微服务_3.微服务保护

时间：2024-10-08 07:30:01

文章目录

  • 一、微服务雪崩及解决方法
    • 1.1、超时处理
    • 1.2、仓壁模式
    • 1.3、断路器
    • 1.4、限流
  • 二、Sentinel
    • 2.1、流量控制
      • 2.1.1、普通限流
      • 2.1.2、热点参数限流
    • 2.2、线程隔离
    • 2.3、熔断降级
      • 2.3.1、断路器状态机
      • 2.3.2、断路器熔断策略
        • 2.3.2.1、慢调用
        • 2.3.2.2、异常比例，异常数
    • 2.4、授权规则

一、微服务雪崩及解决方法

  微服务中，服务间调用关系错综复杂，一个微服务往往依赖于多个其它微服务。如果有服务提供者发生故障，当前应用的部分业务因为依赖于这些服务提供者，因此也会被阻塞。用户得不到响应，则微服务的这个线程不会释放，于是越来越多的用户请求到来，越来越多的线程会阻塞，微服务支持的线程和并发数有限，请求一直阻塞，会导致服务器资源耗尽，从而导致所有其它服务都不可用，那么当前服务也就不可用了。
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解决雪崩问题的常见方式有四种：

1.1、超时处理

  设定超时时间，请求超过一定时间没有响应就返回错误信息，不会无休止等待。
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1.2、仓壁模式

仓壁模式来源于船舱的设计：
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  船舱都会被隔板分离为多个独立空间，当船体破损时，只会导致部分空间进水，将故障控制在一定范围内，避免整个船体都被淹没。

  与此类似，我们可以限定每个业务能使用的线程数，避免耗尽整个服务器的资源，因此也叫线程隔离。如图，每个业务分配10个线程，服务c的故障导致业务2的资源耗尽，但不会影响业务1，从而不会影响服务A，也就不会引发雪崩。
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1.3、断路器

  由断路器统计业务执行的异常比例，如果超出阈值则会熔断该业务，拦截访问该业务的一切请求。
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  如上图所示，总共有三个请求，两个都失败了，此时认为任务请求失败率过高，需要断开服务A对服务D的请求，于是后续服务A到服务D的请求都会被熔断，如下图：
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1.4、限流

  流量控制：限制业务访问的QPS，避免服务因流量的突增而故障。

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总结：

  • 限流是对服务的保护，避免因瞬间高并发流量而导致服务故障，进而避免雪崩。是一种预防措施。
  • 超时处理、线程隔离、降级熔断是在部分服务故障时，将故障控制在一定范围，避免雪崩。是一种补救措施。

二、Sentinel

  在SpringCloud当中支持多种服务保护技术：Netfix Hystrix、Sentinel、Resilience4。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。Sentinel是阿里巴巴开源的一款微服务流量控制组件。Sentinel 具有以下特征:

  • 丰富的应用场景：Sentinel 承接了阿里巴巴近 10 年的双十一大促流量的核心场景，例如秒杀（即突发流量控制在系统容量可以承受的范围）、消息削峰填谷、集群流量控制、实时熔断下游不可用应用等。
  • 完备的实时监控：Sentinel 同时提供实时的监控功能。您可以在控制台中看到接入应用的单台机器秒级数据，甚至 500 台以下规模的集群的汇总运行情况。
  • 广泛的开源生态：Sentinel 提供开箱即用的与其它开源框架/库的整合模块，例如与 Spring Cloud、Dubbo、gRPC 的整合。您只需要引入相应的依赖并进行简单的配置即可快速地接入 Sentinel。
  • 完善的 SPI 扩展点：Sentinel 提供简单易用、完善的 SPI 扩展接口。您可以通过实现扩展接口来快速地定制逻辑。例如定制规则管理、适配动态数据源等。

2.1、流量控制

2.1.1、普通限流

  当请求进入微服务时，首先会访问DispatcherServlet，然后进入Controller、Service、Mapper，这样的一个调用链就叫做簇点链路。簇点链路中被监控的每一个接口就是一个资源。

  默认情况下sentinel会监控SpringMVC的每一个端点（Endpoint，也就是controller中的方法），因此SpringMVC的每一个端点（Endpoint）就是调用链路中的一个资源。

  例如，我们刚才访问的order-service中的OrderController中的端点：/order/{orderId}，访问Sentinel网址，可以看到下图：

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流控、熔断等都是针对簇点链路中的资源来设置的，因此我们可以点击对应资源后面的按钮来设置规则：

  • 流控：流量控制
  • 降级：降级熔断
  • 热点：热点参数限流，是限流的一种
  • 授权：请求的权限控制

 
点击资源/order/{orderId}后面的流控按钮，就可以弹出表单。在表单中可以填写设置信息，还可以利用压测工具进行测试等。

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  点击图中的高级选项，还可以设置流控模式和流控效果。目前工作中还未接触到微服务保护的内容，这次只做基本记录，知道有这个东西即可。

2.1.2、热点参数限流

  之前的限流是统计访问某个资源的所有请求，判断是否超过QPS阈值。而热点参数限流是分别统计参数值相同的请求，判断是否超过QPS阈值。

 
  限流是一种预防措施，虽然限流可以尽量避免因高并发而引起的服务故障，但服务还会因为其它原因而故障。而要将这些故障控制在一定范围，避免雪崩，就要靠线程隔离（舱壁模式）和熔断降级手段了。

2.2、线程隔离

  线程隔离之前讲到过：调用者在调用服务提供者时，给每个调用的请求分配独立线程池，出现故障时，最多消耗这个线程池内资源，避免把调用者的所有资源耗尽。线程隔离是对客户端（调用方）的保护，需要在调用方 发起远程调用时做线程隔离。

2.3、熔断降级

  熔断降级是解决雪崩问题的重要手段。其思路是由断路器统计服务调用的异常比例或慢请求比例，如果超出阈值则会熔断该服务：即拦截访问该服务的一切请求。而当服务恢复时，断路器会放行访问该服务的请求。

2.3.1、断路器状态机

  断路器控制熔断和放行是通过状态机来完成的。状态机有三个状态，
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状态机包括三个状态：

  • closed：关闭状态，断路器放行所有请求，并开始统计异常比例、慢请求比例。超过阈值则切换到open状态
  • open：打开状态，服务调用被熔断，访问被熔断服务的请求会被拒绝，快速失败，直接走降级逻辑。Open状态5秒后会进入half-open状态
  • half-open：半开状态，放行一次请求，根据执行结果来判断接下来的操作。
    • 请求成功：则切换到closed状态
    • 请求失败：则切换到open状态

2.3.2、断路器熔断策略

断路器熔断策略有三种：慢调用、异常比例、异常数。

2.3.2.1、慢调用

  业务的响应时长（RT）大于指定时长的请求认定为慢调用请求。在指定时间内，如果请求数量超过设定的最小数量，慢调用比例大于设定的阈值，则触发熔断。

例如：

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解读：
  RT超过500ms的调用是慢调用，统计最近10000ms内的请求，如果请求量超过10次，并且慢调用比例不低于0.5，则触发熔断，熔断时长为5秒。然后进入half-open状态，放行一次请求做测试。

2.3.2.2、异常比例，异常数

  统计指定时间内的调用，如果调用次数超过指定请求数，并且出现异常的比例达到设定的比例阈值（或超过指定异常数），则触发熔断。

例如，一个异常比例设置：

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解读：统计最近1000ms内的请求，如果请求量超过10次，并且异常比例不低于0.4，则触发熔断。
 
一个异常数设置：
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解读：统计最近1000ms内的请求，如果请求量超过10次，并且异常比例不低于2次，则触发熔断。

2.4、授权规则

  授权规则可以对调用方的来源做控制，有白名单和黑名单两种方式。前面学习微服务时可以利用网关实现访问控制，但是如果出现“内鬼”，直接泄露微服务信息，外部人员可以绕过网关直接访问微服务，此时就可以利用授权规则来避免。

  • 白名单：来源（origin）在白名单内的调用者允许访问

  • 黑名单：来源（origin）在黑名单内的调用者不允许访问

点击左侧菜单的授权，可以看到授权规则：

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比如：

  我们允许请求从gateway到order-service，不允许浏览器访问order-service，那么白名单中就要填写网关的来源名称（origin）。

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