Sentinel限流和降級(jí)內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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