Sentinel 是如何实现分布式限流的？

随着近些年系统稳定性要求越来越高，限流是保障服务高可用的方式之一，尤其是在微服务架构中，对接口或资源进行限流可以有效地保障服务的可用性和稳定性。

在众多限流平台中 Sentinel 凭着丰富功能特性和多次阿里双十一的线上实践，成为最热门限流平台之一，Sentinel 是阿里巴巴提供的一种限流、熔断中间件，与 RateLimiter 相比，Sentinel 提供了丰富的限流、熔断功能。它支持控制台配置限流、熔断规则，支持集群限流，并可以将相应服务调用情况可视化。

本文就 Sentinel 相关特性进行分析并测试并对底层原理进行分析，为后续相关系统建设积累经验。

一、总体流程

之前我们学习过限流比较主流的三种算法：漏桶，令牌桶，滑动窗口。而 Sentinel 采用的是最后一种，滑动窗口来实现限流的。

先来了解一下总体流程：

上面的图是官网的图，从设计模式上来看，典型的的责任链模式。外部请求进来后，要经过责任链上各个节点的处理，而 Sentinel 的限流、熔断就是通过责任链上的这些节点实现的。

要想深入了解原理，还是得从源码上入手，下面直接进入 Sentinel 的源码阅读。

二、源码阅读

2.1 源码阅读入口及流程总结

读源码先得找到源码入口。我们经常使用 @ SentinelResource 来标记一个方法，可以将这个被 @ SentinelResource 标记的方法看成是一个 Sentinel 资源。因此，我们以 @ SentinelResource 为入口，找到其切面，看看切面拦截后所做的工作，就可以明确 Sentinel 的工作原理了。直接看注解 @SentinelResource 的切面代码（SentinelResourceAspect）。

可以清晰的看到 Sentinel 的行为方式。进入 SentinelResource 切面后，会执行 SphU.entry 方法，在这个方法中会对被拦截方法做限流和熔断的逻辑处理。

如果触发熔断和限流，会抛出 BlockException，我们可以指定 blockHandler 方法来处理 BlockException。而对于业务上的异常，我们也可以配置 fallback 方法来处理被拦截方法调用产生的异常。

所以，Sentinel 熔断限流的处理主要是在 SphU.entry 方法中，其主要处理逻辑见下图源码。

可见，在 SphU.entry 方法中，Sentinel 实现限流、熔断等功能的流程可以总结如下：

• 获取 Sentinel 上下文（Context）；

• 获取资源对应的责任链；

• 生成资源调用凭证（Entry）；

• 执行责任链中各个节点。

2.2 责任链的执行

再来看下面这张图，是不是很清晰了？

NodeSelectorSlot 用于获取资源对应的 Node，并构建 Node 调用树，将 SentinelSource 的调用链路以 Node Tree 的形式组起来。ClusterBuilderSlot 为当前 Node 创建对应的 ClusterNode，聚合相同资源对应的不同 Context 的 Node，后续的限流依据就是这个 ClusterNode。

ClusterNode 继承自 StatisticNode，记录着相应资源处理的一些统计数据。StatisticSlot 用于更新资源调用的相关计数，用于后续的限流判断使用。FlowSlot 根据资源对应 Node 的调用计数，判断是否进行限流。

至此，Sentinel 的责任链执行逻辑就完整了。

三、原理总结

通过对 Sentinel 源码的梳理，可以很清晰的理解 Sentinel 的限流过程，总结如下：

• 三大组件 Context、Entry、Node，是 Sentinel 的核心组件，各类信息及资源调用情况都由这三大类持有；

• 采用责任链模式完成 Sentinel 的信息统计、熔断、限流等操作；

• 责任链中 NodeSelectSlot 负责选择当前资源对应的 Node，同时构建 node 调用树；

• 责任链中 ClusterBuilderSlot 负责构建当前 Node 对应的 ClusterNode，用于聚合同一资源对应不同 Context 的 Node；

• 责任链中的 StatisticSlot 用于统计当前资源的调用情况，更新 Node 与其对用的 ClusterNode 的各种统计数据；

• 责任链中的 FlowSlot 根据当前 Node 对应的 ClusterNode（默认）的统计信息进行限流；

• 资源调用统计数据（例如 PassQps）使用滑动时间窗口进行统计；

• 所有工作执行完毕后，执行退出流程，补充一些统计数据，清理 Context。

作者：架构精进之路

链接：https://juejin.cn/post/7198496671129813048

来源：稀土掘金