限流降級(jí)神器，帶你解讀阿里巴巴開源 Sentinel 實(shí)現(xiàn)原理
Sentinel 是阿里中間件團(tuán)隊(duì)開源的，面向分布式服務(wù)架構(gòu)的輕量級(jí)高可用流量控制組件，主要以流量為切入點(diǎn)，從流量控制、熔斷降級(jí)、系統(tǒng)負(fù)載保護(hù)等多個(gè)維度來(lái)幫助用戶保護(hù)服務(wù)的穩(wěn)定性。
大家可能會(huì)問(wèn)：Sentinel 和之前常用的熔斷降級(jí)庫(kù) Netflix Hystrix 有什么異同呢？Sentinel官網(wǎng)有一個(gè)對(duì)比的文章，這里摘抄一個(gè)總結(jié)的表格，具體的對(duì)比可以點(diǎn)此 鏈接 查看。
從對(duì)比的表格可以看到，Sentinel比Hystrix在功能性上還要強(qiáng)大一些，本文讓我們一起來(lái)了解下Sentinel的源碼，揭開Sentinel的神秘面紗。
項(xiàng)目結(jié)構(gòu)
將Sentinel的源碼fork到自己的github庫(kù)中，接著把源碼clone到本地，然后開始源碼閱讀之旅吧。
首先我們看一下Sentinel項(xiàng)目的整個(gè)結(jié)構(gòu)：
- sentinel-core 核心模塊，限流、降級(jí)、系統(tǒng)保護(hù)等都在這里實(shí)現(xiàn)
- sentinel-dashboard 控制臺(tái)模塊，可以對(duì)連接上的sentinel客戶端實(shí)現(xiàn)可視化的管理
- sentinel-transport 傳輸模塊，提供了基本的監(jiān)控服務(wù)端和客戶端的API接口，以及一些基于不同庫(kù)的實(shí)現(xiàn)
- sentinel-extension 擴(kuò)展模塊，主要對(duì)DataSource進(jìn)行了部分?jǐn)U展實(shí)現(xiàn)
- sentinel-adapter 適配器模塊，主要實(shí)現(xiàn)了對(duì)一些常見框架的適配
- sentinel-demo 樣例模塊，可參考怎么使用sentinel進(jìn)行限流、降級(jí)等
- sentinel-benchmark 基準(zhǔn)測(cè)試模塊，對(duì)核心代碼的精確性提供基準(zhǔn)測(cè)試
運(yùn)行樣例
基本上每個(gè)框架都會(huì)帶有樣例模塊，有的叫example，有的叫demo，sentinel也不例外。
那我們從sentinel的demo中找一個(gè)例子運(yùn)行下看看大致的情況吧，上面說(shuō)過(guò)了sentinel主要的核心功能是做限流、降級(jí)和系統(tǒng)保護(hù)，那我們就從“限流”開始看sentinel的實(shí)現(xiàn)原理吧。
可以看到sentinel-demo模塊中有很多不同的樣例，我們找到basic模塊下的flow包，這個(gè)包下面就是對(duì)應(yīng)的限流的樣例，但是限流也有很多種類型的限流，我們就找根據(jù)qps限流的類看吧，其他的限流方式原理上都大差不差。
- public class FlowQpsDemo {
- private static final String KEY = "abc";
- private static AtomicInteger pass = new AtomicInteger();
- private static AtomicInteger block = new AtomicInteger();
- private static AtomicInteger total = new AtomicInteger();
- private static volatile boolean stop = false;
- private static final int threadCount = 32;
- private static int seconds = 30;
- public static void main(String[] args) throws Exception {
- initFlowQpsRule();
- tick();
- // first make the system run on a very low condition
- simulateTraffic();
- System.out.println("===== begin to do flow control");
- System.out.println("only 20 requests per second can pass");
- }
- private static void initFlowQpsRule() {
- List<FlowRule> rules = new ArrayList<FlowRule>();
- FlowRule rule1 = new FlowRule();
- rule1.setResource(KEY);
- // set limit qps to 20
- rule1.setCount(20);
- // 設(shè)置限流類型：根據(jù)qps
- rule1.setGrade(RuleConstant.FLOW_GRADE_QPS);
- rule1.setLimitApp("default");
- rules.add(rule1);
- // 加載限流的規(guī)則
- FlowRuleManager.loadRules(rules);
- }
- private static void simulateTraffic() {
- for (int i = 0; i < threadCount; i++) {
- Thread t = new Thread(new RunTask());
- t.setName("simulate-traffic-Task");
- t.start();
- }
- }
- private static void tick() {
- Thread timer = new Thread(new TimerTask());
- timer.setName("sentinel-timer-task");
- timer.start();
- }
- static class TimerTask implements Runnable {
- @Override
- public void run() {
- long start = System.currentTimeMillis();
- System.out.println("begin to statistic!!!");
- long oldTotal = 0;
- long oldPass = 0;
- long oldBlock = 0;
- while (!stop) {
- try {
- TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
- } catch (InterruptedException e) {
- }
- long globalTotal = total.get();
- long oneSecondTotal = globalTotal - oldTotal;
- oldTotal = globalTotal;
- long globalPass = pass.get();
- long oneSecondPass = globalPass - oldPass;
- oldPass = globalPass;
- long globalBlock = block.get();
- long oneSecondBlock = globalBlock - oldBlock;
- oldBlock = globalBlock;
- System.out.println(seconds + " send qps is: " + oneSecondTotal);
- System.out.println(TimeUtil.currentTimeMillis() + ", total:" + oneSecondTotal
- + ", pass:" + oneSecondPass
- + ", block:" + oneSecondBlock);
- if (seconds-- <= 0) {
- stop = true;
- }
- }
- long cost = System.currentTimeMillis() - start;
- System.out.println("time cost: " + cost + " ms");
- System.out.println("total:" + total.get() + ", pass:" + pass.get()
- + ", block:" + block.get());
- System.exit(0);
- }
- }
- static class RunTask implements Runnable {
- @Override
- public void run() {
- while (!stop) {
- Entry entry = null;
- try {
- entry = SphU.entry(KEY);
- // token acquired, means pass
- pass.addAndGet(1);
- } catch (BlockException e1) {
- block.incrementAndGet();
- } catch (Exception e2) {
- // biz exception
- } finally {
- total.incrementAndGet();
- if (entry != null) {
- entry.exit();
- }
- }
- Random random2 = new Random();
- try {
- TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(random2.nextInt(50));
- } catch (InterruptedException e) {
- // ignore
- }
- }
- }
- }
- }
執(zhí)行上面的代碼后，打印出如下的結(jié)果：
可以看到，上面的結(jié)果中，pass的數(shù)量和我們的預(yù)期并不相同，我們預(yù)期的是每秒允許pass的請(qǐng)求數(shù)是20個(gè)，但是目前有很多pass的請(qǐng)求數(shù)是超過(guò)20個(gè)的。
原因是，我們這里測(cè)試的代碼使用了多線程，注意看 threadCount 的值，一共有32個(gè)線程來(lái)模擬，而在RunTask的run方法中執(zhí)行資源保護(hù)時(shí)，即在 SphU.entry 的內(nèi)部是沒(méi)有加鎖的，所以就會(huì)導(dǎo)致在高并發(fā)下，pass的數(shù)量會(huì)高于20。
可以用下面這個(gè)模型來(lái)描述下，有一個(gè)TimeTicker線程在做統(tǒng)計(jì)，每1秒鐘做一次。有N個(gè)RunTask線程在模擬請(qǐng)求，被訪問(wèn)的business code被資源key保護(hù)著，根據(jù)規(guī)則，每秒只允許20個(gè)請(qǐng)求通過(guò)。
由于pass、block、total等計(jì)數(shù)器是全局共享的，而多個(gè)RunTask線程在執(zhí)行SphU.entry申請(qǐng)獲取entry時(shí)，內(nèi)部沒(méi)有鎖保護(hù)，所以會(huì)存在pass的個(gè)數(shù)超過(guò)設(shè)定的閾值。
那為了證明在單線程下限流的正確性與可靠性，那我們的模型就應(yīng)該變成了這樣：
那接下來(lái)我把 threadCount 的值改為1，只有一個(gè)線程來(lái)執(zhí)行這個(gè)方法，看下具體的限流結(jié)果，執(zhí)行上面的代碼后打印的結(jié)果如下：
可以看到pass數(shù)基本上維持在20，但是***次統(tǒng)計(jì)的pass值還是超過(guò)了20。這又是什么原因?qū)е碌哪兀?/p>
其實(shí)仔細(xì)看下Demo中的代碼可以發(fā)現(xiàn)，模擬請(qǐng)求是用的一個(gè)線程，統(tǒng)計(jì)結(jié)果是用的另外一個(gè)線程，統(tǒng)計(jì)線程每1秒鐘統(tǒng)計(jì)一次結(jié)果，這兩個(gè)線程之間是有時(shí)間上的誤差的。從TimeTicker線程打印出來(lái)的時(shí)間戳可以看出來(lái)，雖然每隔一秒進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，但是當(dāng)前打印時(shí)的時(shí)間和上一次的時(shí)間還是有誤差的，不完全是1000ms的間隔。
要真正驗(yàn)證每秒限制20個(gè)請(qǐng)求，保證數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性，需要做基準(zhǔn)測(cè)試，這個(gè)不是本篇文章的重點(diǎn)，有興趣的同學(xué)可以去了解下jmh，sentinel中的基準(zhǔn)測(cè)試也是通過(guò)jmh做的。
深入原理
通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的示例程序，我們了解了sentinel可以對(duì)請(qǐng)求進(jìn)行限流，除了限流外，還有降級(jí)和系統(tǒng)保護(hù)等功能。那現(xiàn)在我們就撥開云霧，深入源碼內(nèi)部去一窺sentinel的實(shí)現(xiàn)原理吧。
首先從入口開始： SphU.entry() 。這個(gè)方法會(huì)去申請(qǐng)一個(gè)entry，如果能夠申請(qǐng)成功，則說(shuō)明沒(méi)有被限流，否則會(huì)拋出BlockException，表面已經(jīng)被限流了。
從 SphU.entry() 方法往下執(zhí)行會(huì)進(jìn)入到 Sph.entry() ，Sph的默認(rèn)實(shí)現(xiàn)類是 CtSph ，在CtSph中最終會(huì)執(zhí)行到 entry(ResourceWrapperresourceWrapper,intcount,Object...args)throwsBlockException 這個(gè)方法。
我們來(lái)看一下這個(gè)方法的具體實(shí)現(xiàn)：
- public Entry entry(ResourceWrapper resourceWrapper, int count, Object... args) throws BlockException {
- Context context = ContextUtil.getContext();
- if (context instanceof NullContext) {
- // Init the entry only. No rule checking will occur.
- return new CtEntry(resourceWrapper, null, context);
- }
- if (context == null) {
- context = MyContextUtil.myEnter(Constants.CONTEXT_DEFAULT_NAME, "", resourceWrapper.getType());
- }
- // Global switch is close, no rule checking will do.
- if (!Constants.ON) {
- return new CtEntry(resourceWrapper, null, context);
- }
- // 獲取該資源對(duì)應(yīng)的SlotChain
- ProcessorSlot<Object> chain = lookProcessChain(resourceWrapper);
- /*
- * Means processor cache size exceeds {@link Constants.MAX_SLOT_CHAIN_SIZE}, so no
- * rule checking will be done.
- */
- if (chain == null) {
- return new CtEntry(resourceWrapper, null, context);
- }
- Entry e = new CtEntry(resourceWrapper, chain, context);
- try {
- // 執(zhí)行Slot的entry方法
- chain.entry(context, resourceWrapper, null, count, args);
- } catch (BlockException e1) {
- e.exit(count, args);
- // 拋出BlockExecption
- throw e1;
- } catch (Throwable e1) {
- RecordLog.info("Sentinel unexpected exception", e1);
- }
- return e;
- }
這個(gè)方法可以分為以下幾個(gè)部分：
- 1.對(duì)參數(shù)和全局配置項(xiàng)做檢測(cè)，如果不符合要求就直接返回了一個(gè)CtEntry對(duì)象，不會(huì)再進(jìn)行后面的限流檢測(cè)，否則進(jìn)入下面的檢測(cè)流程。
- 2.根據(jù)包裝過(guò)的資源對(duì)象獲取對(duì)應(yīng)的SlotChain
- 3.執(zhí)行SlotChain的entry方法
- 3.1.如果SlotChain的entry方法拋出了BlockException，則將該異常繼續(xù)向上拋出
- 3.2.如果SlotChain的entry方法正常執(zhí)行了，則***會(huì)將該entry對(duì)象返回
- 4.如果上層方法捕獲了BlockException，則說(shuō)明請(qǐng)求被限流了，否則請(qǐng)求能正常執(zhí)行
其中比較重要的是第2、3兩個(gè)步驟，我們來(lái)分解一下這兩個(gè)步驟。
創(chuàng)建SlotChain
首先看一下lookProcessChain的方法實(shí)現(xiàn)：
- private ProcessorSlot<Object> lookProcessChain(ResourceWrapper resourceWrapper) {
- ProcessorSlotChain chain = chainMap.get(resourceWrapper);
- if (chain == null) {
- synchronized (LOCK) {
- chain = chainMap.get(resourceWrapper);
- if (chain == null)
- // Entry size limit.
- if (chainMap.size() >= Constants.MAX_SLOT_CHAIN_SIZE) {
- return null;
- }
- // 具體構(gòu)造chain的方法
- chain = Env.slotsChainbuilder.build();
- Map<ResourceWrapper, ProcessorSlotChain> newMap = new HashMap<ResourceWrapper, ProcessorSlotChain>(chainMap.size() + 1);
- newMap.putAll(chainMap);
- newMap.put(resourceWrapper, chain);
- chainMap = newMap;
- }
- }
- }
- return chain;
- }
該方法使用了一個(gè)HashMap做了緩存，key是資源對(duì)象。這里加了鎖，并且做了 doublecheck 。具體構(gòu)造chain的方法是通過(guò)： Env.slotsChainbuilder.build() 這句代碼創(chuàng)建的。那就進(jìn)入這個(gè)方法看看吧。
- public ProcessorSlotChain build() {
- ProcessorSlotChain chain = new DefaultProcessorSlotChain();
- chain.addLast(new NodeSelectorSlot());
- chain.addLast(new ClusterBuilderSlot());
- chain.addLast(new LogSlot());
- chain.addLast(new StatisticSlot());
- chain.addLast(new SystemSlot());
- chain.addLast(new AuthoritySlot());
- chain.addLast(new FlowSlot());
- chain.addLast(new DegradeSlot());
- return chain;
- }
Chain是鏈條的意思，從build的方法可看出，ProcessorSlotChain是一個(gè)鏈表，里面添加了很多個(gè)Slot。具體的實(shí)現(xiàn)需要到DefaultProcessorSlotChain中去看。
- public class DefaultProcessorSlotChain extends ProcessorSlotChain {
- AbstractLinkedProcessorSlot<?> first = new AbstractLinkedProcessorSlot<Object>() {
- @Override
- public void entry(Context context, ResourceWrapper resourceWrapper, Object t, int count, Object... args)
- throws Throwable {
- super.fireEntry(context, resourceWrapper, t, count, args);
- }
- @Override
- public void exit(Context context, ResourceWrapper resourceWrapper, int count, Object... args) {
- super.fireExit(context, resourceWrapper, count, args);
- }
- };
- AbstractLinkedProcessorSlot<?> end = first; @Override public void addFirst(AbstractLinkedProcessorSlot<?> protocolProcessor) { protocolProcessor.setNext(first.getNext()); first.setNext(protocolProcessor); if (end == first) { end = protocolProcessor; } } @Override
- public void addLast(AbstractLinkedProcessorSlot<?> protocolProcessor)
- end.setNext(protocolProcessor);
- end = protocolProcessor;
- }
- }
DefaultProcessorSlotChain中有兩個(gè)AbstractLinkedProcessorSlot類型的變量：first和end，這就是鏈表的頭結(jié)點(diǎn)和尾節(jié)點(diǎn)。
創(chuàng)建DefaultProcessorSlotChain對(duì)象時(shí)，首先創(chuàng)建了首節(jié)點(diǎn)，然后把首節(jié)點(diǎn)賦值給了尾節(jié)點(diǎn)，可以用下圖表示：
將***個(gè)節(jié)點(diǎn)添加到鏈表中后，整個(gè)鏈表的結(jié)構(gòu)變成了如下圖這樣：
將所有的節(jié)點(diǎn)都加入到鏈表中后，整個(gè)鏈表的結(jié)構(gòu)變成了如下圖所示：
這樣就將所有的Slot對(duì)象添加到了鏈表中去了，每一個(gè)Slot都是繼承自AbstractLinkedProcessorSlot。而AbstractLinkedProcessorSlot是一種責(zé)任鏈的設(shè)計(jì)，每個(gè)對(duì)象中都有一個(gè)next屬性，指向的是另一個(gè)AbstractLinkedProcessorSlot對(duì)象。其實(shí)責(zé)任鏈模式在很多框架中都有，比如Netty中是通過(guò)pipeline來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
知道了SlotChain是如何創(chuàng)建的了，那接下來(lái)就要看下是如何執(zhí)行Slot的entry方法的了。
執(zhí)行SlotChain的entry方法
lookProcessChain方法獲得的ProcessorSlotChain的實(shí)例是DefaultProcessorSlotChain，那么執(zhí)行chain.entry方法，就會(huì)執(zhí)行DefaultProcessorSlotChain的entry方法，而DefaultProcessorSlotChain的entry方法是這樣的：
- @Override
- public void entry(Context context, ResourceWrapper resourceWrapper, Object t, int count, Object... args)
- throws Throwable {
- first.transformEntry(context, resourceWrapper, t, count, args);
- }
也就是說(shuō)，DefaultProcessorSlotChain的entry實(shí)際是執(zhí)行的first屬性的transformEntry方法。
而transformEntry方法會(huì)執(zhí)行當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的entry方法，在DefaultProcessorSlotChain中first節(jié)點(diǎn)重寫了entry方法，具體如下：
- @Override
- public void entry(Context context, ResourceWrapper resourceWrapper, Object t, int count, Object... args)
- throws Throwable {
- super.fireEntry(context, resourceWrapper, t, count, args);
- }
first節(jié)點(diǎn)的entry方法，實(shí)際又是執(zhí)行的super的fireEntry方法，那繼續(xù)把目光轉(zhuǎn)移到fireEntry方法，具體如下：
- @Override
- public void fireEntry(Context context, ResourceWrapper resourceWrapper, Object obj, int count, Object... args)
- throws Throwable {
- if (next != null) {
- next.transformEntry(context, resourceWrapper, obj, count, args);
- }
- }
從這里可以看到，從fireEntry方法中就開始傳遞執(zhí)行entry了，這里會(huì)執(zhí)行當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)transformEntry方法，上面已經(jīng)分析過(guò)了，transformEntry方法會(huì)觸發(fā)當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的entry，也就是說(shuō)fireEntry方法實(shí)際是觸發(fā)了下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的entry方法。具體的流程如下圖所示：
從圖中可以看出，從最初的調(diào)用Chain的entry()方法，轉(zhuǎn)變成了調(diào)用SlotChain中Slot的entry()方法。從上面的分析可以知道，SlotChain中的***個(gè)Slot節(jié)點(diǎn)是NodeSelectorSlot。
執(zhí)行Slot的entry方法
現(xiàn)在可以把目光轉(zhuǎn)移到SlotChain中的***個(gè)節(jié)點(diǎn)NodeSelectorSlot的entry方法中去了，具體的代碼如下：
- @Override
- public void entry(Context context, ResourceWrapper resourceWrapper, Object obj, int count, Object... args)
- throws Throwable {
- DefaultNode node = map.get(context.getName());
- if (node == null) {
- synchronized (this) {
- node = map.get(context.getName());
- if (node == null) {
- node = Env.nodeBuilder.buildTreeNode(resourceWrapper, null);
- HashMap<String, DefaultNode> cacheMap = new HashMap<String, DefaultNode>(map.size());
- cacheMap.putAll(map);
- cacheMap.put(context.getName(), node);
- map = cacheMap;
- }
- // Build invocation tree
- ((DefaultNode)context.getLastNode()).addChild(node);
- }
- }
- context.setCurNode(node);
- // 由此觸發(fā)下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的entry方法
- fireEntry(context, resourceWrapper, node, count, args);
- }
從代碼中可以看到，NodeSelectorSlot節(jié)點(diǎn)做了一些自己的業(yè)務(wù)邏輯處理，具體的大家可以深入源碼繼續(xù)追蹤，這里大概的介紹下每種Slot的功能職責(zé)：
- NodeSelectorSlot 負(fù)責(zé)收集資源的路徑，并將這些資源的調(diào)用路徑，以樹狀結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)起來(lái)，用于根據(jù)調(diào)用路徑來(lái)限流降級(jí)；
- ClusterBuilderSlot 則用于存儲(chǔ)資源的統(tǒng)計(jì)信息以及調(diào)用者信息，例如該資源的 RT, QPS, thread count 等等，這些信息將用作為多維度限流，降級(jí)的依據(jù)；
- StatistcSlot 則用于記錄，統(tǒng)計(jì)不同緯度的 runtime 信息；
- FlowSlot 則用于根據(jù)預(yù)設(shè)的限流規(guī)則，以及前面 slot 統(tǒng)計(jì)的狀態(tài)，來(lái)進(jìn)行限流；
- AuthorizationSlot 則根據(jù)黑白名單，來(lái)做黑白名單控制；
- DegradeSlot 則通過(guò)統(tǒng)計(jì)信息，以及預(yù)設(shè)的規(guī)則，來(lái)做熔斷降級(jí)；
- SystemSlot 則通過(guò)系統(tǒng)的狀態(tài)，例如 load1 等，來(lái)控制總的入口流量；
執(zhí)行完業(yè)務(wù)邏輯處理后，調(diào)用了fireEntry()方法，由此觸發(fā)了下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的entry方法。此時(shí)我們就知道了sentinel的責(zé)任鏈就是這樣傳遞的：每個(gè)Slot節(jié)點(diǎn)執(zhí)行完自己的業(yè)務(wù)后，會(huì)調(diào)用fireEntry來(lái)觸發(fā)下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的entry方法。
所以可以將上面的圖完整了，具體如下：
至此就通過(guò)SlotChain完成了對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的entry()方法的調(diào)用，每個(gè)節(jié)點(diǎn)會(huì)根據(jù)創(chuàng)建的規(guī)則，進(jìn)行自己的邏輯處理，當(dāng)統(tǒng)計(jì)的結(jié)果達(dá)到設(shè)置的閾值時(shí)，就會(huì)觸發(fā)限流、降級(jí)等事件，具體是拋出BlockException異常。
總結(jié)
sentinel主要是基于7種不同的Slot形成了一個(gè)鏈表，每個(gè)Slot都各司其職，自己做完分內(nèi)的事之后，會(huì)把請(qǐng)求傳遞給下一個(gè)Slot，直到在某一個(gè)Slot中***規(guī)則后拋出BlockException而終止。
前三個(gè)Slot負(fù)責(zé)做統(tǒng)計(jì)，后面的Slot負(fù)責(zé)根據(jù)統(tǒng)計(jì)的結(jié)果結(jié)合配置的規(guī)則進(jìn)行具體的控制，是Block該請(qǐng)求還是放行。
控制的類型也有很多可選項(xiàng)：根據(jù)qps、線程數(shù)、冷啟動(dòng)等等。
然后基于這個(gè)核心的方法，衍生出了很多其他的功能：
- 1、dashboard控制臺(tái)，可以可視化的對(duì)每個(gè)連接過(guò)來(lái)的sentinel客戶端 (通過(guò)發(fā)送heartbeat消息)進(jìn)行控制，dashboard和客戶端之間通過(guò)http協(xié)議進(jìn)行通訊。
- 2、規(guī)則的持久化，通過(guò)實(shí)現(xiàn)DataSource接口，可以通過(guò)不同的方式對(duì)配置的規(guī)則進(jìn)行持久化，默認(rèn)規(guī)則是在內(nèi)存中的
- 3、對(duì)主流的框架進(jìn)行適配，包括servlet，dubbo，rRpc等
Dashboard控制臺(tái)
sentinel-dashboard是一個(gè)單獨(dú)的應(yīng)用，通過(guò)spring-boot進(jìn)行啟動(dòng)，主要提供一個(gè)輕量級(jí)的控制臺(tái)，它提供機(jī)器發(fā)現(xiàn)、單機(jī)資源實(shí)時(shí)監(jiān)控、集群資源匯總，以及規(guī)則管理的功能。
我們只需要對(duì)應(yīng)用進(jìn)行簡(jiǎn)單的配置，就可以使用這些功能。
1 啟動(dòng)控制臺(tái)
1.1 下載代碼并編譯控制臺(tái)
- 下載 控制臺(tái) 工程
- 使用以下命令將代碼打包成一個(gè) fat jar: mvn cleanpackage
1.2 啟動(dòng)
使用如下命令啟動(dòng)編譯后的控制臺(tái)：
$ java -Dserver.port=8080 -Dcsp.sentinel.dashboard.server=localhost:8080 -jar target/sentinel-dashboard.jar
上述命令中我們指定了一個(gè)JVM參數(shù)， -Dserver.port=8080 用于指定 Spring Boot 啟動(dòng)端口為 8080。
2 客戶端接入控制臺(tái)
控制臺(tái)啟動(dòng)后，客戶端需要按照以下步驟接入到控制臺(tái)。
2.1 引入客戶端jar包
通過(guò) pom.xml 引入 jar 包:
- <dependency>
- <groupId>com.alibaba.csp</groupId>
- <artifactId>sentinel-transport-simple-http</artifactId>
- <version>x.y.z</version>
- </dependency>
2.2 配置啟動(dòng)參數(shù)
啟動(dòng)時(shí)加入 JVM 參數(shù) -Dcsp.sentinel.dashboard.server=consoleIp:port 指定控制臺(tái)地址和端口。若啟動(dòng)多個(gè)應(yīng)用，則需要通過(guò) -Dcsp.sentinel.api.port=xxxx 指定客戶端監(jiān)控 API 的端口（默認(rèn)是 8719）。
除了修改 JVM 參數(shù)，也可以通過(guò)配置文件取得同樣的效果。更詳細(xì)的信息可以參考 啟動(dòng)配置項(xiàng)。
2.3 觸發(fā)客戶端初始化
確保客戶端有訪問(wèn)量，Sentinel 會(huì)在客戶端***調(diào)用的時(shí)候進(jìn)行初始化，開始向控制臺(tái)發(fā)送心跳包。
sentinel-dashboard是一個(gè)獨(dú)立的web應(yīng)用，可以接受客戶端的連接，然后與客戶端之間進(jìn)行通訊，他們之間使用http協(xié)議進(jìn)行通訊。他們之間的關(guān)系如下圖所示：
dashboard
dashboard啟動(dòng)后會(huì)等待客戶端的連接，具體的做法是在 MachineRegistryController 中有一個(gè) receiveHeartBeat 的方法，客戶端發(fā)送心跳消息，就是通過(guò)http請(qǐng)求這個(gè)方法。
dashboard接收到客戶端的心跳消息后，會(huì)把客戶端的傳遞過(guò)來(lái)的ip、port等信息封裝成一個(gè) MachineInfo對(duì)象，然后將該對(duì)象通過(guò) MachineDiscovery 接口的 addMachine 方法添加到一個(gè)ConcurrentHashMap中保存起來(lái)。
這里會(huì)有問(wèn)題，因?yàn)榭蛻舳说男畔⑹潜４嬖赿ashboard的內(nèi)存中的，所以當(dāng)dashboard應(yīng)用重啟后，之前已經(jīng)發(fā)送過(guò)來(lái)的客戶端信息都會(huì)丟失掉。
client
client在啟動(dòng)時(shí)，會(huì)通過(guò)CommandCenterInitFunc選擇一個(gè)，并且只選擇一個(gè)CommandCenter進(jìn)行啟動(dòng)。
啟動(dòng)之前會(huì)通過(guò)spi的方式掃描獲取到所有的CommandHandler的實(shí)現(xiàn)類，然后將所有的CommandHandler注冊(cè)到一個(gè)HashMap中去，待后期使用。
PS：考慮一下，為什么CommandHandler不需要做持久化，而是直接保存在內(nèi)存中。
注冊(cè)完CommandHandler之后，緊接著就啟動(dòng)CommandCenter了，目前CommandCenter有兩個(gè)實(shí)現(xiàn)類：
- SimpleHttpCommandCenter 通過(guò)ServerSocket啟動(dòng)一個(gè)服務(wù)端，接受socket連接
- NettyHttpCommandCenter 通過(guò)Netty啟動(dòng)一個(gè)服務(wù)端，接受channel連接
CommandCenter啟動(dòng)后，就等待dashboard發(fā)送消息過(guò)來(lái)了，當(dāng)接收到消息后，會(huì)把消息通過(guò)具體的CommandHandler進(jìn)行處理，然后將處理的結(jié)果返回給dashboard。
這里需要注意的是，dashboard給client發(fā)送消息是通過(guò)異步的httpClient進(jìn)行發(fā)送的，在HttpHelper類中。
但是詭異的是，既然通過(guò)異步發(fā)送了，又通過(guò)一個(gè)CountDownLatch來(lái)等待消息的返回，然后獲取結(jié)果，那這樣不就失去了異步的意義的嗎？具體的代碼如下：
- private String httpGetContent(String url) { final HttpGet httpGet = new HttpGet(url); final CountDownLatch latch = new CountDownLatch(1);
- final AtomicReference<String> reference = new AtomicReference<>();
- httpclient.execute(httpGet, new FutureCallback<HttpResponse>() {
- @Override
- public void completed(final HttpResponse response) {
- try {
- reference.set(getBody(response));
- } catch (Exception e) {
- logger.info("httpGetContent " + url + " error:", e);
- } finally {
- latch.countDown();
- }
- }
- @Override
- public void failed(final Exception ex) {
- latch.countDown();
- logger.info("httpGetContent " + url + " failed:", ex);
- }
- @Override
- public void cancelled() {
- latch.countDown();
- }
- });
- try {
- latch.await(5, TimeUnit.SECONDS);
- } catch (Exception e) {
- logger.info("wait http client error:", e);
- }
- return reference.get();
- }
主流框架的適配
sentinel也對(duì)一些主流的框架進(jìn)行了適配，使得在使用主流框架時(shí)，也可以享受到sentinel的保護(hù)。目前已經(jīng)支持的適配器包括以下這些：
- Web Servlet
- Dubbo
- Spring Boot / Spring Cloud
- gRPC
- Apache RocketMQ
其實(shí)做適配就是通過(guò)那些主流框架的擴(kuò)展點(diǎn)，然后在擴(kuò)展點(diǎn)上加入sentinel限流降級(jí)的代碼即可。拿Servlet的適配代碼看一下，具體的代碼是：
- public class CommonFilter implements Filter {
- @Override
- public void init(FilterConfig filterConfig) {
- }
- @Override
- public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response, FilterChain chain)
- throws IOException, ServletException
- HttpServletRequest sRequest = (HttpServletRequest)request;
- Entry entry = null;
- try {
- // 根據(jù)請(qǐng)求生成的資源
- String target = FilterUtil.filterTarget(sRequest);
- target = WebCallbackManager.getUrlCleaner().clean(target);
- // “申請(qǐng)”該資源
- ContextUtil.enter(target);
- entry = SphU.entry(target, EntryType.IN);
- // 如果能成功“申請(qǐng)”到資源，則說(shuō)明未被限流
- // 則將請(qǐng)求放行
- chain.doFilter(request, response);
- } catch (BlockException e) {
- // 否則如果捕獲了BlockException異常，說(shuō)明請(qǐng)求被限流了
- // 則將請(qǐng)求重定向到一個(gè)默認(rèn)的頁(yè)面
- HttpServletResponse sResponse = (HttpServletResponse)response;
- WebCallbackManager.getUrlBlockHandler().blocked(sRequest, sResponse);
- } catch (IOException e2) {
- // 省略部分代碼
- } finally {
- if (entry != null) {
- entry.exit();
- }
- ContextUtil.exit();
- }
- }
- @Override
- public void destroy() {
- }
- }
通過(guò)Servlet的Filter進(jìn)行擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)一個(gè)Filter，然后在doFilter方法中對(duì)請(qǐng)求進(jìn)行限流控制，如果請(qǐng)求被限流則將請(qǐng)求重定向到一個(gè)默認(rèn)頁(yè)面，否則將請(qǐng)求放行給下一個(gè)Filter。
規(guī)則持久化，動(dòng)態(tài)化
Sentinel 的理念是開發(fā)者只需要關(guān)注資源的定義，當(dāng)資源定義成功，可以動(dòng)態(tài)增加各種流控降級(jí)規(guī)則。
Sentinel 提供兩種方式修改規(guī)則：
- 通過(guò) API 直接修改 ( loadRules)
- 通過(guò) DataSource適配不同數(shù)據(jù)源修改
通過(guò) API 修改比較直觀，可以通過(guò)以下三個(gè) API 修改不同的規(guī)則：
FlowRuleManager.loadRules(List<FlowRule> rules); // 修改流控規(guī)則
DegradeRuleManager.loadRules(List<DegradeRule> rules); // 修改降級(jí)規(guī)則
SystemRuleManager.loadRules(List<SystemRule> rules); // 修改系統(tǒng)規(guī)則
DataSource 擴(kuò)展
上述 loadRules() 方法只接受內(nèi)存態(tài)的規(guī)則對(duì)象，但應(yīng)用重啟后內(nèi)存中的規(guī)則就會(huì)丟失，更多的時(shí)候規(guī)則***能夠存儲(chǔ)在文件、數(shù)據(jù)庫(kù)或者配置中心中。
DataSource 接口給我們提供了對(duì)接任意配置源的能力。相比直接通過(guò) API 修改規(guī)則，實(shí)現(xiàn) DataSource 接口是更加可靠的做法。
官方推薦通過(guò)控制臺(tái)設(shè)置規(guī)則后將規(guī)則推送到統(tǒng)一的規(guī)則中心，用戶只需要實(shí)現(xiàn) DataSource 接口，來(lái)監(jiān)聽規(guī)則中心的規(guī)則變化，以實(shí)時(shí)獲取變更的規(guī)則。
DataSource 拓展常見的實(shí)現(xiàn)方式有：
- 拉模式：客戶端主動(dòng)向某個(gè)規(guī)則管理中心定期輪詢拉取規(guī)則，這個(gè)規(guī)則中心可以是 SQL、文件，甚至是 VCS 等。這樣做的方式是簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是無(wú)法及時(shí)獲取變更；
- 推模式：規(guī)則中心統(tǒng)一推送，客戶端通過(guò)注冊(cè)監(jiān)聽器的方式時(shí)刻監(jiān)聽變化，比如使用 Nacos、Zookeeper 等配置中心。這種方式有更好的實(shí)時(shí)性和一致性保證。
至此，sentinel的基本情況都已經(jīng)分析了，更加詳細(xì)的內(nèi)容，可以繼續(xù)閱讀源碼來(lái)研究。
