Spring Cloud Alibaba Sentinel 主要原理和核心類介紹

Context

Context 代表呼叫鏈路上下文，貫穿一次呼叫鏈路中的所有 Entry。Context 維持著入口節點（entranceNode）、本次呼叫鏈路的 curNode、呼叫來源（origin）等資訊。Context 名稱即為呼叫鏈路入口名稱。

Context 維持的方式：透過 ThreadLocal 傳遞，只有在入口 enter 的時候生效。由於 Context 是透過 ThreadLocal 傳遞的，因此對於非同步呼叫鏈路，執行緒切換的時候會丟掉 Context，因此需要手動透過 ContextUtil.runOnContext(context, f) 來變換 context。

Entry

每一次資源呼叫都會建立一個 Entry。Entry 包含了資源名、curNode（當前統計節點）、originNode（來源統計節點）等資訊

Node

Sentinel 裡面的各種種類的統計節點：

StatisticNode：最為基礎的統計節點，包含秒級和分鐘級兩個滑動視窗結構。

DefaultNode：鏈路節點，用於統計呼叫鏈路上某個資源的資料，維持樹狀結構。

ClusterNode：簇點，用於統計每個資源全域性的資料（不區分呼叫鏈路），以及存放該資源的按來源區分的呼叫資料（型別為 StatisticNode）。特別地，Constants.ENTRY_NODE 節點用於統計全域性的入口資源資料。

EntranceNode：入口節點，特殊的鏈路節點，對應某個 Context 入口的所有呼叫資料。Constants.ROOT 節點也是入口節點。

構建的時機：

EntranceNode 在 ContextUtil.enter(xxx) 的時候就建立了，然後設定到 Context 裡面。

NodeSelectorSlot：根據 context 建立 DefaultNode，然後設定到 Context 裡面。

ClusterBuilderSlot：首先根據 resourceName 建立 ClusterNode，並且 set clusterNode to defaultNode；然後再根據 origin 建立來源節點（型別為 StatisticNode），並且 set originNode to curEntry。

幾種 Node 的維度（數目）：

ClusterNode 的維度是 resource

DefaultNode 的維度是 resource * context，存在每個 NodeSelectorSlot 的 map 裡面

EntranceNode 的維度是 context，存在 ContextUtil 類的 contextNameNodeMap 裡面

來源節點（型別為 StatisticNode）的維度是 resource * origin，存在每個 ClusterNode 的 originCountMap 裡面

Sentinel核心結構

在 Sentinel 裡面，所有的資源都對應一個資源名稱以及一個 Entry。Entry 可以透過對主流框架的適配自動建立，也可以透過註解的方式或呼叫 API 顯式建立；每一個 Entry 建立的時候，同時也會建立一系列功能插槽（slot chain）。這些插槽有不同的職責

NodeSelectorSlot 負責收集資源的路徑，並將這些資源的呼叫路徑，以樹狀結構儲存起來，用於根據呼叫路徑來限流降級；

ClusterBuilderSlot 則用於儲存資源的統計資訊以及呼叫者資訊，例如該資源的 RT, QPS, thread count 等等，這些資訊將用作為多維度限流，降級的依據；

StatisticSlot 則用於記錄、統計不同緯度的 runtime 指標監控資訊；

FlowSlot 則用於根據預設的限流規則以及前面 slot 統計的狀態，來進行流量控制；

AuthoritySlot 則根據配置的黑白名單和呼叫來源資訊，來做黑白名單控制；

DegradeSlot 則透過統計資訊以及預設的規則，來做熔斷降級；

SystemSlot 則透過系統的狀態，例如 load1 等，來控制總的入口流量；

slot chain其實可以分為兩個部分：統計資料構建部分（statistic）和判斷部分（rule checking）

Sentinel 將 ProcessorSlot 作為 SPI 介面進行擴充套件（1.7.2 版本以前 SlotChainBuilder 作為 SPI），使得 Slot Chain 具備了擴充套件的能力。您可以自行加入自定義的 slot 並編排 slot 間的順序，從而可以給 Sentinel 新增自定義的功能。

SPI 擴充套件

Sentinel 提供多樣化的 SPI 介面用於提供擴充套件的能力。開發者可以在用同一個 sentinel-core 的基礎上自行擴充套件介面實現，從而可以方便地根據業務需求給 Sentinel 新增自定義的邏輯。目前 Sentinel 提供如下的擴充套件點：

初始化過程擴充套件：提供 InitFunc SPI介面，可以新增自定義的一些初始化邏輯，如動態規則源註冊等。

Slot/Slot Chain 擴充套件：用於給 Sentinel 功能鏈新增自定義的功能並自由編排。

指標統計擴充套件（StatisticSlot Callback）：用於擴充套件 StatisticSlot 指標統計相關的邏輯。

Transport 擴充套件：提供 CommandHandler、CommandCenter 等介面，用於對心跳傳送、監控 API Server 進行擴充套件。

叢集流控擴充套件：可以方便地定製 token client/server 自定義實現

日誌擴充套件：用於自定義 record log Logger，可用於對接 slf4j 等標準日誌實現。

NodeSelectorSlot

這個 slot 主要負責收集資源的路徑，並將這些資源的呼叫路徑，以樹狀結構儲存起來，用於根據呼叫路徑來限流降級。

ContextUtil.enter("entrance1", "appA");

 Entry nodeA = SphU.entry("nodeA");

 if (nodeA != null) {

    nodeA.exit();

 }

 ContextUtil.exit();

1.

2.

3.

4.

5.

6.

上述程式碼透過 ContextUtil.enter() 建立了一個名為 entrance1 的上下文，同時指定呼叫發起者為 appA；接著透過 SphU.entry()請求一個 token，如果該方法順利執行沒有拋 BlockException，表明 token 請求成功。

以上程式碼將在記憶體中生成以下結構：

machine-root

                 /     

                /

         EntranceNode1

              /

             /   

      DefaultNode(nodeA)

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

示例2

ContextUtil.enter("entrance1", "appA");

  Entry nodeA = SphU.entry("nodeA");

  if (nodeA != null) {

    nodeA.exit();

  }

  ContextUtil.exit();

  ContextUtil.enter("entrance2", "appA");

  nodeA = SphU.entry("nodeA");

  if (nodeA != null) {

    nodeA.exit();

  }

  ContextUtil.exit();

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

12.

13.

以上程式碼生成如下結構

machine-root

                   /         \

                  /           \

          EntranceNode1   EntranceNode2

                /               \

               /                 \

       DefaultNode(nodeA)   DefaultNode(nodeA)

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

上面的結構可以透過呼叫 curl 來顯示：

EntranceNode: machine-root(t:0 pq:1 bq:0 tq:1 rt:0 prq:1 1mp:0 1mb:0 1mt:0)

-EntranceNode1: Entrance1(t:0 pq:1 bq:0 tq:1 rt:0 prq:1 1mp:0 1mb:0 1mt:0)

--nodeA(t:0 pq:1 bq:0 tq:1 rt:0 prq:1 1mp:0 1mb:0 1mt:0)

-EntranceNode2: Entrance1(t:0 pq:1 bq:0 tq:1 rt:0 prq:1 1mp:0 1mb:0 1mt:0)

--nodeA(t:0 pq:1 bq:0 tq:1 rt:0 prq:1 1mp:0 1mb:0 1mt:0)

t:threadNum  pq:passQps  bq:blockedQps  tq:totalQps  rt:averageRt  prq: passRequestQps 1mp:1m-passed 1mb:1m-blocked 1mt:1m-total

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

localhost:8719是我們引入Transport 模組（sentinel-transport-simple-http）後，對Sentinel控制檯暴露的端點資料介面。後續我們在Sentinel控制檯接入的時候再說。

ClusterBuilderSlot

此插槽用於構建資源的 ClusterNode 以及呼叫來源節點。ClusterNode 保持資源執行統計資訊（響應時間、QPS、block 數目、執行緒數、異常數等）以及原始呼叫者統計資訊列表。來源呼叫者的名字由 ContextUtil.enter(contextName，origin) 中的 origin 標記。可透過如下命令檢視某個資源不同呼叫者的訪問情況：curl ：

id: nodeA

idx origin  threadNum passedQps blockedQps totalQps aRt   1m-passed 1m-blocked 1m-total 

1   caller1 0         0         0          0        0     0         0          0        

2   caller2 0         0         0          0        0     0         0          0

1.

2.

3.

4.

StatisticSlot

StatisticSlot 是 Sentinel 的核心功能插槽之一，用於統計實時的呼叫資料。

clusterNode：資源標識的 ClusterNode 的 runtime 統計

origin：根據來自不同呼叫者的統計資訊

defaultnode: 根據上下文條目名稱和資源 ID 的 runtime 統計

入口的統計

Sentinel 底層採用高效能的滑動視窗資料結構 LeapArray 來統計實時的秒級指標資料，可以很好地支撐寫多於讀的高併發場景。

FlowSlot

這個 slot 主要根據預設的資源的統計資訊，按照固定的次序，依次生效。如果一個資源對應兩條或者多條流控規則，則會根據如下次序依次檢驗，直到全部透過或者有一個規則生效為止:

指定應用生效的規則，即針對呼叫方限流的；

呼叫方為 other 的規則；

呼叫方為 default 的規則。

DegradeSlot

這個 slot 主要針對資源的平均響應時間（RT）以及異常比率，來決定資源是否在接下來的時間被自動熔斷掉。

SystemSlot

這個 slot 會根據對於當前系統的整體情況，對入口資源的呼叫進行動態調配。其原理是讓入口的流量和當前系統的預計容量達到一個動態平衡。

注意系統規則只對入口流量起作用（呼叫型別為 EntryType.IN），對出口流量無效。可透過 SphU.entry(res, entryType) 指定呼叫型別，如果不指定，預設是EntryType.OUT。

注：本文大部分內容摘自官網，可做了解，為後續的學習打下理論基礎。