在分布式系统中，随着服务的逐渐增多，稳定性和容错性变得至关重要。为了保证系统的高可用性，限流、熔断、降级等机制成为了开发者必不可少的工具。
Sentinel 作为阿里巴巴开源的一款流量防护组件，为微服务提供了流量控制、熔断降级、系统负载保护、实时监控等功能，广泛应用于 Spring Cloud 和 Dubbo 生态中。

一、核心功能

1.流量控制：

• QPS限流：基于每秒请求数量进行限流。
• 并发线程数限流：限制某个资源的并发访问线程数。
• 阈值类型：包括直接拒绝、排队等待等。

2.熔断降级：

• 响应时间：根据资源的平均响应时间来进行熔断。
• 异常比例：当某个资源的异常比例达到设定阈值时，触发熔断。
• 异常数：基于异常数量来触发熔断。

3.系统保护：

• 根据系统的 Load 系数、CPU、线程数等自动限流，确保系统处于健康状态。

4.热点参数限流：

• 根据请求参数的热点值（如商品 ID）进行流量限制。

5.授权规则：

• 通过控制资源访问权限来保护系统资源的一种规则。

二、Spring Cloud 中集成 Sentinel

在 Spring Cloud 中集成 Sentinel 非常简单，通过 Spring Cloud Alibaba 提供的自动化配置，开发者可以快速在项目中引入 Sentinel 的保护机制。

1. 添加 Maven 依赖

首先，在你的 Spring Cloud 项目的 pom.xml 中添加以下依赖：

<dependency>
    <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
    <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-sentinel</artifactId>
    <version>2.2.5.RELEASE</version>
</dependency>

<dependency>
    <groupId>org.apache.dubbo</groupId>
    <artifactId>dubbo-spring-boot-starter</artifactId>
    <version>2.7.8</version>
</dependency>

<dependency>
    <groupId>com.alibaba.csp</groupId>
    <artifactId>sentinel-dubbo-adapter</artifactId>
    <version>1.8.2</version>
</dependency>

2. 在 application.yml 中配置 Sentinel

配置文件中需要定义与 Sentinel 控制台通信的配置，以及与 Dubbo 相关的基本配置：

spring:
  application:
    name: sentinel-demo
  cloud:
    sentinel:
      transport:
        dashboard: localhost:8080  # Sentinel 控制台地址
        port: 8719  # 服务与 Sentinel 控制台的通信端口
      filter:
        enabled: true  # 开启 Sentinel 对 Spring MVC 的保护，默认为 false
      datasource:
        # 自定义的规则名称，可以配置一种规则或多种规则进行流控管理
        ds1:
          # 从nacos中取相应的配置
          nacos:
            server-addr: localhost:8848  # Nacos 配置中心的地址
            username: xxx # Nacos 配置中心的用户名
            password: xxx # Nacos 配置中心的密码
            namespace: xxx # Nacos 配置中心的命名空间
            dataId: sentinel-rules  # Nacos 配置中心中的配置文件 ID，可以统一使用一套，也可以每个服务单独配置，例如${spring.application.name}-sentinel-rules
            groupId: DEFAULT_GROUP  # 配置文件所属的组
            rule-type: flow  # 规则类型为流量控制规则
            data-type: json  # 配置数据的格式为 JSON
        ds2:
          nacos:
            server-addr: localhost:8848
            username: xxx
            password: xxx
            namespace: xxx
            dataId: degrade-rules   # Nacos 配置中心中的配置文件 ID
            groupId: DEFAULT_GROUP
            rule-type: degrade  # 规则类型为熔断规则
            data-type: json
        ds3:
          nacos:
            server-addr: localhost:8848
            username: xxx
            password: xxx
            namespace: xxx
            dataId: system-rules   # Nacos 配置中心中的配置文件 ID
            groupId: DEFAULT_GROUP
            rule-type: system  # 规则类型为系统规则
            data-type: json

dubbo:
  application:
    name: dubbo-provider
  registry:
    address: zookeeper://localhost:2181  # 注册中心地址，使用 Zookeeper
  protocol:
    name: dubbo  # 协议名称
    port: 20880  # Dubbo 服务端口

三、Dubbo RPC 接口的限流与熔断配置

1. 创建 Dubbo 服务接口及实现类

接下来，创建一个 Dubbo 服务接口和实现类，并使用 @SentinelResource 注解来配置限流和熔断策略。

import com.alibaba.csp.sentinel.annotation.SentinelResource;
import org.apache.dubbo.config.annotation.DubboService;
import com.alibaba.csp.sentinel.slots.block.BlockException;

public interface GreetingService {
    String greet(String name);  // 定义服务接口方法
}

@DubboService  // 声明 Dubbo 服务
public class GreetingServiceImpl implements GreetingService {

    @Override
    @SentinelResource(value = "greet", blockHandler = "handleBlock")
    public String greet(String name) { 
        // 业务逻辑代码，返回问候语
        return "Hello, " + name;
    }

    // 限流或熔断时的处理方法
    public String handleBlock(String name, BlockException ex) {
        // 当触发限流或熔断时，返回的处理信息
        return "Request blocked: " + ex.getClass().getSimpleName();
    }
}

在这个示例中，@SentinelResource 注解的 value 属性指定了资源名称为 greet，并且指定了当限流或熔断时调用的处理方法 handleBlock。

2. 通过 Sentinel 控制台配置限流规则

Sentinel 控制台可以方便地管理和配置流控规则。

• 启动 Sentinel 控制台：下载并启动 Sentinel 控制台 JAR 包。

  java -Dserver.port=8080 -Dcsp.sentinel.dashboard.server=localhost:8080 -jar sentinel-dashboard.jar
  

• 访问控制台并配置规则：登录 Sentinel 控制台，选择你的应用并添加流控规则。

  资源名：greet （与 @SentinelResource 中的 value 值一致）

  限流模式：QPS

  限流阈值：例如设置为 10，表示当 greet 方法的每秒请求超过 10 次时，触发限流。

四、测试限流与熔断效果

1. 启动项目并测试

启动你的 Spring Cloud 项目，使用 Dubbo 客户端进行 RPC 调用。当并发请求超过设定的限流阈值时，将触发限流，客户端将收到 handleBlock 方法返回的信息。

import org.apache.dubbo.config.annotation.DubboReference;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

@RestController
public class GreetingController {

    @DubboReference(version = "1.0.0")
    private GreetingService greetingService;  // 引用 Dubbo 服务

    @GetMapping("/greet")
    public String greet(String name) {
        // 调用 Dubbo 服务的 greet 方法
        return greetingService.greet(name);
    }
}

访问 http://localhost:8080/greet?name=World，当访问频率过高时，应该会收到 Request blocked 的返回信息。

五、Controller 方法的限流与熔断配置

Sentinel 也可以对 Spring Boot 项目中的 Controller 方法进行限流，其使用方式与Dubbo接口限流的方式基本一致。

@RestController
public class TestController {

    @GetMapping("/test")
    @SentinelResource(value = "testResource", blockHandler = "handleBlock")
    public String test() {
        return "Hello Sentinel!";
    }

    public String handleBlock(BlockException ex) {
        return "Request blocked due to flow control";
    }
}

六、通过 Nacos 动态管理限流规则

为了更灵活地管理和调整限流规则，可以通过 Nacos 配置中心实现规则的动态管理。

1.在 Nacos 中创建配置文件

登录 Nacos 控制台，创建一个新的配置文件sentinel-rules，内容如下：

[
  {
    "resource": "greet",  //资源名称
    "limitApp": "default",  // 限制应用，default 表示对所有应用生效
    "grade": 1,  // 限流阈值类型，0表示线程数，1表示QPS
    "count": 10,  // 阈值
    "strategy": 0,  // 流控模式，0表示直接，1表示关联，2表示链路
    "controlBehavior": 0,  // 流控效果，0表示快速失败，1表示Warm Up，2表示排队等待(Warm Up 是指一种流控策略，中文通常翻译为“预热”或“暖备”。具体来说，Warm Up 机制用于在系统在一定时间内逐渐增加流量阈值，而不是立即将流量限制在最大阈值上，以防止系统在刚开始承受高流量时出现负载过大的情况。)
    "warmUpPeriodSec": 10,  // Warm Up 时长，单位为秒
    "maxQueueingTimeMs": 500  // 排队等待最大时长，单位为毫秒
  }
]

2.动态加载规则

配置完成后，Sentinel 会自动从 Nacos 拉取最新的规则并应用到系统中。

七、其他规则类型

Sentinel 提供了五种主要的规则配置：流量控制规则、降级规则、系统规则、热点参数规则和授权规则。每种规则都有其特定的配置项。刚才已经使用过流量控制规则，下面介绍其它四种规则。

降级规则配置（Degrade Rules）

降级规则用于熔断降级，当请求的错误率或响应时间超过设定的阈值时，可以触发降级(所以没有controlBehavior配置)。

基本配置项：

spring:
  cloud:
    sentinel:
      datasource:
        degrade:
          nacos:
            server-addr: localhost:8848
            dataId: degrade-rules
            groupId: DEFAULT_GROUP
            data-type: json
            rule-type: degrade

规则内容（JSON 格式）

[
  {
    "resource": "exampleResource",  // 资源名称
    "grade": 1,  // 熔断策略，0表示慢调用比例，1表示异常比例，2表示异常数
    "count": 1000,  // 阈值（当 grade=0 时为 RT，单位为 ms；当 grade=1 时为异常比例；当 grade=2 时为异常数）
    "timeWindow": 10,  // 熔断持续时间，单位为秒
    "minRequestAmount": 5,  // 最小请求数
    "statIntervalMs": 1000  // 统计时长，单位为毫秒
  }
]

系统规则配置（System Rules）

系统规则用于全局的系统保护，防止整个系统因资源超载而崩溃。当触发系统规则的某一项（如 QPS、线程数、CPU 使用率等）达到设定的阈值时，Sentinel 会直接拒绝新进入的请求。

基本配置项

spring:
  cloud:
    sentinel:
      datasource:
        system:
          nacos:
            server-addr: localhost:8848
            dataId: system-rules
            groupId: DEFAULT_GROUP
            data-type: json
            rule-type: system

规则内容（JSON 格式）

[
  {
    "avgRt": 1000,  // 全局平均响应时间阈值，单位为毫秒
    "maxThread": 20,  // 全局最大线程数
    "qps": 500,  // 全局QPS阈值
    "cpuUsage": 0.8,  // 全局CPU使用率阈值，取值范围 0.0-1.0
    "highestSystemLoad": 5  // 系统负载阈值，仅在 Linux/Unix 上生效
  }
]

热点参数规则配置（Hot Param Rules）

热点参数规则用于限制某个资源的某个参数的热点频次，防止某个特定参数（如用户ID）过热。

基本配置项

spring:
  cloud:
    sentinel:
      datasource:
        param-flow:
          nacos:
            server-addr: localhost:8848
            dataId: param-flow-rules
            groupId: DEFAULT_GROUP
            data-type: json
            rule-type: param-flow

规则内容（JSON 格式）

[
  {
    "resource": "exampleResource",  // 资源名称
    "paramIdx": 0,  // 参数索引，指定对第几个参数进行限流，从 0 开始
    "count": 100,  // 限流阈值
    "grade": 1,  // 限流等级，1表示QPS
    "controlBehavior": 0,  // 控制行为，0表示快速失败，1表示Warm Up，2表示排队等待
    "paramFlowItemList": [
      {
        "object": "exampleValue",  // 参数值
        "classType": "java.lang.String",  // 参数类型
        "count": 10  // 对应的限流阈值
      }
    ]
  }
]

授权规则配置（Authority Rule）

授权规则是通过控制资源访问权限来保护系统资源的一种规则。它主要用于防止非法用户或未授权的请求访问指定资源，从而提供更加精细的安全管理。

基本配置项

spring:
  cloud:
    sentinel:
      datasource:
        param-flow:
          nacos:
            server-addr: localhost:8848
            dataId: authority-rules
            groupId: DEFAULT_GROUP
            data-type: json
            rule-type: authority

规则内容（JSON 格式）

[
  {
    "resource": "testApi",
    "limitApp": "appA",
    "strategy": 0 // 白名单模式
  },
  {
    "resource": "testApi",
    "limitApp": "appB",
    "strategy": 1 // 黑名单模式
  }
]

八、与Hystrix的差异

Sentinel 和 Hystrix 是用于实现熔断、限流和容错处理的两个常用工具。尽管它们在功能上有一些重叠，但它们在设计理念、功能特点和应用场景上有许多不同之处。以下是 Sentinel 和 Hystrix 的主要不同点：

设计理念

Sentinel

• Sentinel 的设计理念是“全方位流量防护”。它不仅关注熔断和降级，还涵盖了流量控制、热点参数限流、系统保护等多个维度，旨在提供全方位的流量管理和系统保护。

Hystrix

• Hystrix 的设计理念是“防止服务之间的故障传播”。它专注于熔断、降级和线程隔离，通过这些手段防止单个服务的故障扩散到整个系统。

社区状态

Sentinel

• 活跃开发：Sentinel 由阿里巴巴开源，社区非常活跃，定期发布更新和新功能，特别是在国内有广泛的使用和支持。

Hystrix

• 进入维护状态：Hystrix 由 Netflix 开源，但目前已经进入维护状态，不再积极开发新功能。Netflix 也推荐开发者转向其他替代方案，如 Resilience4j。

性能开销

Sentinel

• 轻量级：Sentinel 在流控和熔断的实现上相对轻量，具有较高的性能，特别适合高并发场景。

Hystrix

• Hystrix 的线程池隔离机制虽然有效，但也带来了一定的性能开销，尤其是在高并发场景下，可能会出现线程池耗尽的问题。

总的来说，Sentinel 是一个功能全面、扩展性强、适合复杂场景的流控和熔断解决方案，特别适用于需要多维度保护和实时动态调整的系统。
而 Hystrix 则专注于熔断和降级，适合简单的容错需求，但由于已进入维护状态，可能不适合长期使用或新项目的开发。

总结

Sentinel 为微服务架构中的限流、熔断等容错机制提供了强大的支持。通过在 Spring Cloud 中集成 Sentinel，可以轻松实现对服务的流量控制和稳定性保障。
通过合理地配置和使用 Sentinel，可以显著提高分布式系统的稳定性和容错能力，确保在高并发场景下系统依然能够平稳运行。