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Sentinel如何攔截異常流量

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各位在家里用電的過程中,一定也經(jīng)歷過「跳閘」。這個(gè)「」就是在電量超過負(fù)荷的時(shí)候用來保護(hù)我們用電安全的,也被稱為「斷路器」,還有個(gè)響亮的英文名 -- CircuitBreaker。

和用電安全一樣,對于「限流」、「降級」、「熔斷」...,你我應(yīng)該也都耳熟能詳。我們開發(fā)的各類軟件、系統(tǒng)、互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用等為了不被異常流量壓垮,也需要一個(gè)斷路器。

在 Spring 應(yīng)用中,使用斷路器很方便,我們可以使用 Spring Cloud CircuitBreaker。

Spring Cloud Circuit Breaker 是啥?如果你熟悉 Spring 是什么人的話,你能猜個(gè)八九不離十。和Spring Data JPA 這些類似,Spring 他又搞了個(gè)抽象的,標(biāo)準(zhǔn)的API 出來。這次他抽象的是關(guān)于降級熔斷的「斷路器」。有了這一層,具體實(shí)現(xiàn)是誰可以方便的更換,我們使用的代碼里改動(dòng)基本為0。

我們先來從官方Demo有個(gè)初步印象:

@RestControllerpublic class DemoController {  private CircuitBreakerFactory circuitBreakerFactory;  private HttpBinService httpBin;  public DemoController(CircuitBreakerFactory circuitBreakerFactory, HttpBinService httpBinService) {    this.circuitBreakerFactory = circuitBreakerFactory;    this.httpBin = httpBinService;  }  @GetMapping("/delay/{seconds}")  public Map delay(@PathVariable int seconds) {    return circuitBreakerFactory.create("delay").run(httpBin.delaySuppplier(seconds), t -> {      Map fallback = new HashMap<>();      fallback.put("hello", "world");      return fallback;    });  }}

千言萬語,總結(jié)出來這樣一句circuitBreakerFactory.create("delay").run() 

因?yàn)槭浅橄螅瑢?yīng)的實(shí)現(xiàn)就有好多種啦。

目前支持的實(shí)現(xiàn)有:

  • Hystrix

  • Resilience4j

  • Sentinel

  • Spring Retry

而抽象相當(dāng)于定了個(gè)標(biāo)準(zhǔn),像JDBC一樣,無論我們把數(shù)據(jù)庫換成了MySQL,Oracle 還是SQLite,接口等非特定類型的代碼都不需要改變。斷路器也一樣。

這里的斷路器工廠,創(chuàng)建方法都是標(biāo)準(zhǔn)的。具體這里執(zhí)行業(yè)務(wù)邏輯的時(shí)候斷路器實(shí)現(xiàn)要怎樣進(jìn)行攔截降級,就可以交給具體的實(shí)現(xiàn)來完成。

這次,我們以開源的 Sentinel 為例,來看看他們是怎樣攔住異常流量的。

首先,因?yàn)槭荢pring Cloud,所以還會(huì)基于 Spring Boot 的 Autoconfiguration。以下是配置類,我們看到生成了一個(gè)工廠。

public class SentinelCircuitBreakerAutoConfiguration {  @Bean  @ConditionalOnMissingBean(CircuitBreakerFactory.class)  public CircuitBreakerFactory sentinelCircuitBreakerFactory() {    return new SentinelCircuitBreakerFactory();  }  }

在我們實(shí)際代碼執(zhí)行邏輯的時(shí)候,create 出來的是什么呢?

是個(gè)斷路器 CircuitBreaker,用來執(zhí)行代碼。

public interface CircuitBreaker {
 default T run(Supplier toRun) {    return run(toRun, throwable -> {      throw new NoFallbackAvailableException("No fallback available.", throwable);    });  };   T run(Supplier toRun, Function fallback);}

包含兩個(gè)執(zhí)行的方法,需要在的時(shí)候可以指定fallback邏輯。具體到 Sentinel 是這樣的:

  public CircuitBreaker create(String id) {    SentinelConfigBuilder.SentinelCircuitBreakerConfiguration conf = getConfigurations()        .computeIfAbsent(id, defaultConfiguration);    return new SentinelCircuitBreaker(id, conf.getEntryType(), conf.getRules());  }

你會(huì)看到創(chuàng)建了一個(gè)SentinelCircuitBreaker。我們的業(yè)務(wù)邏輯,就會(huì)在這個(gè)斷路器里執(zhí)行,run方法就是各個(gè)具體實(shí)現(xiàn)的舞臺。

@Override  public  T run(Supplier toRun, Function fallback) {    Entry entry = null;    try {      entry = SphU.entry(resourceName, entryType);      // If the SphU.entry() does not throw `BlockException`, it means that the      // request can pass.      return toRun.get();    }    catch (BlockException ex) {      // SphU.entry() may throw BlockException which indicates that      // the request was rejected (flow control or circuit breaking triggered).      // So it should not be counted as the business exception.      return fallback.apply(ex);    }    catch (Exception ex) {      // For other kinds of exceptions, we'll trace the exception count via      // Tracer.trace(ex).      Tracer.trace(ex);      return fallback.apply(ex);    }    finally {      // Guarantee the invocation has been completed.      if (entry != null) {        entry.exit();      }    }  }

OK,到此為止, Spring Cloud CircuitBreaker 已經(jīng)展現(xiàn)完了。其它的細(xì)節(jié)都放到了具體實(shí)現(xiàn)的「盒子」里。下面我們把這個(gè)盒子打開。

Sentinel 是個(gè)熔斷降級框架,官方這樣自我介紹:

面向分布式服務(wù)架構(gòu)的高可用流量控制組件,主要以流量為切入點(diǎn),從流量控制、熔斷降級、系統(tǒng)自適應(yīng)保護(hù)等多個(gè)維度來幫助用戶保障微服務(wù)的穩(wěn)定性。

Sentinel如何攔截異常流量

官網(wǎng)的這張代碼截圖簡潔的說明了他是怎樣工作的

Sentinel如何攔截異常流量

擋在業(yè)務(wù)代碼的前面,有事兒先沖它來,能通過之后才走業(yè)務(wù)邏輯,和各類闖關(guān)還真類似。

在上面 CircuitBreaker 的 run 方法里,咱們一定都注意到了這句

entry = SphU.entry(resourceName, entryType);

這就是一切攔截的秘密。

無論我們是通過前面的CircuitBreaker的方式,還是 @SentinelResource 這種注解形式,還是通過 Interceptor 的方式,沒什么本質(zhì)區(qū)別。只是觸發(fā)點(diǎn)不一樣。最后都是通過SphU來搞定。

既然是攔截,那一定要攔下來做這樣或那樣的檢查。

實(shí)際檢查的時(shí)候,entry 里核心代碼有這些:

 Entry entryWithPriority(ResourceWrapper resourceWrapper, ...)        throws BlockException {        ProcessorSlot chain = lookProcessChain(resourceWrapper);        Entry e = new CtEntry(resourceWrapper, chain, context);        try {            chain.entry(context, resourceWrapper,...);        } catch (BlockException e1) {            e.exit(count, args);            throw e1;        }         return e;    } 

注意這里的ProcessorSlot chain = lookProcessChain(resourceWrapper);會(huì)在請求過來處理的時(shí)候,如果未初始化處理鏈,則進(jìn)行初始化,將各種first,next設(shè)置好,后面的請求都會(huì)按這個(gè)來處理。所有需要攔截的Slot,都會(huì)加到這個(gè) chain 里面,再逐個(gè)執(zhí)行 chain 里的 slot。和Servlet Filter 類似。

chain里都加了些啥呢?

public class HotParamSlotChainBuilder implements SlotChainBuilder {    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 ParamFlowSlot());        chain.addLast(new SystemSlot());        chain.addLast(new AuthoritySlot());        chain.addLast(new FlowSlot());        chain.addLast(new DegradeSlot());        return chain;    }

初始的時(shí)候,first 指向一個(gè)匿名內(nèi)部類,這些加進(jìn)來的slot,會(huì)在每次addLast的時(shí)候,做為鏈的next,    

AbstractLinkedProcessorSlot end = first;
   @Override    public void addFirst(AbstractLinkedProcessorSlot protocolProcessor) {        protocolProcessor.setNext(first.getNext());        first.setNext(protocolProcessor);        if (end == first) {            end = protocolProcessor;        }    }    @Override    public void addLast(AbstractLinkedProcessorSlot protocolProcessor) {        end.setNext(protocolProcessor);        end = protocolProcessor;    }

而每個(gè) slot,有自己的特定用處,處理完自己的邏輯之后,會(huì)通過 fireEntry 來觸發(fā)下一個(gè) slot的執(zhí)行。

給你一張長長的線程調(diào)用棧就會(huì)過分的明顯了:

 java.lang.Thread.State: RUNNABLE    at com.alibaba.csp.sentinel.slots.block.flow.FlowSlot.checkFlow(FlowSlot.java:168)    at com.alibaba.csp.sentinel.slots.block.flow.FlowSlot.entry(FlowSlot.java:161)    at com.alibaba.csp.sentinel.slots.block.flow.FlowSlot.entry(FlowSlot.java:139)    at com.alibaba.csp.sentinel.slotchain.AbstractLinkedProcessorSlot.transformEntry(AbstractLinkedProcessorSlot.java:40)    at com.alibaba.csp.sentinel.slotchain.AbstractLinkedProcessorSlot.fireEntry(AbstractLinkedProcessorSlot.java:32)    at com.alibaba.csp.sentinel.slots.block.authority.AuthoritySlot.entry(AuthoritySlot.java:39)    at com.alibaba.csp.sentinel.slots.block.authority.AuthoritySlot.entry(AuthoritySlot.java:33)    at com.alibaba.csp.sentinel.slotchain.AbstractLinkedProcessorSlot.transformEntry(AbstractLinkedProcessorSlot.java:40)    at com.alibaba.csp.sentinel.slotchain.AbstractLinkedProcessorSlot.fireEntry(AbstractLinkedProcessorSlot.java:32)    at com.alibaba.csp.sentinel.slots.system.SystemSlot.entry(SystemSlot.java:36)    at com.alibaba.csp.sentinel.slots.system.SystemSlot.entry(SystemSlot.java:30)    at com.alibaba.csp.sentinel.slotchain.AbstractLinkedProcessorSlot.transformEntry(AbstractLinkedProcessorSlot.java:40)    at com.alibaba.csp.sentinel.slotchain.AbstractLinkedProcessorSlot.fireEntry(AbstractLinkedProcessorSlot.java:32)    at com.alibaba.csp.sentinel.slots.block.flow.param.ParamFlowSlot.entry(ParamFlowSlot.java:39)    at com.alibaba.csp.sentinel.slots.block.flow.param.ParamFlowSlot.entry(ParamFlowSlot.java:33)    at com.alibaba.csp.sentinel.slotchain.AbstractLinkedProcessorSlot.transformEntry(AbstractLinkedProcessorSlot.java:40)    at com.alibaba.csp.sentinel.slotchain.AbstractLinkedProcessorSlot.fireEntry(AbstractLinkedProcessorSlot.java:32)    at com.alibaba.csp.sentinel.slots.statistic.StatisticSlot.entry(StatisticSlot.java:57)    at com.alibaba.csp.sentinel.slots.statistic.StatisticSlot.entry(StatisticSlot.java:50)    at com.alibaba.csp.sentinel.slotchain.AbstractLinkedProcessorSlot.transformEntry(AbstractLinkedProcessorSlot.java:40)    at com.alibaba.csp.sentinel.slotchain.AbstractLinkedProcessorSlot.fireEntry(AbstractLinkedProcessorSlot.java:32)    at com.alibaba.csp.sentinel.slots.logger.LogSlot.entry(LogSlot.java:35)    at com.alibaba.csp.sentinel.slots.logger.LogSlot.entry(LogSlot.java:29)    at com.alibaba.csp.sentinel.slotchain.AbstractLinkedProcessorSlot.transformEntry(AbstractLinkedProcessorSlot.java:40)    at com.alibaba.csp.sentinel.slotchain.AbstractLinkedProcessorSlot.fireEntry(AbstractLinkedProcessorSlot.java:32)    at com.alibaba.csp.sentinel.slots.clusterbuilder.ClusterBuilderSlot.entry(ClusterBuilderSlot.java:101)    at com.alibaba.csp.sentinel.slots.clusterbuilder.ClusterBuilderSlot.entry(ClusterBuilderSlot.java:47)    at com.alibaba.csp.sentinel.slotchain.AbstractLinkedProcessorSlot.transformEntry(AbstractLinkedProcessorSlot.java:40)    at com.alibaba.csp.sentinel.slotchain.AbstractLinkedProcessorSlot.fireEntry(AbstractLinkedProcessorSlot.java:32)    at com.alibaba.csp.sentinel.slots.nodeselector.NodeSelectorSlot.entry(NodeSelectorSlot.java:171)    at com.alibaba.csp.sentinel.slotchain.AbstractLinkedProcessorSlot.transformEntry(AbstractLinkedProcessorSlot.java:40)    at com.alibaba.csp.sentinel.slotchain.AbstractLinkedProcessorSlot.fireEntry(AbstractLinkedProcessorSlot.java:32)    at com.alibaba.csp.sentinel.slotchain.DefaultProcessorSlotChain$1.entry(DefaultProcessorSlotChain.java:31)    at com.alibaba.csp.sentinel.slotchain.AbstractLinkedProcessorSlot.transformEntry(AbstractLinkedProcessorSlot.java:40)    at com.alibaba.csp.sentinel.slotchain.DefaultProcessorSlotChain.entry(DefaultProcessorSlotChain.java:75)    at com.alibaba.csp.sentinel.CtSph.entryWithPriority(CtSph.java:148)    at com.alibaba.csp.sentinel.CtSph.entryWithType(CtSph.java:347)    at com.alibaba.csp.sentinel.CtSph.entryWithType(CtSph.java:340)    at com.alibaba.csp.sentinel.SphU.entry(SphU.java:285)

降級有三種類型

Sentinel如何攔截異常流量

每種類型,都會(huì)根據(jù)對應(yīng)的配置項(xiàng)數(shù)據(jù)比對,不符合就中斷,中斷之后也不能一直斷著,啥時(shí)候再恢復(fù)呢?就根據(jù)配置的時(shí)間窗口,會(huì)啟動(dòng)一個(gè)恢復(fù)線程,到時(shí)間就會(huì)調(diào)度,把中斷標(biāo)識恢復(fù)。

public boolean passCheck(Context context, DefaultNode node, int acquireCount, Object... args) {        if (cut.get()) {            return false;        }        ClusterNode clusterNode = ClusterBuilderSlot.getClusterNode(this.getResource());        if (clusterNode == null) {            return true;        }        if (grade == RuleConstant.DEGRADE_GRADE_RT) {            double rt = clusterNode.avgRt();            if (rt < this.count) {                passCount.set(0);                return true;            }            // Sentinel will degrade the service only if count exceeds.            if (passCount.incrementAndGet() < rtSlowRequestAmount) {                return true;            }        } else if (grade == RuleConstant.DEGRADE_GRADE_EXCEPTION_RATIO) {            double exception = clusterNode.exceptionQps();            double success = clusterNode.successQps();            double total = clusterNode.totalQps();            // If total amount is less than minRequestAmount, the request will pass.            if (total < minRequestAmount) {                return true;            }            // In the same aligned statistic time window,            // "success" (aka. completed count) = exception count + non-exception count (realSuccess)            double realSuccess = success - exception;            if (realSuccess <= 0 && exception < minRequestAmount) {                return true;            }            if (exception / success < count) {                return true;            }        } else if (grade == RuleConstant.DEGRADE_GRADE_EXCEPTION_COUNT) {            double exception = clusterNode.totalException();            if (exception < count) {                return true;            }        }        if (cut.compareAndSet(false, true)) {            ResetTask resetTask = new ResetTask(this);            pool.schedule(resetTask, timeWindow, TimeUnit.SECONDS);        }        return false;    }

恢復(fù)做了兩件事:一、把passCount設(shè)置成0,二、中斷標(biāo)識還原

上面介紹了對請求的攔截處理,這其中最核心的,也就是我們最主要配置的,一個(gè)是「流控」,一個(gè)是「降級」。這兩個(gè)對應(yīng)的Slot,會(huì)在處理請求的時(shí)候,根據(jù)配置好的 「規(guī)則」rule 來判斷。比如我們上面看到的時(shí)間窗口、熔斷時(shí)間等,以及流控的線程數(shù),QPS數(shù)這些。

這些規(guī)則默認(rèn)的配置在內(nèi)存里,也可以通過不同的數(shù)據(jù)源加載進(jìn)來。同時(shí)啟用了Sentinel 控制臺的話,在控制臺 也可以配置規(guī)則。這些規(guī)則,會(huì)通過 HTTP 發(fā)送給對應(yīng)使用了 sentinel 的應(yīng)用實(shí)例節(jié)點(diǎn)。

收到更新內(nèi)容后,實(shí)例里的「規(guī)則管理器」會(huì)重新加載一次 rule,下次請求處理就直接生效了。

到此,關(guān)于“Sentinel如何攔截異常流量”的學(xué)習(xí)就結(jié)束了,希望能夠解決大家的疑惑。理論與實(shí)踐的搭配能更好的幫助大家學(xué)習(xí),快去試試吧!若想繼續(xù)學(xué)習(xí)更多相關(guān)知識,請繼續(xù)關(guān)注創(chuàng)新互聯(lián)網(wǎng)站,小編會(huì)繼續(xù)努力為大家?guī)砀鄬?shí)用的文章!


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