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Spring Cloud Alibaba Sentinel 主要原理和核心类介绍

Java 作者:大星说爬虫 时间:2023-12-29 11:55:29 0 删除 编辑

Context

Context 代表调用链路上下文,贯穿一次调用链路中的所有 Entry。Context 维持着入口节点(entranceNode)、本次调用链路的 curNode、调用来源(origin)等信息。Context 名称即为调用链路入口名称。


Context 维持的方式:通过 ThreadLocal 传递,只有在入口 enter 的时候生效。由于 Context 是通过 ThreadLocal 传递的,因此对于异步调用链路,线程切换的时候会丢掉 Context,因此需要手动通过 ContextUtil.runOnContext(context, f) 来变换 context。


Entry

每一次资源调用都会创建一个 Entry。Entry 包含了资源名、curNode(当前统计节点)、originNode(来源统计节点)等信息


Node

Sentinel 里面的各种种类的统计节点:


StatisticNode:最为基础的统计节点,包含秒级和分钟级两个滑动窗口结构。

DefaultNode:链路节点,用于统计调用链路上某个资源的数据,维持树状结构。

ClusterNode:簇点,用于统计每个资源全局的数据(不区分调用链路),以及存放该资源的按来源区分的调用数据(类型为 StatisticNode)。特别地,Constants.ENTRY_NODE 节点用于统计全局的入口资源数据。

EntranceNode:入口节点,特殊的链路节点,对应某个 Context 入口的所有调用数据。Constants.ROOT 节点也是入口节点。

构建的时机:

EntranceNode 在 ContextUtil.enter(xxx) 的时候就创建了,然后设置到 Context 里面。

NodeSelectorSlot:根据 context 创建 DefaultNode,然后设置到 Context 里面。

ClusterBuilderSlot:首先根据 resourceName 创建 ClusterNode,并且 set clusterNode to defaultNode;然后再根据 origin 创建来源节点(类型为 StatisticNode),并且 set originNode to curEntry。

几种 Node 的维度(数目):


ClusterNode 的维度是 resource

DefaultNode 的维度是 resource * context,存在每个 NodeSelectorSlot 的 map 里面

EntranceNode 的维度是 context,存在 ContextUtil 类的 contextNameNodeMap 里面

来源节点(类型为 StatisticNode)的维度是 resource * origin,存在每个 ClusterNode 的 originCountMap 里面

Sentinel核心结构





在 Sentinel 里面,所有的资源都对应一个资源名称以及一个 Entry。Entry 可以通过对主流框架的适配自动创建,也可以通过注解的方式或调用 API 显式创建;每一个 Entry 创建的时候,同时也会创建一系列功能插槽(slot chain)。这些插槽有不同的职责


NodeSelectorSlot 负责收集资源的路径,并将这些资源的调用路径,以树状结构存储起来,用于根据调用路径来限流降级;

ClusterBuilderSlot 则用于存储资源的统计信息以及调用者信息,例如该资源的 RT, QPS, thread count 等等,这些信息将用作为多维度限流,降级的依据;

StatisticSlot 则用于记录、统计不同纬度的 runtime 指标监控信息;

FlowSlot 则用于根据预设的限流规则以及前面 slot 统计的状态,来进行流量控制;

AuthoritySlot 则根据配置的黑白名单和调用来源信息,来做黑白名单控制;

DegradeSlot 则通过统计信息以及预设的规则,来做熔断降级;

SystemSlot 则通过系统的状态,例如 load1 等,来控制总的入口流量;

slot chain其实可以分为两个部分:统计数据构建部分(statistic)和判断部分(rule checking)


Sentinel 将 ProcessorSlot 作为 SPI 接口进行扩展(1.7.2 版本以前 SlotChainBuilder 作为 SPI),使得 Slot Chain 具备了扩展的能力。您可以自行加入自定义的 slot 并编排 slot 间的顺序,从而可以给 Sentinel 添加自定义的功能。




SPI 扩展

Sentinel 提供多样化的 SPI 接口用于提供扩展的能力。开发者可以在用同一个 sentinel-core 的基础上自行扩展接口实现,从而可以方便地根据业务需求给 Sentinel 添加自定义的逻辑。目前 Sentinel 提供如下的扩展点:


初始化过程扩展:提供 InitFunc SPI接口,可以添加自定义的一些初始化逻辑,如动态规则源注册等。

Slot/Slot Chain 扩展:用于给 Sentinel 功能链添加自定义的功能并自由编排。

指标统计扩展(StatisticSlot Callback):用于扩展 StatisticSlot 指标统计相关的逻辑。

Transport 扩展:提供 CommandHandler、CommandCenter 等接口,用于对心跳发送、监控 API Server 进行扩展。

集群流控扩展:可以方便地定制 token client/server 自定义实现

日志扩展:用于自定义 record log Logger,可用于对接 slf4j 等标准日志实现。

NodeSelectorSlot

这个 slot 主要负责收集资源的路径,并将这些资源的调用路径,以树状结构存储起来,用于根据调用路径来限流降级。


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

 Entry nodeA = SphU.entry("nodeA");

 if (nodeA != null) {

    nodeA.exit();

 }

 ContextUtil.exit();

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上述代码通过 ContextUtil.enter() 创建了一个名为 entrance1 的上下文,同时指定调用发起者为 appA;接着通过 SphU.entry()请求一个 token,如果该方法顺利执行没有抛 BlockException,表明 token 请求成功。


以上代码将在内存中生成以下结构:


machine-root

                 /     

                /

         EntranceNode1

              /

             /   

      DefaultNode(nodeA)

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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();

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以上代码生成如下结构


machine-root

                   /         \

                  /           \

          EntranceNode1   EntranceNode2

                /               \

               /                 \

       DefaultNode(nodeA)   DefaultNode(nodeA)

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上面的结构可以通过调用 curl http://localhost:8719/tree?type=root 来显示:


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

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localhost:8719是我们引入Transport 模块(sentinel-transport-simple-http)后,对Sentinel控制台暴露的端点数据接口。后续我们在Sentinel控制台接入的时候再说。


ClusterBuilderSlot

此插槽用于构建资源的 ClusterNode 以及调用来源节点。ClusterNode 保持资源运行统计信息(响应时间、QPS、block 数目、线程数、异常数等)以及原始调用者统计信息列表。来源调用者的名字由 ContextUtil.enter(contextName,origin) 中的 origin 标记。可通过如下命令查看某个资源不同调用者的访问情况:curl http://localhost:8719/origin?id=caller:


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

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StatisticSlot

StatisticSlot 是 Sentinel 的核心功能插槽之一,用于统计实时的调用数据。


clusterNode:资源标识的 ClusterNode 的 runtime 统计

origin:根据来自不同调用者的统计信息

defaultnode: 根据上下文条目名称和资源 ID 的 runtime 统计

入口的统计

Sentinel 底层采用高性能的滑动窗口数据结构 LeapArray 来统计实时的秒级指标数据,可以很好地支撑写多于读的高并发场景。




FlowSlot

这个 slot 主要根据预设的资源的统计信息,按照固定的次序,依次生效。如果一个资源对应两条或者多条流控规则,则会根据如下次序依次检验,直到全部通过或者有一个规则生效为止:


指定应用生效的规则,即针对调用方限流的;

调用方为 other 的规则;

调用方为 default 的规则。

DegradeSlot

这个 slot 主要针对资源的平均响应时间(RT)以及异常比率,来决定资源是否在接下来的时间被自动熔断掉。


SystemSlot

这个 slot 会根据对于当前系统的整体情况,对入口资源的调用进行动态调配。其原理是让入口的流量和当前系统的预计容量达到一个动态平衡。


注意系统规则只对入口流量起作用(调用类型为 EntryType.IN),对出口流量无效。可通过 SphU.entry(res, entryType) 指定调用类型,如果不指定,默认是EntryType.OUT。


注:本文大部分内容摘自官网,可做了解,为后续的学习打下理论基础。



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