限流组件Nginx+Gateway+Sentinel结合使用

限流概述

限流是控制系统负载、避免服务过载的一种机制。在微服务架构中，限流有助于确保系统在高并发下能够保持稳定性和高可用性，避免因为过多的请求导致系统崩溃。常见的限流技术包括基于 令牌桶算法、漏桶算法、QPS 限流 等。

在实际生产环境中，限流策略不仅限于后端服务，通常会在不同层级上进行限流，以实现流量的多层次控制。主要包括以下几种层级：

Nginx：前端反向代理层，适用于防止 DDoS 攻击和 IP 层面流量控制。
API 网关（如 Spring Cloud Gateway）：适用于服务网关层的全局流量管理，提供基于接口和用户的限流。
后端服务（如 Sentinel）：适用于微服务的业务流量控制，能根据业务需求动态调整流量控制策略。

1. Nginx 限流

Nginx 是非常常见的反向代理和负载均衡工具，它可以通过配置文件进行高效的限流，尤其适用于防止 恶意流量、高并发攻击 和 IP 滥用 等场景。

主要配置项：

limit_req_zone：定义限流区域，通常基于 binary_remote_addr（IP 地址）。
limit_req：对特定路径或资源进行限流，控制请求频率。
limit_conn：限制每个客户端的最大并发连接数。

示例：Nginx 配置 IP 限流

http {
    # 定义每个 IP 地址每秒最多请求 1 次
    limit_req_zone $binary_remote_addr zone=one:10m rate=1r/s;

    server {
        location /api/ {
            # 每个 IP 地址最多突发 5 次请求
            limit_req zone=one burst=5;
            proxy_pass http://backend;
        }
    }
}

limit_req_zone：创建一个共享内存区域（zone=one:10m），每秒限制每个 IP 地址 1 次请求。
limit_req：为 /api/ 路径配置限流，允许每个 IP 最多突发 5 次请求。

适用场景：

防止 DDoS 攻击
控制全局请求频率
基于 IP 地址的流量控制

2. Spring Cloud Gateway 限流

Spring Cloud Gateway 是一个现代化的 API 网关，能够为微服务架构提供统一的流量管理、路由功能和限流策略。它内建了流量控制功能，可以非常灵活地基于请求路径、请求频率、用户等进行限流。

主要配置项：

RequestRateLimiter：Spring Cloud Gateway 提供了 RequestRateLimiter 过滤器来实现基于令牌桶算法的限流。
RedisRateLimiter：基于 Redis 实现分布式限流，确保多实例架构下的流量控制。

示例：Spring Cloud Gateway 限流配置

spring:
  cloud:
    gateway:
      routes:
        - id: service_route
          uri: lb://SERVICE
          predicates:
            - Path=/api/**
          filters:
            - name: RequestRateLimiter
              args:
                redis-rate-limiter.replenishRate: 10   # 每秒允许 10 次请求
                redis-rate-limiter.burstCapacity: 20   # 最大突发请求数为 20

redis-rate-limiter.replenishRate：每秒钟允许 10 个请求。
redis-rate-limiter.burstCapacity：允许最大突发请求数为 20。

适用场景：

在 API 网关层进行全局流量控制
每个接口、每个用户等粒度的限流控制
分布式环境下的限流管理

3. Sentinel 限流

Sentinel 是一个由阿里巴巴提供的流量控制工具，专门用于分布式系统中的流量管理。Sentinel 提供了非常强大的功能，支持 QPS 限流、并发线程数限流、熔断、降级等策略，非常适合用于微服务的后端限流和服务保护。

主要配置项：

FlowRule：限流规则，可以配置限流策略（如基于 QPS 或线程数的限制）。
@SentinelResource：用于注解业务方法，定义流量控制策略，提供流控异常处理方法。

示例：Sentinel 基于注解的限流

添加依赖：

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

使用 @SentinelResource 注解限流：

@SentinelResource(value = "yourApiMethod", blockHandler = "handleBlock")
public String yourApiMethod() {
    return "Success";
}

public String handleBlock(BlockException ex) {
    return "Request Blocked due to rate limiting";
}

配置流量控制规则：

@Bean
public FlowRule flowRule() {
    FlowRule flowRule = new FlowRule();
    flowRule.setResource("yourApiMethod");
    flowRule.setCount(10);   // 每秒 10 个请求
    flowRule.setGrade(RuleConstant.FLOW_GRADE_QPS);  // 按 QPS 限流
    flowRule.setLimitApp(RuleConstant.LIMIT_APP_DEFAULT);
    return flowRule;
}

FlowRule：流控规则，setCount(10) 表示每秒最多允许 10 个请求，setGrade(RuleConstant.FLOW_GRADE_QPS) 表示按 QPS 限流。

适用场景：

微服务架构中的后端流量控制
灵活的限流策略，支持 QPS 限流、并发线程数控制等
结合熔断、降级和流量控制，保护系统的高可用性

综合使用：Nginx + Spring Cloud Gateway + Sentinel

在微服务架构中，通常需要多个层级的流量控制来保障系统的稳定性和高可用性。不同层级的限流策略可以协同工作，以防止流量冲击后端服务。

使用场景：

Nginx 限流：用于保护整个服务层，防止恶意请求、IP 滥用、全局请求频率控制等。
- 适合应用于负载均衡前端，对流量进行粗粒度控制。
Spring Cloud Gateway 限流：用于微服务架构中的 API 网关层，提供对每个接口、每个用户的流量控制，支持分布式限流。
- 适合全局流量控制，提供接口级别、用户级别的限流。
Sentinel 限流：用于微服务中的后端服务，精细控制每个服务的流量，可以动态调整流控策略，结合降级和熔断机制。
- 适合后端服务的业务流量控制，确保微服务在高并发下不会崩溃。

流量控制的多层次防护：

Nginx：首先拦截流量，防止 DDoS 攻击和恶意请求，保护后端服务。
Spring Cloud Gateway：作为 API 网关，提供接口层级的流量控制，保护微服务的 API 层。
Sentinel：在后端服务中提供精细化的流量控制，并结合熔断、降级等策略保护业务系统。

总结

Nginx：适用于前端流量控制，防止 DDoS 攻击、IP 滥用等；通过配置文件进行高效的限流。
Spring Cloud Gateway：适用于 API 网关层的流量控制，支持每个接口、每个用户的限流，通过配置文件或代码灵活配置。
Sentinel：适用于后端微服务的流量控制，支持精细的限流策略（如 QPS 限流、并发控制），通过注解和代码动态配置流控规则。

通过结合这三者的限流机制，可以实现多层次、全方位的流量控制，确保系统的稳定性、可靠性和高可用性。