大家好，我是三友~~

最近我在整理代碼倉庫的時候突然發(fā)現(xiàn)了被塵封了接近兩年之久的Sentinel源碼庫

兩年前我出于好奇心扒了一下Sentinel的源碼，但是由于Sentinel本身源碼并不復雜，在簡單扒了扒之后幾乎就再沒扒過了

那么既然現(xiàn)在又讓我看到了，所以我準備再來好好地扒一扒，然后順帶寫篇文章來總結一下。

Sentinel簡介

Sentinel是阿里開源的一款面向分布式、多語言異構化服務架構的流量治理組件。

主要以流量為切入點，從流量路由、流量控制、流量整形、熔斷降級、系統(tǒng)自適應過載保護、熱點流量防護等多個維度來幫助開發(fā)者保障微服務的穩(wěn)定性。

上面兩句話來自Sentinel官網(wǎng)的自我介紹，從這短短的兩句話就可以看出Sentinel的定位和強大的功能。

核心概念

要想理解一個新的技術，那么首先你得理解它的一些核心概念

資源

資源是Sentinel中一個非常重要的概念，資源就是Sentinel所保護的對象。

資源可以是一段代碼，又或者是一個接口，Sentinel中并沒有什么強制規(guī)定，但是實際項目中一般以一個接口為一個資源，比如說一個http接口，又或者是rpc接口，它們就是資源，可以被保護。

資源是通過Sentinel的API定義的，每個資源都有一個對應的名稱，比如對于一個http接口資源來說，Sentinel默認的資源名稱就是請求路徑。

規(guī)則

規(guī)則也是一個重要的概念，規(guī)則其實比較好理解，比如說要對一個資源進行限流，那么限流的條件就是規(guī)則，后面在限流的時候會基于這個規(guī)則來判定是否需要限流。

Sentinel的規(guī)則分為流量控制規(guī)則、熔斷降級規(guī)則以及系統(tǒng)保護規(guī)則，不同的規(guī)則實現(xiàn)的效果不一樣。

來個Demo

為了兼顧文章的完整性和我一貫的風格，必須要來個demo，如果你已經(jīng)使用過了Sentinel，那么就可以直接pass這一節(jié)，直接快進到核心原理。

1、基本使用

引入依賴

<dependency>
????<groupId>com.alibaba.csp</groupId>
????<artifactId>sentinel-core</artifactId>
????<version>1.8.6</version>
</dependency>

測試代碼

public?class?SentinelSimpleDemo?{

????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????//加載流控規(guī)則
????????initFlowRules();

????????for?(int?i?=?0;?i?<?5;?i++)?{
????????????Entry?entry?=?null;
????????????try?{
????????????????entry?=?SphU.entry("sayHello");
????????????????//被保護的邏輯
????????????????System.out.println("訪問sayHello資源");
????????????}?catch?(BlockException?ex)?{
????????????????System.out.println("被流量控制了，可以進行降級處理");
????????????}?finally?{
????????????????if?(entry?!=?null)?{
????????????????????entry.exit();
????????????????}
????????????}
????????}
????}

????private?static?void?initFlowRules()?{
????????List<FlowRule>?rules?=?new?ArrayList<>();

????????//創(chuàng)建一個流控規(guī)則
????????FlowRule?rule?=?new?FlowRule();
????????//對sayHello這個資源限流
????????rule.setResource("sayHello");
????????//基于qps限流
????????rule.setGrade(RuleConstant.FLOW_GRADE_QPS);
????????//qps最大為2，超過2就要被限流
????????rule.setCount(2);

????????rules.add(rule);

????????//設置規(guī)則
????????FlowRuleManager.loadRules(rules);
????}

}

解釋一下上面這段代碼的意思

• initFlowRules方法就是加載一個限流的規(guī)則，這個規(guī)則作用于sayHello這個資源，基于qps限流，當qps超過2之后就會觸發(fā)限流。

• SphU.entry("sayHello")這行代碼是Sentinel最最核心的源碼，這行代碼表面看似風平浪靜，實則暗流涌動。這行代碼表明接下來需要訪問某個資源（參數(shù)就是資源名稱），會去檢查需要被訪問的資源是否達到設置的流控、熔斷等規(guī)則。對于demo來說，就是檢查sayHello這個資源是否達到了設置的流量控制規(guī)則。

• catch BlockException也很重要，當拋出BlockException這個異常，說明觸發(fā)了一些設置的保護規(guī)則，比如限流了，這里面就可以進行降級操作。

• System.out.println("訪問sayHello資源")這行代碼表面是一個打印語句，實則就是前面一直在說的需要被保護的資源。

所以上面這段代碼的整體意思就是對sayHello這個需要訪問的資源設置了一個流控規(guī)則，規(guī)則的內(nèi)容是當qps到達2的時候觸發(fā)限流，之后循環(huán)5次訪問sayHello這個資源，在訪問之前通過SphU.entry("sayHello")這行代碼進行限流規(guī)則的檢查，如果達到了限流的規(guī)則的條件，會拋出BlockException。

測試結果

從結果可以看出，當前兩次訪問sayHello成功之后，qps達到了2，之后再訪問就被限流了，失敗了。

2、集成Spring

在實際的項目使用中一般不會直接寫上面的那段demo代碼，而是集成到Spring環(huán)境底下。

引入依賴

<dependency>
????<groupId>org.springframework.boot</groupId>
????<artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
????<version>2.2.5.RELEASE</version>
</dependency>
<dependency>
????<groupId>com.alibaba.cloud</groupId>
????<artifactId>spring-cloud-starter-alibaba-sentinel</artifactId>
????<version>2.2.5.RELEASE</version>
</dependency>

之后提供一個/sayHello接口

@RestController
public?class?SentinelDemoController?{

????@GetMapping("/sayHello")
????public?String?sayHello()?throws?InterruptedException?{
????????return?"hello";
????}

}

配置文件

server:
??port:?9527
??
spring:
??application:
????name:?SentinelDemo

到這demo就搭建完成了。

此時你心理肯定有疑問，那前面提到的資源和對應的規(guī)則去哪了？

前面在說資源概念的時候，我提到Sentinel中默認一個http接口就是一個資源，并且資源的名稱就是接口的請求路徑。

而真正的原因是Sentinel實現(xiàn)了SpringMVC中的HandlerInterceptor接口，在調(diào)用Controller接口之前，會將一個調(diào)用接口設置為一個資源，代碼如下

而getResourceName方法就是獲取資源名，其實就是接口的請求路徑，比如前面提供的接口路徑是/sayHello，那么資源名就是/sayHello。

再后面的代碼就是調(diào)用上面demo中提到表面風平浪靜，實則暗流涌動的SphU.entry(..)方法，檢查被調(diào)用的資源是否達到了設置的規(guī)則。

好了，既然資源默認是接口，已經(jīng)有了，那么規(guī)則呢？

規(guī)則當然可以按照第一個demo的方式來做，比如在Controller接口中加載，代碼如下。

@RestController
public?class?SentinelDemoController?{

????static?{
????????List<FlowRule>?rules?=?new?ArrayList<>();

????????//創(chuàng)建一個流控規(guī)則
????????FlowRule?rule?=?new?FlowRule();
????????//對/sayHello這個資源限流
????????rule.setResource("/sayHello");
????????//基于qps限流
????????rule.setGrade(RuleConstant.FLOW_GRADE_QPS);
????????//qps最大為2，超過2就要被限流
????????rule.setCount(2);

????????rules.add(rule);

????????//設置規(guī)則
????????FlowRuleManager.loadRules(rules);
????}

????@GetMapping("/sayHello")
????public?String?sayHello()?throws?InterruptedException?{
????????return?"hello";
????}

}

此時啟動項目，在瀏覽器輸入以下鏈接

http://localhost:9527/sayHello

瘋狂快速使勁地多點幾次，就出現(xiàn)下面這種情況

可以看出規(guī)則生效了，接口被Sentinel限流了，至于為什么出現(xiàn)這個提示，是因為Sentinel有默認的處理BlockException的機制，就在前面提到的進入資源的后面。

當然，你也可以自定義處理的邏輯，實現(xiàn)BlockExceptionHandler接口就可以了。

雖然上面這種硬編碼規(guī)則的方式可以使用，但是在實際的項目中，肯定希望能夠基于系統(tǒng)當期那運行的狀態(tài)來動態(tài)調(diào)整規(guī)則，所以Sentinel提供了一個叫Dashboard應用的控制臺，可以通過控制臺來動態(tài)修改規(guī)則。

控制臺其實就是一個jar包，可以從Sentinel的github倉庫上下載，或者是通過從下面這個地址獲取。

鏈接：https://pan.baidu.com/s/1Lw8V5ab_FUq934nLWDjfaw 提取碼：obr5

之后通過java -jar命令啟動就可以了，端口默認8080，瀏覽器訪問http://ip:8080/#/login就可以登錄控制臺了，用戶名和密碼默認都是sentinel。

此時服務要接入控制臺，只需要在配置文件上加上控制臺的ip和端口即可

spring:
??cloud:
????sentinel:
??????transport:
????????#?指定控制臺的ip和端口
????????dashboard:?localhost:8080

項目剛啟動的時候控制臺默認是沒有數(shù)據(jù)的，需要訪問一下接口，之后就有了。

之后就可以看到/sayHello這個資源，后面就可以通過頁面設置規(guī)則。

核心原理

講完demo，接下來就來講一講Sentinel的核心原理，也就是前面提到暗流涌動的SphU.entry(..)這行代碼背后的邏輯。

Sentinel會為每個資源創(chuàng)建一個處理鏈條，就是一個責任鏈，第一次訪問這個資源的時候創(chuàng)建，之后就一直復用，所以這個處理鏈條每個資源有且只有一個。

SphU.entry(..)這行代碼背后就會調(diào)用責任鏈來完成對資源的檢查邏輯。

這個責任鏈條中每個處理節(jié)點被稱為ProcessorSlot，中文意思就是處理器槽

這個ProcessorSlot有很多實現(xiàn)，但是Sentinel的核心就下面這8個：

• NodeSelectorSlot
• ClusterBuilderSlot
• LogSlot
• StatisticSlot
• AuthoritySlot
• SystemSlot
• FlowSlot
• DegradeSlot

這些實現(xiàn)會通過SPI機制加載，然后按照一定的順序組成一個責任鏈。

默認情況下，節(jié)點是按照如下的順序進行排序的

雖然默認就8個，但是如果你想擴展，只要實現(xiàn)ProcessorSlot，按照SPI的規(guī)定配置一下就行。

下面就來按照上面節(jié)點的處理順序來好好扒一扒這8個ProcessorSlot。

1、NodeSelectorSlot

這個節(jié)點的作用是來設置當前資源對應的入口的統(tǒng)計Node。

首先什么是統(tǒng)計Node？

比如就拿上面的例子來說，當/sayHello這個資源的qps超過2的時候，要觸發(fā)限流。

但是有個疑問，Sentinel是怎么知道/sayHello這個資源的qps是否達到2呢？

當然是需要進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計的，只有通過統(tǒng)計，才知道qps是否達到2，這個進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計的類在Sentinel中叫做Node。

通過Node這個統(tǒng)計的類就知道有多少請求，成功多少個，失敗多少個，qps是多少之類的。底層其實是使用到了滑動窗口算法。

那么什么叫對應的入口？

在Sentinel中，支持同一個資源有不同的訪問入口。

舉個例子，這個例子后面會反復提到。

假設把杭州看做是服務，西湖看做是一個資源，到達西湖有兩種方式，地鐵和公交。

所以要想訪問西湖這個資源，就可以通過公交和地鐵兩種方式，而公交和地鐵就對應前面說的入口的意思。

只不過一般一個資源就一個入口，比如一個http接口一般只能通過http訪問，但是Sentinel支持多入口，你可以不用，但是Sentinel有。

所以NodeSelectorSlot的作用就是選擇資源在當前調(diào)用入口的統(tǒng)計Node，這樣就實現(xiàn)了統(tǒng)計同一個資源在不同入口訪問數(shù)據(jù)，用上面的例子解釋，就可以實現(xiàn)分別統(tǒng)計通過公交和地鐵訪問西湖的人數(shù)。

資源的入口可以在進入資源之前通過ContextUtil.enter("入口名", origin)來指定，如果不指定，那么入口名稱默認就是sentinel_default_context。

在SpringMVC環(huán)境底下，所有的http接口資源，默認的入口都是sentinel_spring_web_context

入口名稱也可以通過控制臺看到

那么為什么要搞一個入口的概念呢？這里咱先留個懸念，后面再說。

2、ClusterBuilderSlot

ClusterBuilderSlot的作用跟NodeSelectorSlot其實是差不多的，也是用來選擇統(tǒng)計Node，但是選擇的Node的統(tǒng)計維護跟NodeSelectorSlot不一樣。

ClusterBuilderSlot會選擇兩個統(tǒng)計Node：

• 第一個統(tǒng)計Node是資源的所有入口的統(tǒng)計數(shù)據(jù)之和，就是資源訪問的總數(shù)據(jù)

• 第二個統(tǒng)計Node就是統(tǒng)計資源調(diào)用者對資源訪問數(shù)據(jù)

資源調(diào)用者很好理解，比如一個http接口資源肯定會被調(diào)用，那么調(diào)用這個接口的服務或者應用其實就是資源的調(diào)用者，但是一般資源的調(diào)用者就是指某個服務，后面調(diào)用者我可能會以服務來代替。

一個接口可以被很多服務調(diào)用，所以一個資源可以很多調(diào)用者，而不同調(diào)用者都會有單獨的一個統(tǒng)計Node，用來分別統(tǒng)計不同調(diào)用者對資源的訪問數(shù)據(jù)。

舉個例子，現(xiàn)在訪問西湖這個資源的大兄弟來自上海，那么就會為上海創(chuàng)建一個統(tǒng)計Node，用來統(tǒng)計所有來自上海的人數(shù)，如果是北京，那么就會為北京創(chuàng)建一個統(tǒng)計Node。

那么如何知道訪問資源來自哪個服務（調(diào)用者）呢？

也是通過ContextUtil.enter("入口名", origin)來指定，這個方法的第二個參數(shù)origin就是代表服務名的意思，默認是空。

所以ContextUtil.enter(..)可以同時指定資源的入口和調(diào)用者，一個資源一定有入口，因為不指定入口默認就是sentinel_default_context，但是調(diào)用者不指定就會沒有。

對于一個http請求來說，Sentinel默認服務名需要放到S-user這個請求頭中，所以如果你想知道接口的調(diào)用服務，需要在調(diào)用方發(fā)送請求的時候將服務名設置到S-user請求頭中。

當資源所在的服務接收到請求時，Sentinel就會從S-user請求頭獲取到服務名，之后再通過ContextUtil.enter("入口名", "調(diào)用者名")來設置當前資源的調(diào)用者

這里我原以為Sentinel會適配比如OpenFeign之類的框架，會自動將服務名攜帶到請求頭中，但是我翻了一下源碼，發(fā)現(xiàn)并沒有去適配，不知道是出于什么情況的考慮。

所以這一節(jié)加上上一節(jié)，我們知道了一個資源其實有三種維度的統(tǒng)計Node：

• 分別統(tǒng)計不同入口的訪問數(shù)據(jù)
• 統(tǒng)計所有入口訪問數(shù)據(jù)之和
• 分別統(tǒng)計來自某個服務的訪問數(shù)據(jù)

為了方便區(qū)分，我來給這三個統(tǒng)計Node取個響亮的名字

不同入口的訪問數(shù)據(jù)就叫他DefaultNode，統(tǒng)計所有入口訪問數(shù)據(jù)之和就叫他ClusterNode，來自某個服務的訪問數(shù)據(jù)就叫他OriginNode。

是不是夠響亮！

那么他們的關系就可以用下面這個圖來表示

3、LogSlot

這個Slot沒什么好說的，通過名字可以看出來，其實就是用來打印日志的。

當發(fā)生異常，就會打印日志。

4、StatisticSlot

這個Slot就比較重要了，就是用來統(tǒng)計數(shù)據(jù)的。

前面說的NodeSelectorSlot和ClusterBuilderSlot，他們的作用就是根據(jù)資源當前的入口和調(diào)用來源來選擇對應的統(tǒng)計Node。

而StatisticSlot就是對這些統(tǒng)計Node進行實際的統(tǒng)計，比如加一下資源的訪問線程數(shù)，資源的請求數(shù)量等等。

前幾個Slot其實都是準備、統(tǒng)計的作用，并沒有涉及限流降級之類的，他們是為限流降級提供數(shù)據(jù)支持的。

5、AuthoritySlot

Authority是授權的意思，這個Slot的作用是對資源調(diào)用者進行授權，就是黑白名單控制。

可以通過控制臺來添加授權規(guī)則。

在AuthoritySlot中會去獲取資源的調(diào)用者，之后會跟授權規(guī)則中的資源應用這個選項進行匹配，之后就會出現(xiàn)有以下2種情況：

• 授權類型是黑名單，匹配上了，說明在黑名單內(nèi)，那么這個服務就不能訪問這個資源，沒匹配上就可以訪問

• 授權類型是白名單。匹配上了，說明在白名單內(nèi)，那么這個服務就可以訪問這個資源，沒匹配上就不可以訪問

6、SystemSlot

這個的作用是根據(jù)整個系統(tǒng)運行的統(tǒng)計數(shù)據(jù)來限流的，防止當前系統(tǒng)負載過高。

它支持入口qps、線程數(shù)、響應時間、cpu使用率、負載5個限流的維度。

對于系統(tǒng)的入口qps、線程數(shù)、平均響應時間這些指標，也會有一個統(tǒng)計Node專門去統(tǒng)計，所以這個統(tǒng)計Node的作用就好比會去統(tǒng)計所有訪問西湖的人數(shù)，統(tǒng)計也在StatisticSlot代碼中，前面說的時候我把代碼隱藏了

至于cpu使用率、負載指標，Sentinel會啟動一個定時任務，每隔1s會去讀取一次當前系統(tǒng)的cpu和負載。

7、FlowSlot

這個Slot會根據(jù)預設的規(guī)則，結合前面的統(tǒng)計出來的實時信息進行流量控制。

在說FlowSlot之前，先來用之前畫的那張圖回顧一下一個資源的三種統(tǒng)計維度

這里默默地注視10s。。

限流規(guī)則配置項比較多

這里我們來好好扒一扒這些配置項的意思。

針對來源，來源就是前面說的調(diào)用方，這個配置表明，這個規(guī)則適用于哪個調(diào)用方，默認是default，就是指規(guī)則適用于所有調(diào)用方，如果指定了調(diào)用方，那么這個規(guī)則僅僅對指定的調(diào)用方生效。

舉個例子來說，比如說現(xiàn)在想限制來自上海的訪問的人數(shù)，那么針對來源可以填上海，之后當訪問的大兄弟來自上海的時候，Sentinel就會根據(jù)上海對應的OriginNode數(shù)據(jù)來判斷是否達到限流的條件。

閾值類型，就是限流條件，當資源的qps或者訪問的線程數(shù)到達設置的單機閾值，就會觸發(fā)限流。

是否集群，這個作用是用來對集群控制的，因為一個服務可能在很多臺機器上，而這個的作用就是將整個集群看成一個整體來限流，這里就不做深入討論。

流控模式，這個流控模式的選項僅僅對閾值類型為qps有效，當閾值類型線程數(shù)時無效。

這個配置就比較有意思了，分為直接、關聯(lián)、鏈路三種模式。

直接模式的意思就是當資源的ClusterNode統(tǒng)計數(shù)據(jù)統(tǒng)計達到了閾值，就會觸發(fā)限流。

比如，當通過地鐵和公交訪問西湖人數(shù)之和達到單機閾值之后就會觸發(fā)限流。

關聯(lián)模式下需要填寫關聯(lián)的資源名稱

關聯(lián)的意思就是當關聯(lián)資源的ClusterNode統(tǒng)計的qps達到了設置的閾值時，就會觸發(fā)當前資源的限流操作。

比如，假設現(xiàn)在西湖這個資源關聯(lián)了雷峰塔這個資源，那么當訪問雷峰塔的人數(shù)達到了指定的閾值之后，此時就觸發(fā)西湖這個資源的限流，就是雷峰塔流量高了但是限流的是西湖。

鏈路模式也一樣，它需要關聯(lián)一個入口資源

關聯(lián)入口的意思就是指，當訪問資源的實際入口跟關聯(lián)入口是一樣的時候，就會根據(jù)這個入口對應的DefaultNode的統(tǒng)計數(shù)據(jù)來判斷是否需要限流。

也就是可以單獨限制通過公交和地鐵的訪問的人數(shù)的意思。

到這，其實前面說到的一個資源的三種統(tǒng)計維度的數(shù)據(jù)都用到了，現(xiàn)在應該明白了為什么需要這么多維度的數(shù)據(jù)，就是為不同維度限流準備的。

最后一個配置項，流控效果，這個就是如果是通過qps來限流，并且達到了限流的條件之后會做什么，如果是線程數(shù)，就直接拋出BlockException異常

也有三種方式，快速失敗、Warm Up、排隊等待

快速失敗的意思就是指一旦觸發(fā)限流了，那么直接拋出BlockException異常

Warm Up的作用就是為了防止系統(tǒng)流量突然增加時出現(xiàn)瞬間把系統(tǒng)壓垮的情況。通過"冷啟動"，讓通過的流量緩慢增加，在一定時間內(nèi)逐漸增加到閾值上限。

排隊等待，很好理解，意思當出現(xiàn)限流了，不是拋異常，而是去排隊等待一定時間，其實就是讓請求均勻速度通過，內(nèi)部使用的是傳說中的漏桶算法。

DegradeSlot

這是整個責任鏈中最后一個slot，這個slot的作用是用來熔斷降級的。

Sentinel支持三種熔斷策略：慢調(diào)用比例、異常比例 、異常數(shù)，通過規(guī)則配置也可以看出來。

熔斷器的工作流程大致如下

Sentinel會為每個設置的規(guī)則都創(chuàng)建一個熔斷器，熔斷器有三種狀態(tài)，OPEN(打開)、HALF_OPEN(半開)、CLOSED(關閉)

• 當處于CLOSED狀態(tài)時，可以訪問資源，訪問之后會進行慢調(diào)用比例、異常比例、異常數(shù)的統(tǒng)計，一旦達到了設置的閾值，就會將熔斷器的狀態(tài)設置為OPEN

• 當處于OPEN狀態(tài)時，會去判斷是否達到了熔斷時間，如果沒到，拒絕訪問，如果到了，那么就將狀態(tài)改成HALF_OPEN，然后訪問資源，訪問之后會對訪問結果進行判斷，符合規(guī)則設置的要求，直接將熔斷器設置為CLOSED，關閉熔斷器，不符合則還是改為OPEN狀態(tài)

• 當處于HALF_OPEN狀態(tài)時，直接拒絕訪問資源

一般來說，熔斷降級其實是對于服務的調(diào)用方來說的。

在項目中會經(jīng)常調(diào)用其它服務或者是第三方接口，而對于這些接口，一旦它們出現(xiàn)不穩(wěn)定，就有可能導致自身服務長時間等待，從而出現(xiàn)響應延遲等等問題。

此時服務調(diào)用方就可基于熔斷降級方式解決。

一旦第三方接口響應時間過長，那么就可以使用慢調(diào)用比例規(guī)則，當出現(xiàn)大量長時間響應的情況，那么就直接熔斷，不去請求。

雖然說熔斷降級是針對服務的調(diào)用方來說，但是Sentinel本身并沒有限制熔斷降級一定是調(diào)用其它的服務。

總結

通過整篇文章的分析之后，再回頭看看Sentinel的簡介的內(nèi)容，其實就能更好地理解Sentinel的定位和功能。

Sentinel核心就是一堆統(tǒng)計數(shù)據(jù)和基于這些統(tǒng)計數(shù)據(jù)實現(xiàn)的流控和熔斷的功能，源碼并不復雜，而且Sentinel的代碼寫得非常好。

最后Sentinel源碼注釋倉庫地址：

https://github.com/sanyou3/sentinel.git

本文demo代碼倉庫地址：

https://github.com/sanyou3/sentinel-demo

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