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一篇帶給你Sentinel流控原理

我們?cè)陧?xiàng)目中添加 Spring Cloud Sentinel 依賴添加后 spring-cloud-starter-alibaba-sentinel 在 Spring-Boot 啟動(dòng)的過程中回去初始化 spring.factories 中的配置信息，如：SentinelWebAutoConfiguration 、SentinelAutoConfiguration 等配置文件來初始化

創(chuàng)新互聯(lián)主營(yíng)托克托網(wǎng)站建設(shè)的網(wǎng)絡(luò)公司,主營(yíng)網(wǎng)站建設(shè)方案,app開發(fā)定制,托克托h5小程序開發(fā)搭建,托克托網(wǎng)站營(yíng)銷推廣歡迎托克托等地區(qū)企業(yè)咨詢

再講代碼之前我先聲明一下我的版本號(hào)sentinel 1.8.0 。后續(xù)的所有內(nèi)容均基于該版本進(jìn)行

@ResoureSetinel 工作原理

配置流控規(guī)則我們最簡(jiǎn)單的方式就是通過 @ResoureSetinel 的方式來管理，該注解可以直接定義流控規(guī)則、降級(jí)規(guī)則。下面是一個(gè)簡(jiǎn)單的使用例子：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. @SentinelResource(value = "ResOrderGet", 
    2. 
  
  
  
  
  2.                   fallback = "fallback", 
    3. 
  
  
  
  
  3.                   fallbackClass = SentinelResourceExceptionHandler.class, 
    4. 
  
  
  
  
  4.                   blockHandler = "blockHandler", 
    5. 
  
  
  
  
  5.                   blockHandlerClass = SentinelResourceExceptionHandler.class 
    6. 
  
  
  
  
  6.                  ) 
    7. 
  
  
  
  
  7. @GetMapping("/order/get/{id}") 
    8. 
  
  
  
  
  8. public CommonResult getStockDetails(@PathVariable Integer id) { 
    9. 
  
  
  
  
  9.   StockModel stockModel = new StockModel(); 
    10. 
  
  
  
  
  10.   stockModel.setCode("STOCK==>1000"); 
    11. 
  
  
  
  
  11.   stockModel.setId(id); 
    12. 
  
  
  
  
  12.   return CommonResult.success(stockModel); 
    13. 
  
  
  
  
  13. } 
    14.

如果大家熟悉 Spring 相關(guān)的組件大家都可以想到，這里多半是通過Spring Aop. 的方式來攔截 getStockDetails 方法。我們先看看SentinelAutoConfiguration 配置文件，我們可以找到 SentinelResourceAspect Bean 的定義方法。

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. @Bean 
    2. 
  
  
  
  
  2. @ConditionalOnMissingBean 
    3. 
  
  
  
  
  3. public SentinelResourceAspect sentinelResourceAspect() { 
    4. 
  
  
  
  
  4.    return new SentinelResourceAspect(); 
    5. 
  
  
  
  
  5. } 
    6.

讓后我們?cè)賮砜纯?SentinelResourceAspect 具體是怎么處理的，源碼如下：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. // 定義 Pointcut 
    2. 
  
  
  
  
  2. @Pointcut("@annotation(com.alibaba.csp.sentinel.annotation.SentinelResource)") 
    3. 
  
  
  
  
  3. public void sentinelResourceAnnotationPointcut() { 
    4. 
  
  
  
  
  4. } 
    5. 
  
  
  
  
  5. // Around 來對(duì)被標(biāo)記 @SentinelResource 注解的方法進(jìn)行處理 
    6. 
  
  
  
  
  6. @Around("sentinelResourceAnnotationPointcut()") 
    7. 
  
  
  
  
  7. public Object invokeResourceWithSentinel(ProceedingJoinPoint pjp) throws Throwable { 
    8. 
  
  
  
  
  8.   Method originMethod = resolveMethod(pjp); 
    9. 
  
  
  
  
  9.   // 獲取注解信息 
    10. 
  
  
  
  
  10.   SentinelResource annotation = originMethod.getAnnotation(SentinelResource.class); 
    11. 
  
  
  
  
  11.   // 獲取資源名稱 
    12. 
  
  
  
  
  12.   String resourceName = getResourceName(annotation.value(), originMethod); 
    13. 
  
  
  
  
  13.   EntryType entryType = annotation.entryType(); 
    14. 
  
  
  
  
  14.   int resourceType = annotation.resourceType(); 
    15. 
  
  
  
  
  15.   Entry entry = null; 
    16. 
  
  
  
  
  16.   try { 
    17. 
  
  
  
  
  17.     // 執(zhí)行 entry 
    18. 
  
  
  
  
  18.     entry = SphU.entry(resourceName, resourceType, entryType, pjp.getArgs()); 
    19. 
  
  
  
  
  19.     // 執(zhí)行業(yè)務(wù)方法 
    20. 
  
  
  
  
  20.     Object result = pjp.proceed(); 
    21. 
  
  
  
  
  21.     // 返回 
    22. 
  
  
  
  
  22.     return result; 
    23. 
  
  
  
  
  23.   } catch (BlockException ex) { 
    24. 
  
  
  
  
  24.     // 處理 BlockException 
    25. 
  
  
  
  
  25.     return handleBlockException(pjp, annotation, ex); 
    26. 
  
  
  
  
  26.   } catch (Throwable ex) { 
    27. 
  
  
  
  
  27.     Class[] exceptionsToIgnore = annotation.exceptionsToIgnore(); 
    28. 
  
  
  
  
  28.     // The ignore list will be checked first. 
    29. 
  
  
  
  
  29.     if (exceptionsToIgnore.length > 0 && exceptionBelongsTo(ex, exceptionsToIgnore)) { 
    30. 
  
  
  
  
  30.       throw ex; 
    31. 
  
  
  
  
  31.     } 
    32. 
  
  
  
  
  32.     if (exceptionBelongsTo(ex, annotation.exceptionsToTrace())) { 
    33. 
  
  
  
  
  33.       traceException(ex); 
    34. 
  
  
  
  
  34.       // 處理降級(jí) 
    35. 
  
  
  
  
  35.       return handleFallback(pjp, annotation, ex); 
    36. 
  
  
  
  
  36.     } 
    37. 
  
  
  
  
  37.     // No fallback function can handle the exception, so throw it out. 
    38. 
  
  
  
  
  38.     throw ex; 
    39. 
  
  
  
  
  39.   } 
    40. 
  
  
  
  
  40. } 
    41.

我們總結(jié)一下， @SentinelResource 的執(zhí)行過程， 首先是通過 Aop 進(jìn)行攔截，然后通過 SphU.entry 執(zhí)行對(duì)應(yīng)的流控規(guī)則，最后調(diào)用業(yè)務(wù)方法。如果觸發(fā)流控規(guī)則首先處理流控異常 BlockException 然后在判斷是否有服務(wù)降級(jí)的處理，如果有就調(diào)用 fallback 方法。通過 handleBlockException 、handleFallback 進(jìn)行處理。

責(zé)任鏈模式處理流控

通過上面的梳理，我們知道對(duì)于流控的過程，核心處理方法就是 SphU.entry 。在這個(gè)方法中其實(shí)主要就是初始化流控 Solt 和執(zhí)行 Solt. 在這個(gè)過程中會(huì)對(duì)：簇點(diǎn)定義、流量控制、熔斷降級(jí)、系統(tǒng)白名單等頁(yè)面功能進(jìn)行處理。

1. 初始化責(zé)任鏈

下面是初始化 Solt 的核心代碼在 SphU.entryWithPriority

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. // 刪減部分代碼 
    2. 
  
  
  
  
  2. private Entry entryWithPriority(ResourceWrapper resourceWrapper, int count, boolean prioritized, Object... args) 
    3. 
  
  
  
  
  3.   throws BlockException { 
    4. 
  
  
  
  
  4.   // 初始化責(zé)任鏈 
    5. 
  
  
  
  
  5.   ProcessorSlot chain = lookProcessChain(resourceWrapper); 
  
  
  
  
  6.   Entry e = new CtEntry(resourceWrapper, chain, context); 
    7. 
  
  
  
  
  7.   try { 
    8. 
  
  
  
  
  8.     // 執(zhí)行 entry 
    9. 
  
  
  
  
  9.     chain.entry(context, resourceWrapper, null, count, prioritized, args); 
    10. 
  
  
  
  
  10.   } catch (BlockException e1) { 
    11. 
  
  
  
  
  11.     e.exit(count, args); 
    12. 
  
  
  
  
  12.     // 異常拋出，讓 SentinelResourceAspect.invokeResourceWithSentinel 統(tǒng)一處理 
    13. 
  
  
  
  
  13.     throw e1; 
    14. 
  
  
  
  
  14.   } catch (Throwable e1) { 
    15. 
  
  
  
  
  15.     // This should not happen, unless there are errors existing in Sentinel internal. 
    16. 
  
  
  
  
  16.     RecordLog.info("Sentinel unexpected exception", e1); 
    17. 
  
  
  
  
  17.   } 
    18. 
  
  
  
  
  18.   return e; 
    19. 
  
  
  
  
  19. } 
    20. 
 
 
 
 
    通過 lookProcessChain 方法我逐步的查找，我們可以看到最終的責(zé)任鏈初始化類，默認(rèn)是 DefaultSlotChainBuilder
     
 
 
 
      
  
  
  
  
    1. public class DefaultSlotChainBuilder implements SlotChainBuilder { 
      2. 
  
  
  
  
    2.     @Override 
      3. 
  
  
  
  
    3.     public ProcessorSlotChain build() { 
      4. 
  
  
  
  
    4.         ProcessorSlotChain chain = new DefaultProcessorSlotChain(); 
      5. 
  
  
  
  
    5.         // Note: the instances of ProcessorSlot should be different, since they are not stateless. 
      6. 
  
  
  
  
    6.         // 通過 SPI 去加載所有的  ProcessorSlot 實(shí)現(xiàn)，通過 Order 排序 
      7. 
  
  
  
  
    7.         List sortedSlotList = SpiLoader.loadPrototypeInstanceListSorted(ProcessorSlot.class); 
      8. 
  
  
  
  
    8.         for (ProcessorSlot slot : sortedSlotList) { 
      9. 
  
  
  
  
    9.             if (!(slot instanceof AbstractLinkedProcessorSlot)) { 
      10. 
  
  
  
  
    10.                 RecordLog.warn("The ProcessorSlot(" + slot.getClass().getCanonicalName() + ") is not an instance of AbstractLinkedProcessorSlot, can't be added into ProcessorSlotChain"); 
      11. 
  
  
  
  
    11.                 continue; 
      12. 
  
  
  
  
    12.             } 
      13. 
  
  
  
  
    13.                       // 添加到 chain 尾部 
      14. 
  
  
  
  
    14.             chain.addLast((AbstractLinkedProcessorSlot) slot); 
      15. 
  
  
  
  
    15.         } 
      16. 
  
  
  
  
    16.         return chain; 
      17. 
  
  
  
  
    17.     } 
      18. 
  
  
  
  
    18. } 
      19. 
 
 
 
 
    

    2. 責(zé)任鏈的處理過程
    

    我們可以通過斷點(diǎn)的方式來查看在 sortedSlotList 集合中所有的 solt 順序如下圖所示:
    我們可以通過如下的順序進(jìn)行逐個(gè)的簡(jiǎn)單的分析一下
      

    • NodeSelectorSolt
      • 

    • CusterBuilderSolt
      • 

    • LogSlot
      • 

    • StatisicSlot
      • 

    • AuthoritySolt
      • 

    • SystemSolts
      • 

    • ParamFlowSolt
      • 

    • FlowSolt
      • 

    • DegradeSlot
      • 

    

    對(duì)于 Sentinel 的 Slot 流控協(xié)作流程可以參考官方給出的文檔, 如下圖所示：
    

    FlowSolt 流控
    

    通過 NodeSelectorSolt、CusterBuilderSolt、StatisicSlot 等一系列的請(qǐng)求數(shù)據(jù)處理，在 FlowSolt會(huì)進(jìn)入流控規(guī)則，所有的 Solt 都會(huì)執(zhí)行 entry 方法, 如下所示
     
 
 
 
      
  
  
  
  
    1. // FlowSolt 的 entry 方法 
      2. 
  
  
  
  
    2. @Override 
      3. 
  
  
  
  
    3. public void entry(Context context, ResourceWrapper resourceWrapper, DefaultNode node, int count, 
      4. 
  
  
  
  
    4.                   boolean prioritized, Object... args) throws Throwable { 
      5. 
  
  
  
  
    5.   // 檢查流量 
      6. 
  
  
  
  
    6.   checkFlow(resourceWrapper, context, node, count, prioritized); 
      7. 
  
  
  
  
    7.   fireEntry(context, resourceWrapper, node, count, prioritized, args); 
      8. 
  
  
  
  
    8. } 
      9. 
 
 
 
 
    在后續(xù)的流程中，會(huì)執(zhí)進(jìn)行判斷具體的流控策略，默認(rèn)是快速失敗，會(huì)執(zhí)行 DefaultController 方法。
     
 
 
 
      
  
  
  
  
    1. // DefaultController 
      2. 
  
  
  
  
    2. @Override 
      3. 
  
  
  
  
    3. public boolean canPass(Node node, int acquireCount, boolean prioritized) { 
      4. 
  
  
  
  
    4.   // 當(dāng)前資源的調(diào)用次數(shù) 
      5. 
  
  
  
  
    5.   int curCount = avgUsedTokens(node); 
      6. 
  
  
  
  
    6.   // 當(dāng)前資源的調(diào)用次數(shù) + 1 > 當(dāng)前閾值 
      7. 
  
  
  
  
    7.   if (curCount + acquireCount > count) { 
      8. 
  
  
  
  
    8.     // 刪減比分代碼 
      9. 
  
  
  
  
    9.     // 不通過 
      10. 
  
  
  
  
    10.     return false; 
      11. 
  
  
  
  
    11.   } 
      12. 
  
  
  
  
    12.   // 通過 
      13. 
  
  
  
  
    13.   return true; 
      14. 
  
  
  
  
    14. } 
      15. 
  
  
  
  
    15. private int avgUsedTokens(Node node) { 
      16. 
  
  
  
  
    16.   if (node == null) { 
      17. 
  
  
  
  
    17.     return DEFAULT_AVG_USED_TOKENS; 
      18. 
  
  
  
  
    18.   } 
      19. 
  
  
  
  
    19.   return grade == RuleConstant.FLOW_GRADE_THREAD ? node.curThreadNum() : (int)(node.passQps()); 
      20. 
  
  
  
  
    20. } 
      21. 
 
 
 
 
    如果上面返回不通過會(huì)回到，那么會(huì)拋出 FlowException
     
 
 
 
      
  
  
  
  
    1. public void checkFlow(Function> ruleProvider, ResourceWrapper resource, 
      2. 
  
  
  
  
    2.                       Context context, DefaultNode node, int count, boolean prioritized) throws BlockException { 
      3. 
  
  
  
  
    3.   if (ruleProvider == null || resource == null) { 
      4. 
  
  
  
  
    4.     return; 
      5. 
  
  
  
  
    5.   } 
      6. 
  
  
  
  
    6.   Collection rules = ruleProvider.apply(resource.getName()); 
      7. 
  
  
  
  
    7.   if (rules != null) { 
      8. 
  
  
  
  
    8.     for (FlowRule rule : rules) { 
      9. 
  
  
  
  
    9.       if (!canPassCheck(rule, context, node, count, prioritized)) { 
      10. 
  
  
  
  
    10.         // 流控規(guī)則不通過，會(huì)拋出 FlowException 
      11. 
  
  
  
  
    11.         throw new FlowException(rule.getLimitApp(), rule); 
      12. 
  
  
  
  
    12.       } 
      13. 
  
  
  
  
    13.     } 
      14. 
  
  
  
  
    14.   } 
      15. 
  
  
  
  
    15. } 
      16. 
 
 
 
 
    然后會(huì)在 StatisticSlot 中增加統(tǒng)計(jì)信息， 最后會(huì)拋出給 SentinelResourceAspect 進(jìn)行處理，完成流控功能。我們?cè)賮砜纯催@個(gè)異常信息，如果是BlockException 異常，會(huì)進(jìn)入 handleBlockException 方法處理， 如果是其他的業(yè)務(wù)異常首先會(huì)判斷是否有配置 fallback 處理如果有，就調(diào)用 handleFallback 沒有就繼續(xù)往外拋，至此完成流控功能
     
 
 
 
      
  
  
  
  
    1. try { 
      2. 
  
  
  
  
    2.   entry = SphU.entry(resourceName, resourceType, entryType, pjp.getArgs()); 
      3. 
  
  
  
  
    3.   Object result = pjp.proceed(); 
      4. 
  
  
  
  
    4.   return result; 
      5. 
  
  
  
  
    5. } catch (BlockException ex) { 
      6. 
  
  
  
  
    6.   return handleBlockException(pjp, annotation, ex); 
      7. 
  
  
  
  
    7. } catch (Throwable ex) { 
      8. 
  
  
  
  
    8.   Class[] exceptionsToIgnore = annotation.exceptionsToIgnore(); 
      9. 
  
  
  
  
    9.   // The ignore list will be checked first. 
      10. 
  
  
  
  
    10.   if (exceptionsToIgnore.length > 0 && exceptionBelongsTo(ex, exceptionsToIgnore)) { 
      11. 
  
  
  
  
    11.     throw ex; 
      12. 
  
  
  
  
    12.   } 
      13. 
  
  
  
  
    13.   if (exceptionBelongsTo(ex, annotation.exceptionsToTrace())) { 
      14. 
  
  
  
  
    14.     traceException(ex); 
      15. 
  
  
  
  
    15.     return handleFallback(pjp, annotation, ex); 
      16. 
  
  
  
  
    16.   } 
      17. 
  
  
  
  
    17.   // No fallback function can handle the exception, so throw it out. 
      18. 
  
  
  
  
    18.   throw ex; 
      19. 
  
  
  
  
    19. } 
      20. 
 
 
 
 
    

    DegradeSlot 降級(jí)
    

    斷路器的作用是當(dāng)某些資源一直出現(xiàn)故障時(shí)，將觸發(fā)斷路器。斷路器不會(huì)繼續(xù)訪問已經(jīng)發(fā)生故障的資源，而是攔截請(qǐng)求并返回故障信號(hào)。
    Sentinel 在 DegradeSlot 這個(gè) Slot 中實(shí)現(xiàn)了熔斷降級(jí)的功能，它有三個(gè)狀態(tài) OPEN 、HALF_OPEN、CLOSED 以ResponseTimeCircuitBreaker RT 響應(yīng)時(shí)間維度來分析， 斷路器工作的過程。下面是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)斷路器的工作流程：
    在 Sentinel 實(shí)現(xiàn)的源碼過程如下圖所示：
    

    Sentinel 通過 Web 攔截器
    

    Sentinel 在默認(rèn)情況下， 不使用 @ResourceSentinel 注解實(shí)現(xiàn)流控的時(shí)候， Sentinel 通過攔截器進(jìn)行流控實(shí)現(xiàn)的。初始化類在 SentinelWebAutoConfiguration 它實(shí)現(xiàn)了 WebMvcConfigurer 接口，在 sentinelWebInterceptor 方法初始化 SentinelWebInterceptor 等 Bean。
     
 
 
 
      
  
  
  
  
    1. @Bean 
      2. 
  
  
  
  
    2. @ConditionalOnProperty(name = "spring.cloud.sentinel.filter.enabled", 
      3. 
  
  
  
  
    3.                        matchIfMissing = true) 
      4. 
  
  
  
  
    4. public SentinelWebInterceptor sentinelWebInterceptor( 
      5. 
  
  
  
  
    5.   SentinelWebMvcConfig sentinelWebMvcConfig) { 
      6. 
  
  
  
  
    6.   return new SentinelWebInterceptor(sentinelWebMvcConfig); 
      7. 
  
  
  
  
    7. } 
      8. 
 
 
 
 
    我們?cè)?SentinelWebInterceptor 的核心方法 preHandle 中處理，這里面我們又可以看到 SphU.entry 熟悉的過程調(diào)用流控的責(zé)任鏈。由于邏輯都類似，此處不再多說。代碼如下：
     
 
 
 
      
  
  
  
  
    1. public boolean preHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler) 
      2. 
  
  
  
  
    2.   throws Exception { 
      3. 
  
  
  
  
    3.   try { 
      4. 
  
  
  
  
    4.     String resourceName = getResourceName(request); 
      5. 
  
  
  
  
    5.     if (StringUtil.isEmpty(resourceName)) { 
      6. 
  
  
  
  
    6.       return true; 
      7. 
  
  
  
  
    7.     } 
      8. 
  
  
  
  
    8.     if (increaseReferece(request, this.baseWebMvcConfig.getRequestRefName(), 1) != 1) { 
      9. 
  
  
  
  
    9.       return true; 
      10. 
  
  
  
  
    10.     } 
      11. 
  
  
  
  
    11.     // Parse the request origin using registered origin parser. 
      12. 
  
  
  
  
    12.     String origin = parseOrigin(request); 
      13. 
  
  
  
  
    13.     String contextName = getContextName(request); 
      14. 
  
  
  
  
    14.     ContextUtil.enter(contextName, origin); 
      15. 
  
  
  
  
    15.     Entry entry = SphU.entry(resourceName, ResourceTypeConstants.COMMON_WEB, EntryType.IN); 
      16. 
  
  
  
  
    16.     request.setAttribute(baseWebMvcConfig.getRequestAttributeName(), entry); 
      17. 
  
  
  
  
    17.     return true; 
      18. 
  
  
  
  
    18.   } catch (BlockException e) { 
      19. 
  
  
  
  
    19.     try { 
      20. 
  
  
  
  
    20.       handleBlockException(request, response, e); 
      21. 
  
  
  
  
    21.     } finally { 
      22. 
  
  
  
  
    22.       ContextUtil.exit(); 
      23. 
  
  
  
  
    23.     } 
      24. 
  
  
  
  
    24.     return false; 
      25. 
  
  
  
  
    25.   } 
      26. 
  
  
  
  
    26. } 
      27. 
 
 
 
 
    參考文檔
    https://github.com/alibaba/Sentinel/wiki
    https://martinfowler.com/bliki/CircuitBreaker.html
                                                    
    
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