Sentinel 简介

引言

随着微服务的流行,服务和服务之间的稳定性变得越来越重要。从本篇文章开始,我们将进入 Sentinel 的世界,看看它作为一个流量控制组件,是如何从流量控制、熔断降级、系统自适应保护等多个维度来保障微服务的稳定性的。本文作为 Sentinel 系列文章的开篇,会先简单地介绍一下 Sentinel 中的概念以及设计思想,在接下来的文章中,我们还会介绍 Sentinel 的使用方式,以及各个核心模块的实现原理,和 Sentinel 相关的所有文章均会收录于<Sentinel系列文章>中,感兴趣的同学可以看一下。

简介

随着微服务的流行,服务和服务之间的稳定性变得越来越重要。Sentinel 是面向分布式服务架构的流量控制组件,主要以流量为切入点,从流量控制、熔断降级、系统自适应保护等多个维度来帮助您保障微服务的稳定性。

基本概念

资源

资源是 Sentinel 的关键概念。它可以是 Java 应用程序中的任何内容,例如,由应用程序提供的服务,或由应用程序调用的其它应用提供的服务,甚至可以是一段代码。在接下来的文档中,我们都会用资源来描述代码块。

只要通过 Sentinel API 定义的代码,就是资源,能够被 Sentinel 保护起来。大部分情况下,可以使用方法签名,URL,甚至服务名称作为资源名来标示资源。

规则

围绕资源的实时状态设定的规则,可以包括流量控制规则、熔断降级规则以及系统保护规则。所有规则可以动态实时调整。

功能

流量控制

流量控制在网络传输中是一个常用的概念,它用于调整网络包的发送数据。然而,从系统稳定性角度考虑,在处理请求的速度上,也有非常多的讲究。任意时间到来的请求往往是随机不可控的,而系统的处理能力是有限的。我们需要根据系统的处理能力对流量进行控制。Sentinel 作为一个调配器,可以根据需要把随机的请求调整成合适的形状,如下图所示:
flow-control

流量控制有以下几个角度:

  1. 资源的调用关系,例如资源的调用链路,资源和资源之间的关系
  2. 运行指标,例如 QPS、线程池、系统负载等
  3. 控制的效果,例如直接限流、冷启动、排队等

Sentinel 的设计理念是让您自由选择控制的角度,并进行灵活组合,从而达到想要的效果。

熔断降级

除了流量控制以外,降低调用链路中的不稳定资源也是 Sentinel 的使命之一。由于调用关系的复杂性,如果调用链路中的某个资源出现了不稳定,最终会导致请求发生堆积。如下图所示,当 Service D 发生波动时(例如请求超时),会影响到整个调用链路的稳定性。所以,当异常比例升高的时候,对这个资源的调用进行限制,并让请求快速失败,避免影响到其它的资源,最终产生雪崩的效果。
degrade-circuit-breaking

系统负载保护

Sentinel 同时提供系统维度的自适应保护能力。防止雪崩,是系统防护中重要的一环。当系统负载较高的时候,如果还持续让请求进入,可能会导致系统崩溃,无法响应。在集群环境下,网络负载均衡会把本应这台机器承载的流量转发到其它的机器上去。如果这个时候其它的机器也处在一个边缘状态的时候,这个增加的流量就会导致这台机器也崩溃,最后导致整个集群不可用。

针对这个情况,Sentinel 提供了对应的保护机制,让系统的入口流量和系统的负载达到一个平衡,保证系统在能力范围之内处理最多的请求。

Sentinel 工作方式

Sentinel 的主要工作机制如下:

  • 对主流框架提供适配或者显式的 API,来定义需要保护的资源,并提供设施对资源进行实时统计和调用链路分析。
  • 根据预设的规则,结合对资源的实时统计信息,对流量进行控制。同时,Sentinel 提供开放的接口,方便您定义及改变规则。
  • Sentinel 提供实时的监控系统,方便您快速了解目前系统的状态。

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,例如:

  • 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;

在 Sentinel 中上述功能插槽是以责任链的形式接入的,总体的框架如下:
structure
Sentinel 将 ProcessorSlot 作为 SPI 接口进行扩展,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。
custom-slot

参考内容

[1] Sentinel GitHub 仓库
[2] Sentinel 官方 Wiki
[3] Sentinel 1.6.0 网关流控新特性介绍
[4] Sentinel 微服务流控降级实践
[5] Sentinel 1.7.0 新特性展望
[6] Sentinel 为 Dubbo 服务保驾护航
[7] 在生产环境中使用 Sentinel
[8] Sentinel 与 Hystrix 的对比
[9] 大流量下的服务质量治理 Dubbo Sentinel初涉
[10] Alibaba Sentinel RESTful 接口流控处理优化
[11] 阿里 Sentinel 源码解析
[12] Sentinel 教程 by 逅弈
[13] Sentinel 专题文章 by 一滴水的坚持

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  • 本文作者: 贝克街的流浪猫
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