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Go 基于令牌桶的限流器实现

来源:脚本之家 2023-01-07 11:48:50 0浏览 收藏

本篇文章向大家介绍《Go 基于令牌桶的限流器实现》,主要包括令牌桶、限流器,具有一定的参考价值,需要的朋友可以参考一下。

简介

如果一般流量过大,下游系统反应不过来,这个时候就需要限流了,其实和上地铁是一样的,就是减慢上游访问下游的速度。
限制访问服务的频次或者频率,防止服务过载,被刷爆等。

Golang 官方扩展包 time(golang.org/x/time/rate) 中,提供了一个基于令牌桶等限流器实现。

原理概述

  • 令牌:每次拿到令牌,才可访问
  • 桶 ,桶的最大容量是固定的,以固定的频率向桶内增加令牌,直至加满
  • 每个请求消耗一个令牌。
  • 限流器初始化的时候,令牌桶一般是满的。

具体使用

package limiter

import (
 "fmt"
 "testing"
 "time"

 "golang.org/x/time/rate"
)

func TestLimter(t *testing.T) {
 limiter := rate.NewLimiter(rate.Every(time.Millisecond*31), 2)
 //time.Sleep(time.Second)
 for i := 0; i 

执行结果:
=== RUN   TestLimter
true 2
true 2
true 2
false 2
true 2
true 2
false 2
true 2
true 2
false 2
--- PASS: TestLimter (0.21s)

通过执行结果可以看到, 令牌桶开始是2个满的,由于令牌的间隔比请求的间隔多了11ms(31-20), 所以每两个请求会失败一次。

具体实现原理

先看下限流器的创建方法: NewLimiter

func NewLimiter(r Limit, b int) *Limiter {
 return &Limiter{
  limit: r,
  burst: b,
 }
}

查看限流器数据结构 Limiter

// The methods AllowN, ReserveN, and WaitN consume n tokens.
type Limiter struct {
 mu     sync.Mutex
 limit  Limit
 burst  int
 tokens float64
 // last is the last time the limiter's tokens field was updated
 last time.Time
 // lastEvent is the latest time of a rate-limited event (past or future)
 lastEvent time.Time
}
  • burst 表示了桶的大小
  • limit 表示放入桶的频率
  • tokens 表示剩余令牌个数
  • last 最近取走 token 的时间
  • lastEvent 最近限流事件的时间

当令牌桶发放后,会保留在 Reservation 对象中, 定义如下, Reservation 对象,描述了一个达到 timeToAct 时间后,可以获取到的令牌的数量 tokens 数。

type Reservation struct {
  ok        bool  // 是否满足条件分配到了tokens
  lim       *Limiter // 发送令牌的限流器
  tokens    int   // tokens 的数量
  timeToAct time.Time  //  满足令牌发放的时间
  limit Limit  // 令牌发放速度
}

限流器如何限流

官方提供的限流器有阻塞等待, 也有直接判断方式的, 还有提供维护预留式等。
如何实现限流的代码,在 reserveN 中。

使用时,每次都调用了 Allow() 方法

// Allow is shorthand for AllowN(time.Now(), 1).
func (lim *Limiter) Allow() bool {
 return lim.AllowN(time.Now(), 1)
}

// AllowN reports whether n events may happen at time now.
// Use this method if you intend to drop / skip events that exceed the rate limit.
// Otherwise use Reserve or Wait.
func (lim *Limiter) AllowN(now time.Time, n int) bool {
 return lim.reserveN(now, n, 0).ok
}

继续查看 reserverN  算法

方法说明:

  • 三个参数: now, n, maxFutureReserve
  • 在 now 时间需要拿到 n 个令牌,最多等待的时间为 maxFutureReserve
  • 结果将返回一个预留令牌的对象 Reservation
// maxFutureReserve specifies the maximum reservation wait duration allowed.
// reserveN returns Reservation, not *Reservation, to avoid allocation in AllowN and WaitN.
func (lim *Limiter) reserveN(now time.Time, n int, maxFutureReserve time.Duration) Reservation {
 lim.mu.Lock()
 // 首先判断是否放入频次是否为无穷大,如果为无穷大,说明暂时不限流
 if lim.limit == Inf {
  lim.mu.Unlock()
  return Reservation{
   ok:        true,
   lim:       lim,
   tokens:    n,
   timeToAct: now,
  }
 }
   // 拿到截止 now 时间时,可以获取的令牌 tokens 数量,上一次拿走令牌的时间是last
 now, last, tokens := lim.advance(now)

 // Calculate the remaining number of tokens resulting from the request.
 //  更新 tokens数量,把需要拿走的去掉
 tokens -= float64(n)

 // Calculate the wait duration
 // 如果 tokens 数量为负数,说明需要等待,计算等待时间 WaitDuration
 var waitDuration time.Duration
 if tokens 

从实现上看, limiter 并不是每隔一段时间更新当前桶的数量,而是记录了上次访问时和当前桶中令牌的数量,当再次访问时,通过上次访问时间计算出当前令牌的数量,决定是否可以发放令牌。

今天带大家了解了令牌桶、限流器的相关知识,希望对你有所帮助;关于Golang的技术知识我们会一点点深入介绍,欢迎大家关注golang学习网公众号,一起学习编程~

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