Spring Cloud 熔断降级详解：Sentinel 实战与保险丝类比

Spring Cloud 熔断降级详解：Sentinel 实战与保险丝类比 | 极客日志

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┌─────────────────────────────────────────────┐
│ 家庭电路保险丝                              │
├─────────────────────────────────────────────┤
│                                             │
│ 正常情况：                                  │
│ 电流 ───────→ 保险丝 ───────→ 电器正常工作  │
│ (导通)                                      │
│                                             │
│ 异常情况（短路/过载）：                      │
│ 电流过大 ─────→ 保险丝熔断 ─────→ 电路断开  │
│ (保护)                                      │
│                                             │
│ 恢复后：                                    │
│ 更换保险丝 ─────→ 电路恢复正常              │
│                                             │
└─────────────────────────────────────────────┘

保险丝	熔断器
电流过大时熔断	异常率达到阈值时熔断
断开后电路不通	熔断后直接返回降级结果
冷却后可恢复	半开后尝试恢复
保护电路安全	保护服务稳定性

概念	说明	示例
资源	任何需要保护的逻辑	接口、方法、代码块
规则	流控、熔断的策略	QPS>100 限流，失败率>50% 熔断
指标	统计数据	QPS、RT、失败率
策略	处理方式	直接拒绝、Warm Up、匀速排队

特性	Sentinel	Hystrix
熔断策略	失败率、异常数、响应时间	失败率
流量控制	✅ 支持	❌ 不支持
实时监控	✅ 控制台实时监控	❌ 需要额外工具
性能	高性能	较低
扩展性	SPI 扩展	扩展性一般
维护状态	活跃维护	已停止维护

<!-- Spring Cloud Alibaba -->
<dependencyManagement>
    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
            <artifactId>spring-cloud-alibaba-dependencies</artifactId>
            <version>2022.0.0.0</version>
            <type>pom</type>
            <scope>import</scope>
        </dependency>
    </dependencies>
</dependencyManagement>
<dependencies>
    <!-- Sentinel 核心依赖 -->
    <dependency>
        <groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
        <artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-sentinel</artifactId>
    </dependency>
    <!-- Sentinel 数据源-Nacos（持久化规则） -->
    <dependency>
        <groupId>com.alibaba.csp</groupId>
        <artifactId>sentinel-datasource-nacos</artifactId>
    </dependency>
    <!-- Spring Boot Web -->
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
    </dependency>
</dependencies>

server:
  port: 8080
spring:
  application:
    name: order-service
  cloud:
    sentinel:
      enabled: true
      transport:
        dashboard: localhost:8080
        port: 8719
      heartbeat-interval-ms: 5000
      web-context-unify: false
      block-handler: com.example.handler.BlockExceptionHandler
      fallback: com.example.handler.FallbackExceptionHandler
management:
  endpoints:
    web:
      exposure:
        include: '*'

@SpringBootApplication
public class OrderServiceApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(OrderServiceApplication.class, args);
    }
}

import com.alibaba.csp.sentinel.annotation.SentinelResource;
import com.alibaba.csp.sentinel.slots.block.BlockException;
import org.springframework.stereotype.Service;

@Service
public class OrderService {
    /**
     * 创建订单接口
     * @SentinelResource 注解说明：
     * - value: 资源名称，唯一标识
     * - blockHandler: 限流/熔断时的处理方法
     * - fallback: 降级时的处理方法
     */
    @SentinelResource(
        value = "createOrder",
        blockHandler = "handleBlock",
        fallback = "handleFallback"
    )
    public String createOrder(String productId, Integer count) {
        // 模拟业务逻辑
        System.out.println("创建订单：商品 ID=" + productId + ", 数量=" + count);
        // 模拟异常情况（用于测试降级）
        if ("error".equals(productId)) {
            throw new RuntimeException("商品不存在");
        }
        return "订单创建成功！";
    }

    /**
     * 限流/熔断处理方法
     * 注意：方法签名必须与原方法一致，最后添加 BlockException 参数
     */
    public String handleBlock(String productId, Integer count, BlockException ex) {
        return "系统繁忙，请稍后再试（限流/熔断）";
    }

    /**
     * 降级处理方法
     * 注意：方法签名必须与原方法一致，最后可添加 Throwable 参数
     */
    public String handleFallback(String productId, Integer count, Throwable ex) {
        return "服务暂时不可用，已启动降级处理";
    }
}

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.*;

@RestController
@RequestMapping("/order")
public class OrderController {
    @Autowired
    private OrderService orderService;

    @PostMapping("/create")
    public String createOrder(@RequestParam String productId, @RequestParam Integer count) {
        return orderService.createOrder(productId, count);
    }

    /**
     * 测试接口：模拟慢调用（用于测试 RT 熔断）
     */
    @GetMapping("/slow")
    @SentinelResource(value = "slowApi", blockHandler = "handleBlock")
    public String slowApi() throws InterruptedException {
        Thread.sleep(1000); // 模拟慢调用
        return "正常响应";
    }

    public String handleBlock(BlockException ex) {
        return "接口响应太慢，已触发熔断";
    }
}

import com.alibaba.csp.sentinel.slots.block.RuleConstant;
import com.alibaba.csp.sentinel.slots.block.degrade.DegradeRule;
import com.alibaba.csp.sentinel.slots.block.degrade.DegradeRuleManager;
import com.alibaba.csp.sentinel.slots.block.flow.FlowRule;
import com.alibaba.csp.sentinel.slots.block.flow.FlowRuleManager;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import javax.annotation.PostConstruct;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

@Configuration
public class SentinelRuleConfig {
    @PostConstruct
    public void initRules() {
        initFlowRules();
        initDegradeRules();
    }

    /**
     * 流量控制规则
     */
    private void initFlowRules() {
        List<FlowRule> rules = new ArrayList<>();
        // 规则 1：创建订单接口限流
        FlowRule rule1 = new FlowRule();
        rule1.setResource("createOrder");
        rule1.setGrade(RuleConstant.FLOW_GRADE_QPS); // QPS 限流
        rule1.setCount(10); // 每秒最多 10 个请求
        rule1.setStrategy(RuleConstant.STRATEGY_DIRECT); // 直接拒绝
        rule1.setControlBehavior(RuleConstant.CONTROL_BEHAVIOR_DEFAULT); // 快速失败
        rules.add(rule1);

        // 规则 2：慢查询 API 限流
        FlowRule rule2 = new FlowRule();
        rule2.setResource("slowApi");
        rule2.setGrade(RuleConstant.FLOW_GRADE_QPS);
        rule2.setCount(2); // 每秒最多 2 个请求
        rule2.setStrategy(RuleConstant.STRATEGY_DIRECT);
        rules.add(rule2);

        FlowRuleManager.loadRules(rules);
    }

    /**
     * 熔断降级规则
     */
    private void initDegradeRules() {
        List<DegradeRule> rules = new ArrayList<>();
        // 规则 1：慢调用比例熔断
        DegradeRule rule1 = new DegradeRule();
        rule1.setResource("slowApi");
        rule1.setGrade(RuleConstant.DEGRADE_GRADE_RT); // 慢调用比例
        rule1.setCount(500); // 响应时间超过 500ms 视为慢调用
        rule1.setTimeWindow(10); // 熔断时长 10 秒
        rule1.setMinRequestAmount(5); // 最小请求数
        rule1.setSlowRatioThreshold(0.5); // 慢调用比例阈值 50%
        rules.add(rule1);

        // 规则 2：异常比例熔断
        DegradeRule rule2 = new DegradeRule();
        rule2.setResource("createOrder");
        rule2.setGrade(RuleConstant.DEGRADE_GRADE_EXCEPTION_RATIO); // 异常比例
        rule2.setCount(0.5); // 异常比例 50%
        rule2.setTimeWindow(10); // 熔断时长 10 秒
        rule2.setMinRequestAmount(5); // 最小请求数
        rules.add(rule2);

        // 规则 3：异常数熔断
        DegradeRule rule3 = new DegradeRule();
        rule3.setResource("createOrder");
        rule3.setGrade(RuleConstant.DEGRADE_GRADE_EXCEPTION_COUNT); // 异常数
        rule3.setCount(10); // 异常数超过 10 个
        rule3.setTimeWindow(10); // 熔断时长 10 秒
        rule3.setMinRequestAmount(5);
        rules.add(rule3);

        DegradeRuleManager.loadRules(rules);
    }
}

# application.yml
feign:
  sentinel:
    enabled: true # 开启 Feign 对 Sentinel 的支持

import org.springframework.cloud.openfeign.FeignClient;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestParam;

/**
 * 库存服务 Feign 客户端
 * fallback: 指定降级处理类
 */
@FeignClient(
    name = "inventory-service",
    path = "/inventory",
    fallback = InventoryServiceFallback.class
)
public interface InventoryServiceClient {
    @GetMapping("/deduct")
    String deductStock(@RequestParam("productId") String productId, @RequestParam("count") Integer count);
}

import org.springframework.stereotype.Component;

@Component
public class InventoryServiceFallback implements InventoryServiceClient {
    @Override
    public String deductStock(String productId, Integer count) {
        // 降级逻辑：返回默认值或缓存数据
        return "库存服务暂时不可用，已为您预留库存，稍后将自动扣减";
    }
}

spring:
  cloud:
    sentinel:
      datasource:
        flow:
          nacos:
            server-addr: localhost:8848
            data-id: ${spring.application.name}-flow-rules
            group-id: SENTINEL_GROUP
            rule-type: flow
            data-type: json
        degrade:
          nacos:
            server-addr: localhost:8848
            data-id: ${spring.application.name}-degrade-rules
            group-id: SENTINEL_GROUP
            rule-type: degrade
            data-type: json

[{"resource":"createOrder","limitApp":"default","grade":1,"count":10,"strategy":0,"controlBehavior":0,"clusterMode":false}]

[{"resource":"slowApi","grade":0,"count":500,"timeWindow":10,"minRequestAmount":5,"slowRatioThreshold":0.5,"statIntervalMs":1000}]

import com.alibaba.csp.sentinel.slots.block.BlockException;
import com.alibaba.csp.sentinel.slots.block.authority.AuthorityException;
import com.alibaba.csp.sentinel.slots.block.degrade.DegradeException;
import com.alibaba.csp.sentinel.slots.block.flow.FlowException;
import com.alibaba.csp.sentinel.slots.block.flow.param.ParamFlowException;
import org.springframework.web.bind.annotation.ExceptionHandler;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestControllerAdvice;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

@RestControllerAdvice
public class GlobalExceptionHandler {
    /**
     * 统一处理 Sentinel 异常
     */
    @ExceptionHandler(BlockException.class)
    public Map<String, Object> handleBlockException(BlockException ex) {
        Map<String, Object> result = new HashMap<>();
        result.put("code", 429);
        result.put("message", "服务限流或熔断，请稍后重试");
        // 区分不同类型的异常
        if (ex instanceof FlowException) {
            result.put("type", "限流");
        } else if (ex instanceof DegradeException) {
            result.put("type", "熔断降级");
        } else if (ex instanceof ParamFlowException) {
            result.put("type", "热点参数限流");
        } else if (ex instanceof AuthorityException) {
            result.put("type", "授权规则不通过");
        }
        return result;
    }
}

# 1. 测试流控规则
# 使用 Apache Bench 进行压测
ab -n 100 -c 20 http://localhost:8080/order/create?productId=123&count=1

# 2. 测试慢调用熔断
# 访问慢接口多次
for i in {1..10}; do curl http://localhost:8080/order/slow; done

# 3. 测试异常熔断
# 调用会抛出异常的接口
curl http://localhost:8080/order/create?productId=error&count=1

场景	慢调用 RT 阈值	异常比例阈值	熔断时长
核心接口	1000ms	30%	5-10 秒
普通接口	2000ms	50%	10-30 秒
非核心接口	3000ms	70%	30-60 秒

/**
 * 降级策略优先级：
 * 1. 返回缓存数据（最新缓存或默认值）
 * 2. 返回友好提示
 * 3. 调用备用服务
 */
public String degradeStrategy() {
    // 优先级 1：返回缓存
    String cached = cache.get(key);
    if (cached != null) {
        return cached;
    }
    // 优先级 2：返回默认值
    return "服务繁忙，请稍后重试";
}

import org.springframework.scheduling.annotation.Scheduled;
import org.springframework.stereotype.Component;
import java.util.List;

@Component
public class SentinelMonitor {
    @Scheduled(cron = "0/5 * * * * ?")
    public void monitorMetrics() {
        // 监控熔断状态
        List<DegradeRule> rules = DegradeRuleManager.getRules();
        for (DegradeRule rule : rules) {
            // 获取资源状态
            ResourceNode resourceNode = ClusterBuilderSlot.getClusterNode(rule.getResource());
            if (resourceNode != null) {
                double passQps = resourceNode.passQps();
                double blockQps = resourceNode.blockQps();
                double exception = resourceNode.totalException();
                // 发送告警
                if (blockQps > 0 || exception > 0) {
                    alertService.sendAlert("服务异常：资源=" + rule.getResource());
                }
            }
        }
    }
}

Spring Cloud 熔断降级详解：Sentinel 实战与保险丝类比

什么是熔断降级

定义

为什么需要熔断降级？

保险丝类比：形象理解熔断机制

生活中的保险丝

熔断器工作原理对比

熔断器三种状态

Sentinel 核心概念

什么是 Sentinel？

核心概念对比

Sentinel vs Hystrix 对比

Sentinel 实战教程

环境准备

1. 添加依赖

2. 配置文件

基础示例：注解方式

3. 主启动类

4. 创建订单服务

5. 控制器

高级配置：规则定义

6. 流控规则配置

OpenFeign 集成

7. Feign 客户端集成 Sentinel

8. Feign 降级处理

规则持久化（Nacos）

9. 添加 Nacos 数据源配置

10. Nacos 规则配置示例

全局异常处理

11. 统一异常处理

完整工作流程

测试验证

测试场景

Sentinel 控制台观察

最佳实践与生产建议

1. 熔断阈值设置建议

2. 降级策略建议

3. 监控告警

4. 生产环境检查清单

总结

参考资料

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