用源碼與圖解的方式詳細探究 Sentinel 調用上下文環境是如何管理的。
本節將詳細介紹 Sentienl 的上下文環境管理機制。
1、Sentinel Context 調用上下文環境管理
我們從 sentinel-apache-dubbo-adapter 模塊的 SentinelDubboProviderFilter 的實現中不難看出,在其入口處會首先調用 ContextUtil.enter(resourceName, application) 。那我們就從該方法開始來探究上下文環境管理機制。
說到 Sentinel 的調用上下文環境,那調用上下文環境中會保存哪些信息呢?我們先來看看 Context。
1.1 Context 詳解
Context 類圖如下:
-
Context
其核心屬性與核心方法如下:- String name
Sentinel 調用上下文環境的名稱。 - DefaultNode entranceNode
調用鏈的入口節點信息。 - Entry curEntry
調用鏈中當前節點的信息。 - boolean async
是否是異步調用上下文環境。 - Entry
保存當前的調用信息,其主要核心屬性: - private long createTime
資源調用的時間戳。 - private Node curNode
該資源所對應的實時採集信息。 - protected ResourceWrapper resourceWrapper
資源對象。
- String name
-
CtEntry
同步調用調用信息封裝對象。 -
AsyncEntry
異步調用調用信息的封裝對象。
對應的核心方法將在下文具體用到時再詳細介紹。
1.2 創建調用上下文環境
ContextUtil#enter
public static Context enter(String name, String origin) { // @1
if (Constants.CONTEXT_DEFAULT_NAME.equals(name)) {
throw new ContextNameDefineException(
"The " + Constants.CONTEXT_DEFAULT_NAME + " can't be permit to defined!");
}
return trueEnter(name, origin); // @2
}
代碼@1:首先我們來看一下其參數:
- String name
上下文環境 Context 的名稱。 - String origin
該參數的含義在介紹集羣限流時會詳細介紹,從 dubbo 模塊的適配來看,通常該值會傳入當前應用的 application 名稱。
代碼@2:通過調用內部的 trueEnter 方法。
在進入 trueEnter 方法之前,我們先來看一下 ContextUtil 中兩個最核心的屬性:
首先使用 ThreadLocal 對象來存儲線程上下文環境對象 Context。Map<String, DefaultNode> contextNameNodeMap ,其鍵爲 context 的名稱,用來緩存其對應的 EntranceNode 。
ContextUtil#trueEnter
protected static Context trueEnter(String name, String origin) {
Context context = contextHolder.get(); // @1
if (context == null) {
Map<String, DefaultNode> localCacheNameMap = contextNameNodeMap;
DefaultNode node = localCacheNameMap.get(name); // @2
if (node == null) {
if (localCacheNameMap.size() > Constants.MAX_CONTEXT_NAME_SIZE) { // @3
setNullContext();
return NULL_CONTEXT;
} else {
try {
LOCK.lock();
node = contextNameNodeMap.get(name); // @4
if (node == null) {
if (contextNameNodeMap.size() > Constants.MAX_CONTEXT_NAME_SIZE) {
setNullContext();
return NULL_CONTEXT;
} else {
node = new EntranceNode(new StringResourceWrapper(name, EntryType.IN), null); // @5
// Add entrance node.
Constant.ROOT.addChild(node); // @6
Map<String, DefaultNode> newMap = new HashMap<>(contextNameNodeMap.size() + 1);
newMap.putAll(contextNameNodeMap);
newMap.put(name, node);
contextNameNodeMap = newMap;
}
}
} finally {
LOCK.unlock();
}
}
}
context = new Context(node, name); // @7
context.setOrigin(origin);
contextHolder.set(context); // @8
}
return context;
}
代碼@1:從 threadLocal 中獲取 Context 對象,線程首次獲取時爲空。
代碼@2:根據 context 的名稱嘗試從緩存中去找對應的 Node,通常是 EntranceNode。即用來表示入口的節點Node 爲 EntranceNode。
代碼@3:如果 localCacheNameMap 已緩存的對象容量默認超過2000,則不納入 Sentinel 限流,熔斷等機制中來,即一個應用,默認不能定義 2000個 資源統計入口,以 一個 Dubbo 服務爲例,一個 Dubbo 服務應用,如果超過2000個服務,則超過的部分不會應用 Sentinel 限流與熔斷機制。
代碼@4:鎖應用的經典場景,dubbo check。
代碼@5:爲該 context name 創建一個對應的 EntranceNode。
代碼@6:將創建的 EntranceNode 加入到根節點的子節點中,稍後重點討論一下。
代碼@7:創建 Context 對象,將 Context 對象中的入口節點設置爲 新創建的 EntranceNode。
代碼@8:將新創建的 Context 對象存入當前線程本地環境變量中(ThreadLocal)。
接下來先來探討代碼@6 Constants.ROOT.addChild(node)。
在 Sentinel 中,會定義一個固定根節點,其定義如下:
其資源名稱爲:machine-root。addChild 方法就是將節點添加到如下數據結構中:
1.3 移除調用上下文環境
public static void exit() {
Context context = contextHolder.get();
if (context != null && context.getCurEntry() == null) {
contextHolder.set(null);
}
}
退出當前上下文環境,這裏有一個條件就是當前的上下文環境的當前調用節點已經退出,否則無法移除,故使用建議:ContextUtil . exit 一定要在持有的 Entry 退出之後再調用。
1.4 異步上下文環境切換
public static void runOnContext(Context context, Runnable f) {
Context curContext = replaceContext(context); // @1
try {
f.run(); // @2
} finally {
replaceContext(curContext); // @3
}
}
這裏是異步調用上下文環境切換的實現原理,我們知道存在 ThreadLocal 中的數據是無法跨線程訪問的,故一個線程中啓動另外一個線程,上下文環境是無法直接被傳遞的,Sentinel 的思想是爲先創建的線程再創建一個 Context,在運行子線程時,調用 runOnContext 來切換上下文環境。
Context 就介紹到這裏了,我們接下來再來看一個與上下文環境管理密切相關的 Sentinel Slot 處理器:NodeSelectorSlot,通常也是 Sentinel Slot 處理鏈的第一個節點。
2、NodeSelectorSlot
2.1 NodeSelectorSlot 調用鏈概述
從該類的註釋可以得出如下的結論:該類的作用是構建一顆虛擬調用樹,我們接下來以一個Dubbo調用示例來說明。
正如上圖所示:應用 A 嚮應用 order-servie 服務發起一個 RPC 服務,下訂單,order-service 應用引入了 sentinel-apache-dubbo-adapter 相關依懶,會執行 SentinelDubboProviderFilter 過濾器,調用 Sentinel 相關的方法,對資源進行保護,然後下單服務中,首先會操作數據庫,將本次數據庫操作定義爲資源:insertOrderSQL,然後再操作 redis,redis 的操作命名爲資源 setRedisOp。其對應在內存中會生成如下調用鏈的結構圖。
那上面這個調用鏈保存在線程上下文環境中,即 ThreadLocal 中。在 Sentinel 中使用 Node 來表示一個一個調用節點,其中 EntranceNode 表示調用鏈的入口,DefaultNode 表示普通節點,ClusterNode 表示集羣節點,即同一個資源會統計整個集羣中的信息。
從該類的註釋我們可以得出上述的結論,接下來我們從源碼的角度對其進行分析與理解。
2.2 源碼分析 NodeSelectorSlot
NodeSelectorSlot 中只聲明瞭一個唯一的成員變量,其聲明如下:
private volatile Map<String, DefaultNode> map = new HashMap<String, DefaultNode>(10);
定義一個 Map,其鍵爲上下文環境 Context 的名稱,通常是進入節點的名稱,例如上面提到的 EntranceNode( dubbo:provider:com.a.b.OrderService:saveOrder(java.lang.String))。
注意:一個 NodeSelectorSlot 對象會被多個線程使用,其共享的維度爲資源,即多個線程進入同一個資源保護的代碼時,執行的是同一個 NodeSelectorSlot 對象。詳細實現請參考上文中 CtSph # lookProcessChain 部分詳解。
接下來重點看一下 NodeSelectorSlot 的核心方法 entry。
NodeSelectorSlot#entry
public void entry(Context context, ResourceWrapper resourceWrapper, Object obj, int count, boolean prioritized, Object... args) // @1
throws Throwable {
DefaultNode node = map.get(context.getName()); // @2
if (node == null) { // @3
synchronized (this) { // @4
node = map.get(context.getName());
if (node == null) {
node = new DefaultNode(resourceWrapper, null); // @5
HashMap<String, DefaultNode> cacheMap = new HashMap<String, DefaultNode>(map.size());
cacheMap.putAll(map);
cacheMap.put(context.getName(), node);
map = cacheMap;
// Build invocation tree
((DefaultNode) context.getLastNode()).addChild(node); // @6
}
}
}
context.setCurNode(node); // @7
fireEntry(context, resourceWrapper, node, count, prioritized, args);
}
代碼@1:我們先來看看其參數:
- Context context
調用上下文環境,該對象存儲在 ThreadLocal,其名稱在調用鏈的入口處設置。 - ResourceWrapper resourceWrapper
資源的包裝類,注意留意其 equals 與 hashCode 方法,判斷兩個對象是否相等的依據是資源名
稱是否相同。 - Object obj
參數。 - int count
本次需要消耗的令牌數量。 - boolean prioritized
請求是否按優先級排列。 - Object… args
額外參數。
代碼@2:如果緩存中存在對應該上下文環境的節點,則直接使用,並將其節點設置當前調用上下文的當前節點中(Context)。
代碼@3:如果節點爲空,則進入到節點創建流程,此過程需要加鎖,見代碼@4。
代碼@5:創建一個新的 DefaultNode 。
代碼@6:構建調用鏈,由於 NodeSelectorSlot 是第一個進入的處理器,故此時 Context 的 curEntry 爲 null ,故這裏就是創建與的上下文環境名稱對應的節點會被添加到 ContextUtil 的 entry 創建的調用鏈入口節點(EntranceNode),然後順便更新 Context 中的 Entry curEntry 屬性,即再次驗證了上面的圖。
我們來總結一下 NodeSelectorSlot 作用:從官方的註釋來看:構建一條調用鏈,更直接一點就是設置 Context 的 curEntry 屬性。
關於 Sentinel 調用上下文環境實現原理就介紹到這裏了。
點贊是一種美德,希望幫忙點點贊,非常感謝。
思考題:首先在這裏先“劇透”一下,Node 在 Sentinel 中的作用是持有資源的實時統計信息,將在下一篇文章介紹 StatisticSlot 時詳細介紹。 NodeSelectorSlot 中的 Map<String, DefaultNode> 中的鍵爲什麼是 Context 的 名稱呢?這樣設計的目的是什麼,能有什麼好處?針對該問題將在筆者維護的知識星球中與各位星友展開討論,歡迎您的加入。
歡迎加筆者微信號(dingwpmz),加羣探討,筆者優質專欄目錄:
1、源碼分析RocketMQ專欄(40篇+)
2、源碼分析Sentinel專欄(12篇+)
3、源碼分析Dubbo專欄(28篇+)
4、源碼分析Mybatis專欄
5、源碼分析Netty專欄(18篇+)
6、源碼分析JUC專欄
7、源碼分析Elasticjob專欄
8、Elasticsearch專欄(20篇+)
9、源碼分析MyCat專欄