Alibaba中Sentinel骨架的示例分析

发布时间:2021-11-17 13:44:13 作者:小新
来源:亿速云 阅读:168

这篇文章主要介绍Alibaba中Sentinel骨架的示例分析,文中介绍的非常详细,具有一定的参考价值,感兴趣的小伙伴们一定要看完!

Sentinel 的核心骨架,将不同的 Slot 按照顺序串在一起(责任链模式),从而将不同的功能(限流、降级、系统保护)组合在一起。slot chain 其实可以分为两部分:统计数据构建部分(statistic)和判断部分(rule checking)。核心结构:

Alibaba中Sentinel骨架的示例分析

业务埋点示例

// 资源的唯一标识
String resourceName = "testSentinel";
Entry entry = null;
String retVal;
try {
    entry = SphU.entry(resourceName, EntryType.IN);
    // TODO 业务逻辑 
    retVal = "passed";
} catch (BlockException e) {
    // TODO 降级逻辑
    retVal = "blocked";
} catch (Exception e) {
    // 异常数统计埋点
    Tracer.trace(e);
    throw new RuntimeException(e);
} finally {
    if (entry != null) {
        entry.exit();
    }
}

这段代码是Sentinel业务埋点示例,通过示例我们可以看出Sentinel对资源的控制入口是SphU.entry(resourceName, EntryType.IN);,源码如下:

public static Entry entry(String name, EntryType type) throws BlockException {
    return Env.sph.entry(name, type, 1, OBJECTS0);
}

这里第一个参数是受保护资源的唯一名称;第二个参数表示流量类型:

这段代码没什么逻辑,只是转发了下,跟进源码可以发现最终逻辑实在CtSph#entryWithPriority(ResourceWrapper, int, boolean, Object...)方法中。

Sentinel 骨架代码

Sentinel的核心是资源,这里的资源可以是任何东西,服务,服务里的方法,甚至是一段代码。而SphU.entry(resourceName);这段代码的主要作用是 :

  1. 定义一个Sentinel资源

  2. 检验资源所对应的规则是否生效

核心代码如下:

private Entry entryWithPriority(ResourceWrapper resourceWrapper, int count, boolean prioritized, Object... args)
    throws BlockException {
    // 获取当前线程上下文,Context是通过ThreadLocal维护,每一个Context都会有一个EntranceNode实例,它是dashboard【簇点链路】中的根节点,主要是用来区分调用链路的
    Context context = ContextUtil.getContext();
    if (context instanceof NullContext) {
        // 如果是 NullContext,表示 Context 个数超过了阈值,这个时候 Sentinel 不会应用规则,即不会触发限流降级等规则,也不会触发QPS等数据统计。
        // 阈值大小 =Constants.MAX_CONTEXT_NAME_SIZE = 2000,具体可以查看 ContextUtil#trueEnter。
        return new CtEntry(resourceWrapper, null, context);
    }

    if (context == null) {
        // 如果没有设置上下文,即使用默认上下文,默认上下文的名称是  sentinel_default_context
        context = InternalContextUtil.internalEnter(Constants.CONTEXT_DEFAULT_NAME);
    }

    if (!Constants.ON) {
        // Sentinel 的全局控制开关,一旦关闭则不进行任何检查
        return new CtEntry(resourceWrapper, null, context);
    }

    // 通过Sentinel的官方文档我们可以知道,Sentinel的核心功能是基于一系列的功能插槽来实现的,而组织这些功能插槽使用的是责任链模式。
    // 这里是通过资源(每个资源是唯一的),获取第一个功能插,即该资源对应的规则入口。
    ProcessorSlot<Object> chain = lookProcessChain(resourceWrapper);

    /*
     * Means amount of resources (slot chain) exceeds {@link Constants.MAX_SLOT_CHAIN_SIZE},
     * so no rule checking will be done.
     */
    // 如果一个服务中,资源数量操过阈值(最大的插槽链),则返回null,即不会再应用规则,直接返回。
    // 阈值大小 = Constants.MAX_SLOT_CHAIN_SIZE = 6000
    if (chain == null) {
        return new CtEntry(resourceWrapper, null, context);
    }

    // 构建Sentinel调用链入口
    Entry e = new CtEntry(resourceWrapper, chain, context);
    try {
        // 开始执行插槽链,如果某个插槽匹配上了某个规则,如限流规则,就会抛出BlockException异常,这时表示请求被拒绝了。
        // 业务层面会去捕获这个异常,然后做熔断,降级操作。
        chain.entry(context, resourceWrapper, null, count, prioritized, args);
    } catch (BlockException e1) {
        e.exit(count, args);
        throw e1;
    } catch (Throwable e1) {
        // Sentinel内部异常
        RecordLog.info("Sentinel unexpected exception", e1);
    }
    return e;
}

核心逻辑如下:

  1. 通过当前线程的上下文,获取到当前线程的【簇点链路】入口。

  2. 判断全局开关是否关闭。

  3. 通过唯一的资源标识获取到对应的功能插槽链(ProcessorSlot)的第一个插槽。

  4. 构建Sentinel调用链入口,并执行调用链

  5. 如果抛出BlockException表示触发了资源限制规则,需要进行熔断降级。

这里有两个需要注意的地方:

  1. 【簇点链路】入口Context的数量是有限制的,最大2000个,通常情况下,我们都不需要显示设置 context,使用默认的就好了,这样Context数量限制基本上不会触发。

  2. SphU.entry(resourceName, EntryType.IN),这里的资源的唯一标识resourceName也是有限制的,最大是6000。当Sentinel与 Servlet 的整合后,CommonFilter会将所有的对外接口定义成Sentinel的资源,资源名称就是接口地址,所以要控制好服务接口数量。

Alibaba中Sentinel骨架的示例分析

ContextUtil#enter

ContextUtil#enter(String name, String origin)的主要作用就是创建当前线程的上下文Context,每个上下文会对应一个EntranceNode(入口节点)实例,通常情况下我们不需要显示调用该方法。

源码如下:

public static Context enter(String name, String origin) {
    if (Constants.CONTEXT_DEFAULT_NAME.equals(name)) {
        throw new ContextNameDefineException(
            "The " + Constants.CONTEXT_DEFAULT_NAME + " can't be permit to defined!");
    }
    return trueEnter(name, origin);
}

protected static Context trueEnter(String name, String origin) {
    // 通过ThreadLocal获取当前线程的上下文
    Context context = contextHolder.get();
    // 如果没获取到需要新创建一个上下文
    if (context == null) {
        Map<String, DefaultNode> localCacheNameMap = contextNameNodeMap;
        // 根据上下文名称获取入口节点
        DefaultNode node = localCacheNameMap.get(name);
        // 入口节点节点也为空需要新创建入口节点
        if (node == null) {
            // 判断是否超过最大长度限制(乐观锁机制)
            if (localCacheNameMap.size() > Constants.MAX_CONTEXT_NAME_SIZE) {
                setNullContext();
                return NULL_CONTEXT;
            } else {
                try {
                    LOCK.lock();
                    // 双重判断
                    node = contextNameNodeMap.get(name);
                    if (node == null) {
                        if (contextNameNodeMap.size() > Constants.MAX_CONTEXT_NAME_SIZE) {
                            setNullContext();
                            return NULL_CONTEXT;
                        } else {
                            // 新建入口节点
                            node = new EntranceNode(new StringResourceWrapper(name, EntryType.IN), null);
                            // 将入口节点添加到全局根节点下(machine-root)
                            Constants.ROOT.addChild(node);
                            // 类似写复制容器机制
                            Map<String, DefaultNode> newMap = new HashMap<>(contextNameNodeMap.size() + 1);
                            newMap.putAll(contextNameNodeMap);
                            newMap.put(name, node);
                            contextNameNodeMap = newMap;
                        }
                    }
                } finally {
                    LOCK.unlock();
                }
            }
        }
        context = new Context(node, name);
        context.setOrigin(origin);
        contextHolder.set(context);
    }

    return context;
}

如果我们再代码中显示调用这个方法:

ContextUtil.enter("context1", "service-1"); 
...
ContextUtil.exit();

ContextUtil.enter("context2", "service-1"); 
...
ContextUtil.exit();

那么会创建如下一个树结构图:

Alibaba中Sentinel骨架的示例分析

这里有两点需要注意:

  1. 也就是上面说的数量限制,2000。

  2. ContextUtil是通过ThreadLocal来维护当前线程的上下文的,所以当遇到异步线程时需要手动调用ContextUtil.runOnContext(context, f)方法来完成父线程和子线程的上下文切换。

文档中的Demo:

public void someAsync() {
    try {
        AsyncEntry entry = SphU.asyncEntry(resourceName);

        // Asynchronous invocation.
        doAsync(userId, result -> {
            // 在异步回调中进行上下文变换,通过 AsyncEntry 的 getAsyncContext 方法获取异步 Context
            ContextUtil.runOnContext(entry.getAsyncContext(), () -> {
                try {
                    // 此处嵌套正常的资源调用.
                    handleResult(result);
                } finally {
                    entry.exit();
                }
            });
        });
    } catch (BlockException ex) {
        // Request blocked.
        // Handle the exception (e.g. retry or fallback).
    }
}

lookProcessChain

Sentinel的核心功能是使用的是责任链模式实现,lookProcessChain(resourceWrapper)的主要作用就是用来构造责任链,源码如下:

ProcessorSlot<Object> lookProcessChain(ResourceWrapper resourceWrapper) {
    // 根据资源的唯一标识来做本地缓存
    ProcessorSlotChain chain = chainMap.get(resourceWrapper);
    if (chain == null) {
        synchronized (LOCK) {
            chain = chainMap.get(resourceWrapper);
            if (chain == null) {
                // 限制资源资对应调用链的总数,一个资源对应一条调用链
                if (chainMap.size() >= Constants.MAX_SLOT_CHAIN_SIZE) {
                    return null;
                }
                // 构建一个新的插槽链
                chain = SlotChainProvider.newSlotChain();
                // 写复制容器做法
                Map<ResourceWrapper, ProcessorSlotChain> newMap = new HashMap<ResourceWrapper, ProcessorSlotChain>(
                    chainMap.size() + 1);
                newMap.putAll(chainMap);
                newMap.put(resourceWrapper, chain);
                chainMap = newMap;
            }
        }
    }
    return chain;
}

进一步跟进方法会发现,责任链是由SlotChainBuilder#build()````去构建的,默认实现类是DefaultSlotChainBuilder```,源码如下:

public class DefaultSlotChainBuilder implements SlotChainBuilder {

    @Override
    public ProcessorSlotChain build() {
        ProcessorSlotChain chain = new DefaultProcessorSlotChain();

        // 找到ProcessorSlot所有的实现类,并排序
        List<ProcessorSlot> sortedSlotList = SpiLoader.loadPrototypeInstanceListSorted(ProcessorSlot.class);
        for (ProcessorSlot slot : sortedSlotList) {
            if (!(slot instanceof AbstractLinkedProcessorSlot)) {
                RecordLog.warn("The ProcessorSlot(" + slot.getClass().getCanonicalName() + ") is not an instance of AbstractLinkedProcessorSlot, can't be added into ProcessorSlotChain");
                continue;
            }
            // 将功能槽放到责任链最后
            chain.addLast((AbstractLinkedProcessorSlot<?>) slot);
        }

        return chain;
    }
}

老版本直接是硬编码方式:

public class DefaultSlotChainBuilder implements SlotChainBuilder {

    @Override
    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 AuthoritySlot());
        chain.addLast(new SystemSlot());
        chain.addLast(new FlowSlot());
        chain.addLast(new DegradeSlot());

        return chain;
    }
}

以下内容来自文档:

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