面试题：Sentinel 是怎么实现集群限流的？

Sentinel 是阿里巴巴开源的分布式系统的流量控制组件，专注于限流、熔断、降级等功能。在微服务架构中，单机限流可能无法满足分布式系统的需求，因此 Sentinel 提供了集群限流功能，用于在分布式环境下实现全局的流量控制。

集群限流的核心思想

集群限流的目标是在分布式系统中，对某个资源的访问总量进行全局控制。例如，限制某个 API 在整个集群中的总 QPS（每秒查询数）不超过 1000。

Sentinel 的集群限流通过以下方式实现：

Token Server：作为集群限流的中心节点，负责管理全局的流量配额。
Token Client：每个微服务实例作为客户端，向 Token Server 申请令牌（Token）。
通信机制：Token Client 和 Token Server 之间通过 RPC 通信，实时获取和释放令牌。

集群限流的工作原理

初始化 Token Server：
- 在集群中部署一个或多个 Token Server，负责管理全局的流量配额。
- Token Server 会维护一个全局的令牌桶，用于控制流量。
微服务实例作为 Token Client：
- 每个微服务实例启动时，会注册为 Token Client，并与 Token Server 建立连接。
- Token Client 负责向 Token Server 申请令牌。
请求流量控制：
- 当微服务实例收到请求时，会向 Token Server 申请令牌。
- 如果 Token Server 有足够的令牌，则返回令牌，允许请求通过。
- 如果 Token Server 没有足够的令牌，则拒绝请求，返回限流错误。
令牌的申请和释放：
- Token Client 在请求通过后，会释放令牌，以便其他请求可以使用。
- Token Server 会根据配置的限流规则（如 QPS）动态调整令牌的发放速率。
故障处理：
- 如果 Token Server 不可用，Token Client 可以降级为本地限流模式，确保系统的高可用性。

集群限流的配置

在 Sentinel 中，集群限流的配置主要包括以下步骤：

部署 Token Server：
- 使用 Sentinel 提供的 ClusterTokenServer 启动 Token Server。
- 配置全局的限流规则（如 QPS、令牌桶大小）。
配置 Token Client：
- 在每个微服务实例中，配置 Token Client 的连接信息（如 Token Server 的地址）。
- 配置本地限流规则，作为 Token Server 不可用时的降级策略。
定义资源规则：
- 在 Sentinel 控制台中，定义需要限流的资源（如 API 路径）。
- 配置集群限流的规则（如全局 QPS）。

集群限流的优点

全局流量控制：
- 在分布式系统中实现全局的流量控制，避免单机限流的局限性。
高可用性：
- 支持 Token Server 的高可用部署，确保集群限流的稳定性。
- Token Client 可以在 Token Server 不可用时降级为本地限流模式。
动态调整：
- 支持动态调整限流规则，适应系统的变化。
易于集成：
- 与 Spring Cloud、Dubbo 等微服务框架无缝集成。

集群限流的适用场景

高并发系统：
- 需要全局控制某个资源的访问总量，避免系统过载。
分布式系统：
- 在分布式环境下，单机限流无法满足需求时，使用集群限流。
多租户系统：
- 需要对不同租户的流量进行全局控制。

示例：Sentinel 集群限流配置

1. 部署 Token Server

public class ClusterTokenServerDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 启动 Token Server
        ClusterTokenServer tokenServer = new SentinelDefaultTokenServer();
        tokenServer.start();
    }
}

2. 配置 Token Client

public class ClusterTokenClientDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 配置 Token Client
        ClusterClientConfig clientConfig = new ClusterClientConfig();
        clientConfig.setServerHost("127.0.0.1");
        clientConfig.setServerPort(18730);

        // 初始化 Token Client
        ClusterClientStateManager.applyNewConfig(clientConfig);
    }
}

3. 定义资源规则

在 Sentinel 控制台中，定义资源规则：

资源名：/api/test
限流模式：集群限流
全局 QPS：1000

总结

Sentinel 的集群限流通过 Token Server 和 Token Client 的协作，实现了分布式系统中的全局流量控制。它支持高可用性、动态调整和易于集成，适用于高并发、分布式和多租户系统。通过合理配置 Token Server 和 Token Client，可以有效保护系统的稳定性。

THE END

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