Sentinel源碼分析，了解Sentinel的整個(gè)工作流程

本篇內(nèi)容：

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Sentinel統(tǒng)計(jì)QPS使用的是時(shí)間窗口+Bucket，并且通過循環(huán)復(fù)用Bucket以減少對(duì)內(nèi)存的占用，在統(tǒng)計(jì)QPS時(shí)，更是利用當(dāng)前時(shí)間戳定位Bucket，使用LongAdder統(tǒng)計(jì)時(shí)間窗口內(nèi)的請(qǐng)求成功數(shù)、失敗數(shù)、總耗時(shí)優(yōu)化了并發(fā)鎖，通過定時(shí)任務(wù)遞增時(shí)間戳避免每次都使用System獲取當(dāng)前時(shí)間?？梢钥吹絊entinel在性能方面所做出的努力，Sentinel盡大可能降低自身對(duì)應(yīng)用的影響。

Sentinel會(huì)為每個(gè)資源(接口)創(chuàng)建一個(gè)保存一分鐘內(nèi)時(shí)間窗口為1秒的Bucket數(shù)組以及一個(gè)保存一秒鐘內(nèi)以500ms為時(shí)間窗口的Bucket數(shù)組，將這兩個(gè)數(shù)組包裝為一個(gè)Node，以統(tǒng)計(jì)該接口的請(qǐng)求數(shù)據(jù)。每個(gè)Bucket記錄一個(gè)時(shí)間窗口內(nèi)的請(qǐng)求總數(shù)、失敗總數(shù)、總耗時(shí)(通過總耗時(shí)可計(jì)算平均耗時(shí))、被限流或者被熔斷的請(qǐng)求總數(shù)。

因此，Sentinel消耗的內(nèi)存至少是資源總數(shù)乘以每個(gè)資源對(duì)應(yīng)的Node占用的內(nèi)存大小，每個(gè)Node占用的內(nèi)存大小即為一個(gè)大小為2的Bucket數(shù)組和一個(gè)大小為60的Bucket數(shù)組所占用的內(nèi)存。

Sentinel工作流程源碼分析

Sentinel通過復(fù)用Bucket降低對(duì)內(nèi)存的消耗，使用LongAdder降低并發(fā)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)對(duì)性能的消耗，除這些之外，Sentinel通過責(zé)任鏈模式實(shí)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)、限流、熔斷降級(jí)等功能，實(shí)現(xiàn)局部無鎖化。

Sentinel的基本使用：

Sentinel實(shí)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)、限流、熔斷降級(jí)等功能由一個(gè)個(gè)ProcessorSlot完成，例如，統(tǒng)計(jì)資源當(dāng)前時(shí)間窗口的請(qǐng)求總數(shù)、失敗總數(shù)等由StatisticSlot完成，判斷當(dāng)前請(qǐng)求是否需要限流由FlowSlot完成，判斷當(dāng)前請(qǐng)求是否需要熔斷降級(jí)由DegradeSlot完成。

這些ProcessorSlot按照嚴(yán)格的順序包裝成一個(gè)鏈表，比如StatisticSlot在FlowSlot之前，F(xiàn)lowSlot在DegradeSlot之前。

ProcessorSlot的entry方法在接收到客戶端請(qǐng)求時(shí)或者客戶端向服務(wù)端發(fā)送請(qǐng)求之前被調(diào)用，exit方法則是在服務(wù)端處理完請(qǐng)求(包括異常完成)時(shí)或者客戶端發(fā)送請(qǐng)求完成時(shí)被調(diào)用。每個(gè)ProcessorSlot通過fireEntry方法或者fireExit方法向下傳遞信號(hào)。

看過Netty源碼的朋友應(yīng)該對(duì)這種設(shè)計(jì)模式的使用并不陌生，Netty也是通過責(zé)任鏈模式將處理請(qǐng)求的Handler包裝為鏈表，實(shí)現(xiàn)局部串行處理請(qǐng)求。但Sentinel的ProcessorSlot與Netty的Handler有些區(qū)別，ProcessorSlot的exit方法并不像Netty那樣是從后往前傳遞的。

我們熟悉的Shiro也是通過責(zé)任鏈實(shí)現(xiàn)(過濾器)，所以Sentinel實(shí)現(xiàn)限流、熔斷并不難理解。在不考慮集群限流的情況下。當(dāng)SphU的entry方法被調(diào)用時(shí)，至少會(huì)經(jīng)過StatisticSlot、FlowSlot、DegradeSlot這三個(gè)ProcessorSlot，其時(shí)序圖如下。

當(dāng)StatisticSlot的entry方法被調(diào)用時(shí)，由StatisticSlot根據(jù)資源獲取資源的Node，根據(jù)當(dāng)前時(shí)間戳從Node獲取當(dāng)前時(shí)間窗口的Bucket，然后將Bucket的請(qǐng)求總數(shù)自增1。StatisticSlot在entry方法中捕獲異常，如果下游的ProcessorSlot拋出異常為BlockException或BlockException的子類，則將Bucket的限流總數(shù)自增1，否則將Bucket的異?？倲?shù)自增1。

當(dāng)FlowSlot的entry方法被調(diào)用時(shí)，檢查為當(dāng)前資源配置的限流規(guī)則是否滿足限流條件，如果滿足條件則拋出BlockException異常，表示當(dāng)前請(qǐng)求被限流。由于Sentinel支持集群限流，所以限流的實(shí)現(xiàn)上比較復(fù)雜，我們暫不討論。如果是單節(jié)點(diǎn)的限流，則實(shí)現(xiàn)上與熔斷降級(jí)的實(shí)現(xiàn)差不多，本篇只介紹熔斷降級(jí)的實(shí)現(xiàn)。

當(dāng)DegradeSlot的entry方法被調(diào)用時(shí)，檢查為當(dāng)前資源配置的熔斷降級(jí)規(guī)則是否滿足條件，如果滿足條件則拋出DegradeException異常，表示當(dāng)前請(qǐng)求被熔斷。

Sentinel熔斷降級(jí)實(shí)現(xiàn)源碼分析

Sentinel會(huì)為每個(gè)資源(ResourceWrapper)創(chuàng)建一個(gè)Node，用于統(tǒng)計(jì)請(qǐng)求數(shù)據(jù)(請(qǐng)求總數(shù)、異?？倲?shù)、被限流或被熔斷總數(shù)、總耗時(shí))，為限流和熔斷降級(jí)功能提供支持。

ResourceWrapper的name為資源名稱，也可以理解是接口url，但這樣理解是不正確的。資源名稱在我們配置限流規(guī)則或者熔斷降級(jí)規(guī)則時(shí)也用到。

ResourceWrapper的entryType為流量類型，可取值為IN和OUT，IN表示流入類型，即服務(wù)端接收客戶端請(qǐng)求;OUT為流出類型，即客戶端向服務(wù)端發(fā)起請(qǐng)求。

ResourceWrapper的resourceType為資源類型，表示是Servlet還是RPC、API網(wǎng)關(guān)、數(shù)據(jù)庫等?？梢姡琒entinel還支持對(duì)數(shù)據(jù)庫的訪問限流、熔斷。

Sentinel提供的熔斷降級(jí)功能，不僅可以在客戶端使用，也可以在服務(wù)端使用，但一般會(huì)放在客戶端，用于流量類型為OUT類型的資源的熔斷降級(jí)，保證自身不受服務(wù)端的影響，不被服務(wù)端拖垮。

判斷Sentinel的熔斷降級(jí)功能是否支持在服務(wù)端執(zhí)行，我們可通過閱讀DegradeSlot的源碼，查看是否限制了只有流量類型為EntryType.OUT時(shí)才生效。

當(dāng)DegradeSlot的entry方法被調(diào)用時(shí)，由DegradeSlot調(diào)用DegradeRuleManager的checkDegrade方法檢查當(dāng)前請(qǐng)求是否滿足某個(gè)熔斷降級(jí)規(guī)則。

在學(xué)習(xí)如何使用Sentinel實(shí)現(xiàn)熔斷降級(jí)時(shí)，我們是使用DegradeRuleManager加載我們配置的熔斷降級(jí)規(guī)則的，所以DegradeSlot將check邏輯才交給DegradeRuleManager去完成。

DegradeRuleManager首先根據(jù)資源名稱獲取配置的熔斷降級(jí)規(guī)則，因?yàn)槲覀兛梢詫?duì)同一個(gè)資源配置多個(gè)熔斷降級(jí)規(guī)則，所以返回的將是一個(gè)集合。然后遍歷熔斷降級(jí)規(guī)則，調(diào)用DegradeRule的passCheck方法將檢查是否需要觸發(fā)熔斷的邏輯交給DegradeRule完成。如果對(duì)一個(gè)資源配置多個(gè)熔斷降級(jí)規(guī)則，那么只要有一個(gè)熔斷降級(jí)規(guī)則滿足條件，就會(huì)觸發(fā)熔斷。

DegradeRule的passCheck方法源碼如下。

從DegradeRule的passCheck方法的源碼中，我們并未發(fā)現(xiàn)有任何地方限制熔斷降級(jí)的觸發(fā)只有流量類型為EntryType.OUT才生效，因此，熔斷降級(jí)不僅可以用于客戶端，也可以用于服務(wù)端。

熔斷降級(jí)策略支持三種：

1、平均響應(yīng)時(shí)間 (DEGRADE_GRADE_RT)

2、異常比例 (DEGRADE_GRADE_EXCEPTION_RATIO)

3、異常數(shù) (DEGRADE_GRADE_EXCEPTION_COUNT)。

官方文檔在介紹DEGRADE_GRADE_EXCEPTION_COUNT策略的地方加了使用注意說明：注意由于統(tǒng)計(jì)時(shí)間窗口是分鐘級(jí)別的，若 timeWindow 小于 60s，則結(jié)束熔斷狀態(tài)后仍可能再進(jìn)入熔斷狀態(tài)。

這句話并不難理解，從DegradeRule的passCheck方法源碼就能找到答案，如下圖所示。

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