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网关限流

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Eric Zhao edited this page Apr 25, 2019 · 27 revisions

Sentinel 支持对 Spring Cloud Gateway、Zuul 等主流的 API Gateway 进行限流。

Sentinel 1.6.0 引入了 Sentinel API Gateway Adapter Common 模块，此模块中包含网关限流的规则和自定义 API 的实体和管理逻辑：

  • GatewayFlowRule：网关限流规则，针对 API Gateway 的场景定制的限流规则，可以针对不同 route 或自定义的 API 分组进行限流，支持针对请求中的参数、Header、来源 IP 等进行定制化的限流。
  • ApiDefinition：用户自定义的 API 定义分组，可以看做是一些 URL 匹配的组合。比如我们可以定义一个 API 叫 my_api，请求 path 模式为 /foo/** 和 /baz/** 的都归到 my_api 这个 API 分组下面。限流的时候可以针对这个自定义的 API 分组维度进行限流。

其中网关限流规则 GatewayFlowRule 的字段解释如下：

  • resource：资源名称，可以是网关中的 route 名称或者用户自定义的 API 分组名称。
  • resourceMode：规则是针对 API Gateway 的 route（RESOURCE_MODE_ROUTE_ID）还是用户在 Sentinel 中定义的 API 分组（RESOURCE_MODE_CUSTOM_API_NAME），默认是 route。
  • grade：限流指标维度，同限流规则的 grade 字段。
  • count：限流阈值
  • intervalSec：统计时间窗口，单位是秒，默认是 1 秒（目前仅对参数限流生效）。
  • controlBehavior：流量整形的控制效果，同限流规则的 controlBehavior 字段，目前支持快速失败和匀速排队两种模式，默认是快速失败。
  • burst：应对突发请求时额外允许的请求数目（目前仅对参数限流生效）。
  • maxQueueingTimeoutMs：匀速排队模式下的最长排队时间，单位是毫秒，仅在匀速排队模式下生效。
  • paramItem：参数限流配置。若不提供，则代表不针对参数进行限流，该网关规则将会被转换成普通流控规则；否则会转换成热点规则。其中的字段：
    • parseStrategy：从请求中提取参数的策略，目前支持提取来源 IP（PARAM_PARSE_STRATEGY_CLIENT_IP）、Host（PARAM_PARSE_STRATEGY_HOST）、任意 Header（PARAM_PARSE_STRATEGY_HEADER）和任意 URL 参数（PARAM_PARSE_STRATEGY_URL_PARAM）四种模式。
    • fieldName：若提取策略选择 Header 模式或 URL 参数模式，则需要指定对应的 header 名称或 URL 参数名称。
    • pattern 和 matchStrategy：为后续参数匹配特性预留，目前未实现。

用户可以通过 GatewayRuleManager.loadRules(rules) 手动加载网关规则，或通过 GatewayRuleManager.register2Property(property) 注册动态规则源动态推送（推荐方式）。

Spring Cloud Gateway

从 1.6.0 版本开始，Sentinel 提供了 Spring Cloud Gateway 的适配模块，可以提供两种资源维度的限流：

  • route 维度：即在 Spring 配置文件中配置的路由条目，资源名为对应的 routeId
  • 自定义 API 维度：用户可以利用 Sentinel 提供的 API 来自定义一些 API 分组

使用时需引入以下模块（以 Maven 为例）：

<dependency>
    <groupId>com.alibaba.csp</groupId>
    <artifactId>sentinel-spring-cloud-gateway-adapter</artifactId>
    <version>x.y.z</version>
</dependency>

使用时只需注入对应的 SentinelGatewayFilter 实例以及 SentinelGatewayBlockExceptionHandler 实例即可。比如：

@Configuration
public class GatewayConfiguration {

    private final List<ViewResolver> viewResolvers;
    private final ServerCodecConfigurer serverCodecConfigurer;

    public GatewayConfiguration(ObjectProvider<List<ViewResolver>> viewResolversProvider,
                                ServerCodecConfigurer serverCodecConfigurer) {
        this.viewResolvers = viewResolversProvider.getIfAvailable(Collections::emptyList);
        this.serverCodecConfigurer = serverCodecConfigurer;
    }

    @Bean
    @Order(Ordered.HIGHEST_PRECEDENCE)
    public SentinelGatewayBlockExceptionHandler sentinelGatewayBlockExceptionHandler() {
        // Register the block exception handler for Spring Cloud Gateway.
        return new SentinelGatewayBlockExceptionHandler(viewResolvers, serverCodecConfigurer);
    }

    @Bean
    @Order(-1)
    public GlobalFilter sentinelGatewayFilter() {
        return new SentinelGatewayFilter();
    }
}

Demo 示例：sentinel-demo-spring-cloud-gateway

比如我们在 Spring Cloud Gateway 中配置了以下路由：

server:
  port: 8090
spring:
  application:
    name: spring-cloud-gateway
  cloud:
    gateway:
      enabled: true
      discovery:
        locator:
          lower-case-service-id: true
      routes:
        # Add your routes here.
        - id: product_route
          uri: lb://product
          predicates:
            - Path=/product/**
        - id: httpbin_route
          uri: https://httpbin.org
          predicates:
            - Path=/httpbin/**
          filters:
            - RewritePath=/httpbin/(?<segment>.*), /$\{segment}

同时自定义了一些 API 分组：

private void initCustomizedApis() {
    Set<ApiDefinition> definitions = new HashSet<>();
    ApiDefinition api1 = new ApiDefinition("some_customized_api")
        .setPredicateItems(new HashSet<ApiPredicateItem>() {{
            add(new ApiPathPredicateItem().setPattern("/product/baz"));
            add(new ApiPathPredicateItem().setPattern("/product/foo/**")
                .setMatchStrategy(SentinelGatewayConstants.PARAM_MATCH_STRATEGY_PREFIX));
        }});
    ApiDefinition api2 = new ApiDefinition("another_customized_api")
        .setPredicateItems(new HashSet<ApiPredicateItem>() {{
            add(new ApiPathPredicateItem().setPattern("/ahas"));
        }});
    definitions.add(api1);
    definitions.add(api2);
    GatewayApiDefinitionManager.loadApiDefinitions(definitions);
}

那么这里面的 route ID（如 product_route）和 API name（如 some_customized_api）都会被标识为 Sentinel 的资源。比如访问网关的 URL 为 http://localhost:8090/product/foo/22 的时候，对应的统计会加到 product_route 和 some_customized_api 这两个资源上面，而 http://localhost:8090/httpbin/json 只会对应到 httpbin_route 资源上面。

您可以在 GatewayCallbackManager 注册回调进行定制：

  • setBlockHandler：注册函数用于实现自定义的逻辑处理被限流的请求，对应接口为 BlockRequestHandler。默认实现为 DefaultBlockRequestHandler，当被限流时会返回类似于下面的错误信息：Blocked by Sentinel: FlowException。

Zuul 1.x

Sentinel 提供了 Zuul 1.x 的适配模块，可以为 Zuul Gateway 提供两种资源维度的限流：

  • route 维度：即在 Spring 配置文件中配置的路由条目，资源名为对应的 route ID（对应 RequestContext 中的 proxy 字段）
  • 自定义 API 维度：用户可以利用 Sentinel 提供的 API 来自定义一些 API 分组

使用时需引入以下模块（以 Maven 为例）：

<dependency>
    <groupId>com.alibaba.csp</groupId>
    <artifactId>sentinel-zuul-adapter</artifactId>
    <version>x.y.z</version>
</dependency>

若使用的是 Spring Cloud Netflix Zuul，我们可以直接在配置类中将三个 filter 注入到 Spring 环境中即可：

@Configuration
public class ZuulConfig {

    @Bean
    public ZuulFilter sentinelZuulPreFilter() {
        // We can also provider the filter order in the constructor.
        return new SentinelZuulPreFilter();
    }

    @Bean
    public ZuulFilter sentinelZuulPostFilter() {
        return new SentinelZuulPostFilter();
    }

    @Bean
    public ZuulFilter sentinelZuulErrorFilter() {
        return new SentinelZuulErrorFilter();
    }
}

Sentinel Zuul Adapter 生成的调用链路类似于下面，其中的资源名都是 route ID 或者自定义的 API 分组名称：

-EntranceNode: sentinel_gateway_context$$route$$another-route-b(t:0 pq:0.0 bq:0.0 tq:0.0 rt:0.0 prq:0.0 1mp:8 1mb:1 1mt:9)
--another-route-b(t:0 pq:0.0 bq:0.0 tq:0.0 rt:0.0 prq:0.0 1mp:4 1mb:1 1mt:5)
--another_customized_api(t:0 pq:0.0 bq:0.0 tq:0.0 rt:0.0 prq:0.0 1mp:4 1mb:0 1mt:4)
-EntranceNode: sentinel_gateway_context$$route$$my-route-1(t:0 pq:0.0 bq:0.0 tq:0.0 rt:0.0 prq:0.0 1mp:6 1mb:0 1mt:6)
--my-route-1(t:0 pq:0.0 bq:0.0 tq:0.0 rt:0.0 prq:0.0 1mp:2 1mb:0 1mt:2)
--some_customized_api(t:0 pq:0.0 bq:0.0 tq:0.0 rt:0.0 prq:0.0 1mp:2 1mb:0 1mt:2)

发生限流之后的处理流程 ：

  • 发生限流之后可自定义返回参数，通过实现 SentinelFallbackProvider 接口，默认的实现是 DefaultBlockFallbackProvider。
  • 默认的 fallback route 的规则是 route ID 或自定义的 API 分组名称。

比如：

// 自定义 FallbackProvider 
public class MyBlockFallbackProvider implements ZuulBlockFallbackProvider {

    private Logger logger = LoggerFactory.getLogger(DefaultBlockFallbackProvider.class);
    
    // you can define route as service level 
    @Override
    public String getRoute() {
        return "/book/app";
    }

    @Override
        public BlockResponse fallbackResponse(String route, Throwable cause) {
            RecordLog.info(String.format("[Sentinel DefaultBlockFallbackProvider] Run fallback route: %s", route));
            if (cause instanceof BlockException) {
                return new BlockResponse(429, "Sentinel block exception", route);
            } else {
                return new BlockResponse(500, "System Error", route);
            }
        }
 }
 
 // 注册 FallbackProvider
 ZuulBlockFallbackManager.registerProvider(new MyBlockFallbackProvider());

限流发生之后的默认返回：

{
    "code":429,
    "message":"Sentinel block exception",
    "route":"/"
}
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