限流降級神器哨兵 (sentinel) 的資源呼叫鏈原理分析
我們已經知道了sentinel實現限流降級的原理，其核心就是一堆Slot組成的呼叫鏈。
這裡大概的介紹下每種Slot的功能職責：
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NodeSelectorSlot負責收集資源的路徑，並將這些資源的呼叫路徑，以樹狀結構儲存起來，用於根據呼叫路徑來限流降級； -
ClusterBuilderSlot則用於儲存資源的統計資訊以及呼叫者資訊，例如該資源的 RT, QPS, thread count 等等，這些資訊將用作為多維度限流，降級的依據； -
StatisticsSlot則用於記錄，統計不同維度的 runtime 資訊； -
SystemSlot則通過系統的狀態，例如 load1 等，來控制總的入口流量； -
AuthoritySlot則根據黑白名單，來做黑白名單控制； -
FlowSlot則用於根據預設的限流規則，以及前面 slot 統計的狀態，來進行限流； -
DegradeSlot則通過統計資訊，以及預設的規則，來做熔斷降級；
每個Slot執行完業務邏輯處理後，會呼叫fireEntry()方法，該方法將會觸發下一個節點的entry方法，下一個節點又會呼叫他的fireEntry，以此類推直到最後一個Slot，由此就形成了sentinel的責任鏈。
下面我們就來詳細研究下這些Slot的原理。
NodeSelectorSlot
NodeSelectorSlot 是用來構造呼叫鏈的，具體的是將資源的呼叫路徑，封裝成一個一個的節點，再組成一個樹狀的結構來形成一個完整的呼叫鏈， NodeSelectorSlot 是所有Slot中最關鍵也是最複雜的一個Slot，這裡涉及到以下幾個核心的概念：
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Resource
資源是 Sentinel 的關鍵概念。它可以是 Java 應用程式中的任何內容，例如，由應用程式提供的服務，或由應用程式呼叫的其它服務，甚至可以是一段程式碼。
只要通過 Sentinel API 定義的程式碼，就是資源，能夠被 Sentinel 保護起來。大部分情況下，可以使用方法簽名，URL，甚至服務名稱作為資源名來標示資源。
簡單來說，資源就是 Sentinel 用來保護系統的一個媒介。原始碼中用來包裝資源的類是： com.alibaba.csp.sentinel.slotchain.ResourceWrapper ，他有兩個子類： StringResourceWrapper 和 MethodResourceWrapper ，通過名字就知道可以將一段字串或一個方法包裝為一個資源。
打個比方，我有一個服務A，請求非常多，經常會被陡增的流量沖垮，為了防止這種情況，簡單的做法，我們可以定義一個 Sentinel 的資源，通過該資源來對請求進行調整，使得允許通過的請求不會把服務A搞崩潰。
每個資源的狀態也是不同的，這取決於資源後端的服務，有的資源可能比較穩定，有的資源可能不太穩定。那麼在整個呼叫鏈中，Sentinel 需要對不穩定資源進行控制。當呼叫鏈路中某個資源出現不穩定，例如，表現為 timeout，或者異常比例升高的時候，則對這個資源的呼叫進行限制，並讓請求快速失敗，避免影響到其它的資源，最終導致雪崩的後果。
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Context
上下文是一個用來儲存呼叫鏈當前狀態的元資料的類，每次進入一個資源時，就會建立一個上下文。 並且相同的資源名只會建立一個上下文。 一個Context中包含了三個核心的物件：
1）當前呼叫鏈的根節點：EntranceNode
2）當前的入口：Entry
3）當前入口所關聯的節點：Node
上下文中只會儲存一個當前正在處理的入口Entry，另外還會儲存呼叫鏈的根節點。 需要注意的是，每次進入一個新的資源時，都會建立一個新的上下文。
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Entry
每次呼叫 SphU#entry() 都會生成一個Entry入口，該入口中會儲存了以下資料：入口的建立時間，當前入口所關聯的節點，當前入口所關聯的呼叫源對應的節點。Entry是一個抽象類，他只有一個實現類，在CtSph中的一個靜態類：CtEntry
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Node
節點是用來儲存某個資源的各種實時統計資訊的，他是一個介面，通過訪問節點，就可以獲取到對應資源的實時狀態，以此為依據進行限流和降級操作。
可能看到這裡，大家還是比較懵，這麼多類到底有什麼用，接下來就讓我們更進一步，挖掘一下這些類的作用，在這之前，我先給大家展示一下他們之間的關係，如下圖所示：
這裡把幾種Node的作用先大概介紹下：
| 節點 | 作用 |
|---|---|
| StatisticNode | 執行具體的資源統計操作 |
| DefaultNode | 該節點持有指定上下文中指定資源的統計資訊，當在同一個上下文中多次呼叫entry方法時，該節點可能下會建立有一系列的子節點。 另外每個DefaultNode中會關聯一個ClusterNode |
| ClusterNode | 該節點中儲存了資源的總體的執行時統計資訊，包括rt，執行緒數，qps等等，相同的資源會全域性共享同一個ClusterNode，不管他屬於哪個上下文 |
| EntranceNode | 該節點表示一棵呼叫鏈樹的入口節點，通過他可以獲取呼叫鏈樹中所有的子節點 |
Context的建立與銷燬
首先我們要清楚的一點就是，每次執行entry()方法，試圖衝破一個資源時，都會生成一個上下文。這個上下文中會儲存著呼叫鏈的根節點和當前的入口。
Context是通過ContextUtil建立的，具體的方法是trueEntry，程式碼如下：
上面的程式碼中我省略了部分程式碼，只保留了核心的部分。從原始碼中還是可以比較清晰的看出生成Context的過程：
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1.先從ThreadLocal中獲取，如果能獲取到直接返回，如果獲取不到則繼續第2步
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2.從一個static的map中根據上下文的名稱獲取，如果能獲取到則直接返回，否則繼續第3步
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3.加鎖後進行一次double check，如果還是沒能從map中獲取到，則建立一個EntranceNode，並把該EntranceNode新增到一個全域性的ROOT節點中去，然後將該節點新增到map中去(這部分程式碼在上述程式碼中省略了)
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4.根據EntranceNode建立一個上下文，並將該上下文儲存到ThreadLocal中去，下一個請求可以直接獲取
那儲存在ThreadLocal中的上下文什麼時候會清除呢？從程式碼中可以看到具體的清除工作在ContextUtil的exit方法中，當執行該方法時，會將儲存在ThreadLocal中的context物件清除，具體的程式碼非常簡單，這裡就不貼程式碼了。
那ContextUtil.exit方法什麼時候會被呼叫呢？有兩種情況：一是主動呼叫ContextUtil.exit的時候，二是當一個入口Entry要退出，執行該Entry的trueExit方法的時候，此時會觸發ContextUtil.exit的方法。但是有一個前提，就是當前Entry的父Entry為null時，此時說明該Entry已經是最頂層的根節點了，可以清除context。
呼叫鏈樹
當在一個上下文中多次呼叫了 SphU#entry() 方法時，就會建立一棵呼叫鏈樹。具體的程式碼在entry方法中建立CtEntry物件時：
這裡可能看程式碼沒有那麼直觀，可以用一些圖形來描述一下這個過程。
構造樹幹
建立context
context的建立在上面已經分析過了，初始化的時候，context中的curEntry屬性是沒有值的，如下圖所示：
建立Entry
每建立一個新的Entry物件時，都會重新設定context的curEntry，並將context原來的curEntry設定為該新Entry物件的父節點，如下圖所示：
退出Entry
某個Entry退出時，將會重新設定context的curEntry，當該Entry是最頂層的一個入口時，將會把ThreadLocal中儲存的context也清除掉，如下圖所示：
構造葉子節點
上面的過程是構造了一棵呼叫鏈的樹，但是這棵樹只有樹幹，沒有葉子，那葉子節點是在什麼時候建立的呢？DefaultNode就是葉子節點，在葉子節點中儲存著目標資源在當前狀態下的統計資訊。通過分析，我們知道了葉子節點是在NodeSelectorSlot的entry方法中建立的。具體的程式碼如下：
上面的程式碼可以分解成下面這些步驟： 1）獲取當前上下文對應的DefaultNode，如果沒有的話會為當前的呼叫新生成一個DefaultNode節點，它的作用是對資源進行各種統計度量以便進行流控； 2）將新建立的DefaultNode節點，新增到context中，作為「entranceNode」或者「curEntry.parent.curNode」的子節點； 3）將DefaultNode節點，新增到context中，作為「curEntry」的curNode。
上面的第2步，不是每次都會執行。我們先看第3步，把當前DefaultNode設定為context的curNode，實際上是把當前節點賦值給context中curEntry的curNode，用圖形表示就是這樣：
多次建立不同的Entry，並且執行NodeSelectorSlot的entry方法後，就會變成這樣一棵呼叫鏈樹：
PS：這裡圖中的node0，node1，node2可能是相同的node，因為在同一個context中從map中獲取的node是同一個，這裡只是為了表述的更清楚所以用了不同的節點名。
儲存子節點
上面已經分析了葉子節點的構造過程，葉子節點是儲存在各個Entry的curNode屬性中的。
我們知道context中只儲存了入口節點和當前Entry，那子節點是什麼時候儲存的呢，其實子節點就是上面程式碼中的第2步中儲存的。
下面我們來分析上面的第2步的情況：
第一次呼叫NodeSelectorSlot的entry方法時，map中肯定是沒有DefaultNode的，那就會進入第2步中，建立一個node，建立完成後會把該節點加入到context的lastNode的子節點中去。我們先看一下context的getLastNode方法：
程式碼中我們可以知道，lastNode的值可能是context中的entranceNode也可能是curEntry.parent.curNode，但是他們都是「DefaultNode」型別的節點，DefaultNode的所有子節點是儲存在一個HashSet中的。
第一次呼叫getLastNode方法時，context中curEntry是null，因為curEntry是在第3步中才賦值的。所以，lastNode最初的值就是context的entranceNode。那麼將node新增到entranceNode的子節點中去之後就變成了下面這樣：
緊接著再進入一次，資源名不同，會再次生成一個新的Entry，上面的圖形就變成下圖這樣：
此時再次呼叫context的getLastNode方法，因為此時curEntry的parent不再是null了，所以獲取到的lastNode是curEntry.parent.curNode，在上圖中可以很方便的看出，這個節點就是 node0 。那麼把當前節點node1新增到lastNode的子節點中去，上面的圖形就變成下圖這樣：
然後將當前node設定給context的curNode，上面的圖形就變成下圖這樣：
假如再建立一個Entry，然後再進入一次不同的資源名，上面的圖就變成下面這樣：
至此NodeSelectorSlot的基本功能已經大致分析清楚了。
PS：以上的分析是基於每次執行SphU.entry(name)時，資源名都是不一樣的前提下。如果資源名都一樣的話，那麼生成的node都相同，則只會再第一次把node加入到entranceNode的子節點中去，其他的時候，只會建立一個新的Entry，然後替換context中的curEntry的值。
ClusterBuilderSlot
NodeSelectorSlot的entry方法執行完之後，會呼叫fireEntry方法，此時會觸發ClusterBuilderSlot的entry方法。
ClusterBuilderSlot的entry方法比較簡單，具體程式碼如下：
NodeSelectorSlot的職責比較簡單，主要做了兩件事：
一、為每個資源建立一個clusterNode，然後把clusterNode塞到DefaultNode中去
二、將clusterNode保持到全域性的map中去，用資源作為map的key
PS：一個資源只有一個ClusterNode，但是可以有多個DefaultNode
StatistcSlot
StatisticSlot負責來統計資源的實時狀態，具體的程式碼如下：
程式碼分成了兩部分，第一部分是entry方法，該方法首先會觸發後續slot的entry方法，即SystemSlot、FlowSlot、DegradeSlot等的規則，如果規則不通過，就會丟擲BlockException，則會在node中統計被block的數量。反之會在node中統計通過的請求數和執行緒數等資訊。第二部分是在exit方法中，當退出該Entry入口時，會統計rt的時間，並減少執行緒數。
這些統計的實時資料會被後續的校驗規則所使用，具體的統計方式是通過 滑動視窗 來實現的。後面我會詳細分析滑動視窗的原理。
SystemSlot
SystemSlot就是根據總的請求統計資訊，來做流控，主要是防止系統被搞垮，具體的程式碼如下：
其中的Constants.ENTRY_NODE是一個全域性的ClusterNode，該節點的值是在StatisticsSlot中進行統計的。
AuthoritySlot
AuthoritySlot做的事也比較簡單，主要是根據黑白名單進行過濾，只要有一條規則校驗不通過，就丟擲異常。
FlowSlot
FlowSlot主要是根據前面統計好的資訊，與設定的限流規則進行匹配校驗，如果規則校驗不通過則進行限流，具體的程式碼如下：
DegradeSlot
DegradeSlot主要是根據前面統計好的資訊，與設定的降級規則進行匹配校驗，如果規則校驗不通過則進行降級，具體的程式碼如下：
總結
sentinel的限流降級等功能，主要是通過一個SlotChain實現的。在鏈式插槽中，有7個核心的Slot，這些Slot各司其職，可以分為以下幾種型別：
一、進行資源呼叫路徑構造的NodeSelectorSlot和ClusterBuilderSlot
二、進行資源的實時狀態統計的StatisticsSlot
三、進行系統保護，限流，降級等規則校驗的SystemSlot、AuthoritySlot、FlowSlot、DegradeSlot
後面幾個Slot依賴於前面幾個Slot統計的結果。至此，每種Slot的功能已經基本分析清楚了。
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