【Sentinel】 简介

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title: 【Sentinel】 简介
date: 2023-01-09 21:07
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  - Sentinel
description: Sentinel 是由阿里巴巴中间件团队开发的开源项目，是一种面向分布式微服务架构的轻量级高可用流量控制组件。Sentinel 主要以流量为切入点，从流量控制、熔断降级、系统负载保护等多个维度帮助用户保护服务的稳定性。

【Sentinel】 简介

Sentinel 是由阿里巴巴中间件团队开发的开源项目，是一种面向分布式微服务架构的轻量级高可用流量控制组件。

Sentinel 主要以流量为切入点，从流量控制、熔断降级、系统负载保护等多个维度帮助用户保护服务的稳定性。

Sentinel 特性

  • 丰富的应用场景：Sentinel 承接了阿里巴巴近 10 年的“双十一”大促流量的核心场景，例如秒杀（将突发流量控制在系统可以承受的范围）、消息削峰填谷、集群流量控制、实时熔断下游不可用服务等。
  • 完备的实时监控：Sentinel 提供了实时监控功能。用户可以在控制台中看到接入应用的单台机器的秒级数据，甚至是 500 台以下规模集群的汇总运行情况。
  • 广泛的开源生态：Sentinel 提供了开箱即用的与其它开源框架或库（例如 Spring Cloud、Apache Dubbo、gRPC、Quarkus）的整合模块。我们只要在项目中引入相应的依赖并进行简单的配置即可快速地接入 Sentinel。此外，Sentinel 还提供 Java、Go 以及 C++ 等多语言的原生实现。
  • 完善的 SPI 扩展机制：Sentinel 提供简单易、完善的 SPI 扩展接口，我们可以通过实现这些扩展接口快速地定制逻辑，例如定制规则管理、适配动态数据源等。
  • SPI ，全称为 Service Provider Interface，是一种服务发现机制。它可以在 ClassPath 路径下的 META-INF/services 文件夹查找文件，并自动加载文件中定义的类。

从功能上来说，Sentinel 与 Spring Cloud Netfilx Hystrix 类似，但 Sentinel 要比 Hystrix 更加强大，例如 Sentinel 提供了流量控制功能、比 Hystrix 更加完善的实时监控功能等等。

Sentinel 的组成

Sentinel 主要由以下两个部分组成：

  • Sentinel 核心库：Sentinel 的核心库不依赖任何框架或库，能够运行于 Java 8 及以上的版本的运行时环境中，同时对 Spring Cloud、Dubbo 等微服务框架提供了很好的支持。
  • Sentinel 控制台（Dashboard）：Sentinel 提供的一个轻量级的开源控制台，它为用户提供了机器自发现、簇点链路自发现、监控、规则配置等功能。

Sentinel 核心库不依赖 Sentinel Dashboard，但两者结合使用可以有效的提高效率，让 Sentinel 发挥它最大的作用。

Sentinel 的基本概念

Sentinel 的基本概念有两个，它们分别是：资源和规则。

基本概念 描述
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者是服务里的方法，甚至可以是一段代码。我们可以通过 Sentinel 提供的 API 来定义一个资源，使其能够被 Sentinel 保护起来。通常情况下，我们可以使用方法名、URL 甚至是服务名来作为资源名来描述某个资源。
规则 围绕资源而设定的规则。Sentinel 支持流量控制、熔断降级、系统保护、来源访问控制和热点参数等多种规则，所有这些规则都可以动态实时调整。

Sentinel 功能和设计理念

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

流量控制有以下几个角度:

  • 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；
  • 运行指标，例如 QPS、线程池、系统负载等；
  • 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

什么是熔断降级

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。这个问题和 Hystrix 里面描述的问题是一样的。

Sentinel 和 Hystrix 的原则是一致的: 当调用链路中某个资源出现不稳定，例如，表现为 timeout，异常比例升高的时候，则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。

熔断降级设计理念

在限制的手段上，Sentinel 和 Hystrix 采取了完全不一样的方法。

Hystrix 通过线程池的方式，来对依赖(在我们的概念中对应资源)进行了隔离。这样做的好处是资源和资源之间做到了最彻底的隔离。缺点是除了增加了线程切换的成本，还需要预先给各个资源做线程池大小的分配。

Sentinel 对这个问题采取了两种手段:

  • 通过并发线程数进行限制
    和资源池隔离的方法不同，Sentinel 通过限制资源并发线程的数量，来减少不稳定资源对其它资源的影响。这样不但没有线程切换的损耗，也不需要您预先分配线程池的大小。当某个资源出现不稳定的情况下，例如响应时间变长，对资源的直接影响就是会造成线程数的逐步堆积。当线程数在特定资源上堆积到一定的数量之后，对该资源的新请求就会被拒绝。堆积的线程完成任务后才开始继续接收请求。

  • 通过响应时间对资源进行降级
    除了对并发线程数进行控制以外，Sentinel 还可以通过响应时间来快速降级不稳定的资源。当依赖的资源出现响应时间过长后，所有对该资源的访问都会被直接拒绝，直到过了指定的时间窗口之后才重新恢复。

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 是如何工作的

Sentinel 的主要工作机制如下：

  • 对主流框架提供适配或者显示的 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。

流控降级与容错标准

Sentinel 社区正在将流量治理相关标准抽出到 OpenSergo 标准中，Sentinel 作为流量治理标准实现。有关 Sentinel 流控降级与容错 spec 的最新进展，请参考 opensergo-specification，也欢迎社区一起来完善标准与实现。

工作机制

  • 对主流框架提供适配或者显示的 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。