熔断限流原理与实践

前言：

高稳定性和高可用一直是系统服务追求的终极目标，一个系统如果连最基本的稳定性都无法保障，就不太可能获得用户的认可。随着微服务的流行，服务和服务之间的稳定性变得越来越重要。本文结合自己在实践过程中，基于sentinel来实现grpc服务之间的限流和熔断功能。

理论知识：

Sentinel 是阿里开源的一款面向分布式服务架构的流量控制组件，主要以流量为切入点，从限流、流量整形、熔断降级、系统负载保护等多个维度来帮助您保障微服务的稳定性。它目前java，golang，c , nodejs等多种语言。

资源：是 Sentinel 的关键概念。它可以是程序中的任何内容，只要通过 Sentinel API 定义的代码块，就是资源，能够被 Sentinel 保护起来。

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、系统保护规则以及用户自己扩展的规则。所有规则都可以动态实时调整。

实践：

为了防止突发流量导致后端服务雪崩，需要对超出服务承受的流量进行主动丢弃，通过限制多余的流量，来保证后端服务的稳定性。当我们自身服务依赖的第三方服务出现问题时，我们需要及时发现并且进行熔断。

设计思路：

支持配置化，新增限流或者熔断时通过该配置和尽量少的修改代码来实现
发生限流或熔断时能够及时发现与告警

我目前使用 Sentinel 的版本为：v1.0.0-M1

配置设计：

这样设计的好处能够最大的保留原生配置，根据自己需要进行任意配置，同时相同策略的接口或者资源可以共享一套配置，这样也能够减少配置项。

代码语言：txt复制

import (
	"github.com/alibaba/sentinel-golang/core/circuitbreaker"
	"github.com/alibaba/sentinel-golang/core/flow"
)

// FlowRule
type FlowRule struct {
	FlowResources []string  `json:"flowResources"`
	FlowRule      flow.Rule `json:"flowRule"`
}

// CbRule
type CbRule struct {
	CbResources []string            `json:"cbResources"`
	CbRule      circuitbreaker.Rule `json:"cbRule"`
}

// Conf
type Conf struct {
	FlowRules []FlowRule `json:"flowRules"`
	CbRules   []CbRule   `json:"cbRules"`
}

核心功能封装：

代码语言：txt复制

import (
	"encoding/json"
	"fmt"

	sentinelapi "github.com/alibaba/sentinel-golang/api"
	"github.com/alibaba/sentinel-golang/core/base"
	"github.com/alibaba/sentinel-golang/core/circuitbreaker"
	"github.com/alibaba/sentinel-golang/core/config"
	"github.com/alibaba/sentinel-golang/core/flow"
)

// cbStateChangeListener
type cbStateChangeListener struct {
}

// 熔断关闭
func (s *cbStateChangeListener) OnTransformToClosed(prev circuitbreaker.State, rule circuitbreaker.Rule) {
	dd, _ := json.Marshal(rule)
	msg := fmt.Sprintf("资源名:%s,n熔断状态:由 %s 变成 Closed,n规则：%sn",
		rule.Resource, prev.String(), string(dd))
	// 这里增加相应的监控告警
	println(msg)
}

// 熔断打开
func (s *cbStateChangeListener) OnTransformToOpen(prev circuitbreaker.State,
	rule circuitbreaker.Rule, snapshot interface{}) {
	dd, _ := json.Marshal(rule)
	msg := fmt.Sprintf("资源名:%s,n熔断状态:由 %s 变成 Open,n规则：%s,nsnapshot: %.2fn",
		rule.Resource, prev.String(), string(dd), snapshot)
	// 这里增加相应的监控告警
	println(msg)
}

// 熔断半开
func (s *cbStateChangeListener) OnTransformToHalfOpen(prev circuitbreaker.State, rule circuitbreaker.Rule) {
	dd, _ := json.Marshal(rule)
	msg := fmt.Sprintf("资源名:%s,n熔断状态:由 %s 变成 Half-Open,n规则：%sn",
		rule.Resource, prev.String(), string(dd))
	// 这里增加相应的监控告警
	println(msg)
}

// InitSentinel
func InitSentinel(confMap Conf) error {

	defaultConf := config.NewDefaultConfig()
	defaultConf.Sentinel.Log.Dir = "./log/sentinel"
	err := sentinelapi.InitWithConfig(defaultConf)
	if err != nil {
		return err
	}

	// 配置限流
	if len(confMap.FlowRules) > 0 {
		var rs = make([]*flow.Rule, 0)
		for _, rule := range confMap.FlowRules {
			for _, res := range rule.FlowResources {
				var r = rule.FlowRule
				r.Resource = res
				rs = append(rs, &r)
			}
		}
		_, err = flow.LoadRules(rs)
		if err != nil {
			println(err.Error())
		}
	}

	// 配置熔断
	circuitbreaker.RegisterStateChangeListeners(&cbStateChangeListener{})
	if len(confMap.CbRules) > 0 {
		var rs = make([]*circuitbreaker.Rule, 0)
		for _, rule := range confMap.CbRules {
			for _, res := range rule.CbResources {
				var r = rule.CbRule
				r.Resource = res
				rs = append(rs, &r)
			}
		}
		_, err = circuitbreaker.LoadRules(rs)
		if err != nil {
			println(err.Error())
		}
	}
	return nil
}

效果：

以下是我们项目中触发熔断时的告警信息

后记：

目前熔断限流功能已经在我们项目中取得了良好的效果，他们是保证系统稳定性不可或缺的利器。

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