Sentinel 是面向分布式服務(wù)架構(gòu)的高可用流量防護(hù)組件，主要以流量為切入點，從限流、流量整形、熔斷降級、系統(tǒng)負(fù)載保護(hù)、熱點防護(hù)等多個維度來幫助開發(fā)者保障微服務(wù)的穩(wěn)定性。

Sentinel 具有以下特性:

• 豐富的應(yīng)用場景：Sentinel 承接了阿里巴巴近 10 年的雙十一大促流量的核心場景，例如秒殺（即突發(fā)流量控制在系統(tǒng)容量可以承受的范圍）、消息削峰填谷、集群流量控制、實時熔斷下游不可用應(yīng)用等。
• 完備的實時監(jiān)控：Sentinel 同時提供實時的監(jiān)控功能。您可以在控制臺中看到接入應(yīng)用的單臺機器秒級數(shù)據(jù)，甚至 500 臺以下規(guī)模的集群的匯總運行情況。
• 廣泛的開源生態(tài)：Sentinel 提供開箱即用的與其它開源框架/庫的整合模塊，例如與 Spring Cloud、Dubbo、gRPC 的整合。您只需要引入相應(yīng)的依賴并進(jìn)行簡單的配置即可快速地接入 Sentinel。
• 完善的 SPI 擴展點：Sentinel 提供簡單易用、完善的 SPI 擴展接口。您可以通過實現(xiàn)擴展接口來快速地定制邏輯。例如定制規(guī)則管理、適配動態(tài)數(shù)據(jù)源等。

Sentinel 的開源生態(tài)：

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Sentinel 的歷史

• 2012 年，Sentinel 誕生，主要功能為入口流量控制。
• 2013-2017 年，Sentinel 在阿里巴巴集團內(nèi)部迅速發(fā)展，成為基礎(chǔ)技術(shù)模塊，覆蓋了所有的核心場景。Sentinel 也因此積累了大量的流量歸整場景以及生產(chǎn)實踐。
• 2018 年，Sentinel 開源，并持續(xù)演進(jìn)。
• 2019 年，Sentinel 朝著多語言擴展的方向不斷探索，推出?C++ 原生版本，同時針對 Service Mesh 場景也推出了?Envoy 集群流量控制支持，以解決 Service Mesh 架構(gòu)下多語言限流的問題。
• 2020 年，推出?Sentinel Go 版本，繼續(xù)朝著云原生方向演進(jìn)。

Sentinel 基本概念

資源

資源是 Sentinel 的關(guān)鍵概念。它可以是 Java 應(yīng)用程序中的任何內(nèi)容，例如，由應(yīng)用程序提供的服務(wù)，或由應(yīng)用程序調(diào)用的其它應(yīng)用提供的服務(wù)，甚至可以是一段代碼。在接下來的文檔中，我們都會用資源來描述代碼塊。

只要通過 Sentinel API 定義的代碼，就是資源，能夠被 Sentinel 保護(hù)起來。大部分情況下，可以使用方法簽名，URL，甚至服務(wù)名稱作為資源名來標(biāo)示資源。

規(guī)則

圍繞資源的實時狀態(tài)設(shè)定的規(guī)則，可以包括流量控制規(guī)則、熔斷降級規(guī)則以及系統(tǒng)保護(hù)規(guī)則。所有規(guī)則可以動態(tài)實時調(diào)整。

Sentinel 功能和設(shè)計理念

流量控制

什么是流量控制

流量控制在網(wǎng)絡(luò)傳輸中是一個常用的概念，它用于調(diào)整網(wǎng)絡(luò)包的發(fā)送數(shù)據(jù)。然而，從系統(tǒng)穩(wěn)定性角度考慮，在處理請求的速度上，也有非常多的講究。任意時間到來的請求往往是隨機不可控的，而系統(tǒng)的處理能力是有限的。我們需要根據(jù)系統(tǒng)的處理能力對流量進(jìn)行控制。Sentinel 作為一個調(diào)配器，可以根據(jù)需要把隨機的請求調(diào)整成合適的形狀，如下圖所示：

流量控制設(shè)計理念

流量控制有以下幾個角度:

• 資源的調(diào)用關(guān)系，例如資源的調(diào)用鏈路，資源和資源之間的關(guān)系；

• 運行指標(biāo)，例如 QPS、線程池、系統(tǒng)負(fù)載等；

• 控制的效果，例如直接限流、冷啟動、排隊等。

Sentinel 的設(shè)計理念是讓您自由選擇控制的角度，并進(jìn)行靈活組合，從而達(dá)到想要的效果。

熔斷降級

什么是熔斷降級

除了流量控制以外，及時對調(diào)用鏈路中的不穩(wěn)定因素進(jìn)行熔斷也是 Sentinel 的使命之一。由于調(diào)用關(guān)系的復(fù)雜性，如果調(diào)用鏈路中的某個資源出現(xiàn)了不穩(wěn)定，可能會導(dǎo)致請求發(fā)生堆積，進(jìn)而導(dǎo)致級聯(lián)錯誤。

Sentinel 和 Hystrix 的原則是一致的: 當(dāng)檢測到調(diào)用鏈路中某個資源出現(xiàn)不穩(wěn)定的表現(xiàn)，例如請求響應(yīng)時間長或異常比例升高的時候，則對這個資源的調(diào)用進(jìn)行限制，讓請求快速失敗，避免影響到其它的資源而導(dǎo)致級聯(lián)故障。

熔斷降級設(shè)計理念

在限制的手段上，Sentinel 和 Hystrix 采取了完全不一樣的方法。

Hystrix 通過?線程池隔離?的方式，來對依賴（在 Sentinel 的概念中對應(yīng)?資源）進(jìn)行了隔離。這樣做的好處是資源和資源之間做到了最徹底的隔離。缺點是除了增加了線程切換的成本（過多的線程池導(dǎo)致線程數(shù)目過多），還需要預(yù)先給各個資源做線程池大小的分配，并且對于一些使用了 ThreadLocal 的場景來說會有問題（如 Spring 事務(wù)）。

Sentinel 對這個問題采取了兩種手段:

• 通過并發(fā)線程數(shù)進(jìn)行限制

和資源池隔離的方法不同，Sentinel 通過限制資源并發(fā)線程的數(shù)量，來減少不穩(wěn)定資源對其它資源的影響。這樣不但沒有線程切換的損耗，也不需要您預(yù)先分配線程池的大小。當(dāng)某個資源出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況下，例如響應(yīng)時間變長，對資源的直接影響就是會造成線程數(shù)的逐步堆積。當(dāng)線程數(shù)在特定資源上堆積到一定的數(shù)量之后，對該資源的新請求就會被拒絕。堆積的線程完成任務(wù)后才開始繼續(xù)接收請求。

• 針對慢調(diào)用和異常對資源進(jìn)行降級

除了對并發(fā)線程數(shù)進(jìn)行控制以外，Sentinel 還可以根據(jù)響應(yīng)時間和異常等不穩(wěn)定因素來快速對不穩(wěn)定的調(diào)用進(jìn)行熔斷。當(dāng)依賴的資源出現(xiàn)響應(yīng)時間過長后，所有對該資源的訪問都會被直接拒絕，直到過了指定的時間窗口之后才重新漸進(jìn)式地恢復(fù)。

系統(tǒng)自適應(yīng)保護(hù)

Sentinel 同時提供系統(tǒng)維度的自適應(yīng)保護(hù)能力。防止雪崩，是系統(tǒng)防護(hù)中重要的一環(huán)。當(dāng)系統(tǒng)負(fù)載較高的時候，如果還持續(xù)讓請求進(jìn)入，可能會導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰，無法響應(yīng)。在集群環(huán)境下，網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡會把本應(yīng)這臺機器承載的流量轉(zhuǎn)發(fā)到其它的機器上去。如果這個時候其它的機器也處在一個邊緣狀態(tài)的時候，這個增加的流量就會導(dǎo)致這臺機器也崩潰，最后導(dǎo)致整個集群不可用。

針對這個情況，Sentinel 提供了對應(yīng)的保護(hù)機制，讓系統(tǒng)的入口流量和系統(tǒng)的負(fù)載達(dá)到一個平衡，保證系統(tǒng)在能力范圍之內(nèi)處理最多的請求。

Sentinel 是如何工作的

Sentinel 的主要工作機制如下：

• 對主流框架提供適配或者顯示的 API，來定義需要保護(hù)的資源，并提供設(shè)施對資源進(jìn)行實時統(tǒng)計和調(diào)用鏈路分析。

• 根據(jù)預(yù)設(shè)的規(guī)則，結(jié)合對資源的實時統(tǒng)計信息，對流量進(jìn)行控制。同時，Sentinel 提供開放的接口，方便您定義及改變規(guī)則。

• Sentinel 提供實時的監(jiān)控系統(tǒng)，方便您快速了解目前系統(tǒng)的狀態(tài)。