• NodeSelectorSlot 负责收集资源的路径，并将这些资源的调用路径，以树状结构存储起来，用于根据调用路径来限流降级；
• ClusterBuilderSlot 则用于存储资源的统计信息以及调用者信息，例如该资源的 RT, QPS, thread count 等等，这些信息将用作为多维度限流，降级的依据；
• StatisticSlot 则用于记录、统计不同纬度的 runtime 指标监控信息；
• FlowSlot 则用于根据预设的限流规则以及前面 slot 统计的状态，来进行流量控制；(流控规则)
• AuthoritySlot 则根据配置的黑白名单和调用来源信息，来做黑白名单控制；(授权规则)
• DegradeSlot 则通过统计信息以及预设的规则，来做熔断降级；（降级规则）
• SystemSlot 则通过系统的状态，例如 load1 等，来控制总的入口流量；(系统规则)

1. Sentinel 核心类解析

   1. ProcessorSlotChain
      

      1. Sentinel 的核心骨架，将不同的 Slot 按照顺序串在一起（责任链模式），从而将不同的功能（限流、降级、系统保护）组合在一起。slot chain 其实可以分为两部分：统计数据构建部分（statistic）和判断部分（rule checking）。核心结构：

5. SPI 扩展
   

Sentinel 提供多样化的 SPI 接口用于提供扩展的能力。开发者可以在用同一个 sentinel-core 的基础上自行扩展接口实现，从而可以方便地根据业务需求给 Sentinel 添加自定义的逻辑。目前 Sentinel 提供如下的扩展点：

• 初始化过程扩展：提供 InitFunc SPI接口，可以添加自定义的一些初始化逻辑，如动态规则源注册等。
• Slot/Slot Chain 扩展：用于给 Sentinel 功能链添加自定义的功能并自由编排。
• 指标统计扩展（StatisticSlot Callback）：用于扩展 StatisticSlot 指标统计相关的逻辑。
• Transport 扩展：提供 CommandHandler、CommandCenter 等接口，用于对心跳发送、监控 API Server 进行扩展。
• 集群流控扩展：可以方便地定制 token client/server 自定义实现，可参考对应文档
• 日志扩展：用于自定义 record log Logger，可用于对接 slf4j 等标准日志实现。

2. Sentinel 工作原理

   1、@SentinelResource基于Aspect的AOP实现
   

   spring.factories加载

   SentinelAutoConfiguration.java

   –>SentinelResourceAspect.java

   –>@Aspect定义标记

   –>定义切入点@Pointcut(“@annotation(com.alibaba.csp.sentinel.annotation.SentinelResource)”)

   –>增强拦截@Around(“sentinelResourceAnnotationPointcut()”)

private Entry entryWithPriority(ResourceWrapper resourceWrapper, int count, boolean prioritized, Object... args)
throws BlockException {
    
    // ThreadLocalContext> contextHolder,使用ThreadLocal线程保护获取上下文
Context context = ContextUtil.getContext();
    
    // 默认获取名称为sentinel_default_context的上下文
if (context == null) {
        context = InternalContextUtil.internalEnter(Constants.CONTEXT_DEFAULT_NAME);
    }


ProcessorSlotObject> chain = lookProcessChain(resourceWrapper);

  
Entry e = new CtEntry(resourceWrapper, chain, context);
    try {
chain.entry(context, resourceWrapper, null, count, prioritized, args);
    } catch (BlockException e1) {
e.exit(count, args);
        throw e1;
    } catch (Throwable e1) {
// This should not happen, unless there are errors existing in Sentinel internal.
        RecordLog.info("Sentinel unexpected exception", e1);
    }
return e;
}

• 创建context上下文，ContextUtil.trueEnter()接口的实现
  • 里面使用到Lock锁和两次get()操作实现双重校验锁 DCL，保证原子性和性能问题

  protected static Context trueEnter(String name, String origin) {
  Context context = contextHolder.get();
      if (context == null) {
  MapString, DefaultNode> localCacheNameMap = contextNameNodeMap;
          // Lock锁和两次get()操作实现双重校验锁 DCL，保证原子性和性能问题
          DefaultNode node = localCacheNameMap.get(name);
          if (node == null) {
  if (localCacheNameMap.size() > Constants.MAX_CONTEXT_NAME_SIZE) {
                  setNullContext();
                  return NULL_CONTEXT;
              } else {
  try {
                      LOCK.lock();
                      node = contextNameNodeMap.get(name);
                      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);
                              // Add entrance node.
                              Constants.ROOT.addChild(node);
                              // 里面使用到CopyOnWrite技术，首先将旧的contextNameNodeMap拷贝一份，然后更新拷贝的map，再用更新后的实例列表来覆盖旧的实例列表。防止高并发读脏数据。
                              MapString, DefaultNode> newMap = new HashMap(contextNameNodeMap.size() + 1);
                              newMap.putAll(contextNameNodeMap);
                              newMap.put(name, node);
                              contextNameNodeMap = newMap;
                          }
                      }
                  } finally {
                      LOCK.unlock();
                  }
              }
          }
  context = new Context(node, name);
          context.setOrigin(origin);
          contextHolder.set(context);
      }
  
  return context;
  }

3. Sentinel 的SlotChain
   

1. NodeSelectorSlot

2. ClusterBuilderSlot

3. StatisticSlot

负责统计实时调用数据，包括运行信息 (访问次数、线程数)、来源信息等

是实现限流的关键，其中基于滑动时间窗口算法维护了计数器，统计进入某个资源的请求次数

4. ParamFlowSlot

5. SystemSlot

6. AuthoritySlot

7. FlowSlot

滑动时间窗口算法: 快速失败、warm up

漏桶算法: 排队等待效果，（sentinel主要通过

8. DegradeSlot

降级规则：则通过统计信息以及预设的规则，来做熔断降级

实现原理：通过StatisticSlot 获取的统计数据，通过三个状态OPEN、Close、Half-Open（中间状态）来判断是否降级熔断。

4. 限流算法

限流:对应用服务器的请求做限制，避免因过多请求而导致服务器过载甚至宕机。

限流算法常见的包括两种:

• 计数器算法，又包括窗口计数器算法、滑动窗口计数器算法
• 令牌桶算法 (Token Bucket)
• 漏桶算法(Leaky Bucket)

sentinel在不同的场景下使用了以上三中不同的算法：

1. 滑动窗口计数器算法

窗口计数器算法有固定窗口算法、滑动窗口计数算法

• 固定窗口算法
  缺点：对于在两个窗口中间临界点的流量突刺，不能统计起来

• 滑动窗口算法
  优点：每次根据当前时间获取时间窗口期，可以统计流量突刺
  缺点：统计量大

sentinel使用了滑动窗口算法，把每个时间窗口期划分为多个样本，然后每个样本去统计流量数量，定义⼀个存储结构（bucket），⽤于存储计数的值(count)，它与时间单元格⼦⼀⼀对应。数据结构可以采⽤数组或链表，Sentinel中采⽤的是定⻓的数组，⽐较有意思。

使用环形的数据存储，避免数据无限长

2. 令牌桶算法
   

令牌桶算法说明:

• 以固定的速率生成令牌，存入令牌桶中，如果令牌桶满了以后，多余令牌丢弃
• 请求进入后，必须先尝试从桶中获取令牌，获取到令牌后才可以被处理
• 如果令牌桶中没有令牌，则请求等待或丢弃

3. 漏桶算法
   

漏桶算法说明

• 将每个请求视作作”水滴”放入”漏桶”进行存储
• ”漏桶”以固定速率向外”漏”出请求来执行，如果”漏桶”空了则停止”漏水”

sentinel实现RateLimiterController.java，然后排队的实现是通过：Thread.sleep(waitTime);

@Override
public boolean canPass(Node node, int acquireCount, boolean prioritized) {
// Pass when acquire count is less or equal than 0.
    if (acquireCount ) {
return true;
    }
// Reject when count is less or equal than 0.
    // Otherwise,the costTime will be max of long and waitTime will overflow in some cases.
    if (count ) {
return false;
    }

long currentTime = TimeUtil.currentTimeMillis();
    // Calculate the interval between every two requests.
    long costTime = Math.round(1.0 * (acquireCount) / count * 1000);

    // Expected pass time of this request.
    long expectedTime = costTime + latestPassedTime.get();

    if (expectedTime ) {
// Contention may exist here, but it's okay.
        latestPassedTime.set(currentTime);
        return true;
    } else {
// Calculate the time to wait.
        long waitTime = costTime + latestPassedTime.get() - TimeUtil.currentTimeMillis();
        if (waitTime > maxQueueingTimeMs) {
return false;
        } else {
long oldTime = latestPassedTime.addAndGet(costTime);
            try {
waitTime = oldTime - TimeUtil.currentTimeMillis();
                if (waitTime > maxQueueingTimeMs) {
latestPassedTime.addAndGet(-costTime);
                    return false;
                }
// in race condition waitTime may (waitTime > 0) {
Thread.sleep(waitTime);
                }
return true;
            } catch (InterruptedException e) {
            }
        }
    }
return false;
}

4. 限流算法对比