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Golang实现请求限流的几种办法(小结)

来源:脚本之家 2023-01-07 11:58:54 0浏览 收藏

怎么入门Golang编程?需要学习哪些知识点?这是新手们刚接触编程时常见的问题;下面golang学习网就来给大家整理分享一些知识点,希望能够给初学者一些帮助。本篇文章就来介绍《Golang实现请求限流的几种办法(小结)》,涉及到请求限流,有需要的可以收藏一下

在开发高并发系统时,有三把利器用来保护系统:缓存、降级和限流。那么何为限流呢?顾名思义,限流就是限制流量,就像你宽带包了1个G的流量,用完了就没了。

简单的并发控制

利用 channel 的缓冲设定,我们就可以来实现并发的限制。我们只要在执行并发的同时,往一个带有缓冲的 channel 里写入点东西(随便写啥,内容不重要)。让并发的 goroutine在执行完成后把这个 channel 里的东西给读走。这样整个并发的数量就讲控制在这个 channel的缓冲区大小上。

比如我们可以用一个 bool 类型的带缓冲 channel 作为并发限制的计数器。

chLimit := make(chan bool, 1)

然后在并发执行的地方,每创建一个新的 goroutine,都往 chLimit 里塞个东西。

for i, sleeptime := range input {
  chs[i] = make(chan string, 1)
  chLimit 

这里通过 go 关键字并发执行的是新构造的函数。他在执行完后,会把 chLimit的缓冲区里给消费掉一个。

limitFunc := func(chLimit chan bool, ch chan string, task_id, sleeptime, timeout int) {
  Run(task_id, sleeptime, timeout, ch)
  

这样一来,当创建的 goroutine 数量到达 chLimit 的缓冲区上限后。主 goroutine 就挂起阻塞了,直到这些 goroutine 执行完毕,消费掉了 chLimit 缓冲区中的数据,程序才会继续创建新的 goroutine 。我们并发数量限制的目的也就达到了。

例子

package main
 
import (
  "fmt"
  "time"
)
 
func Run(task_id, sleeptime, timeout int, ch chan string) {
  ch_run := make(chan string)
  go run(task_id, sleeptime, ch_run)
  select {
  case re := 

运行结果:

Multirun start
     task id 0 , timeout
     task id 1 , timeout
     task id 2 , sleep 1 second
     Multissh finished. Process time 5s. Number of task is 3

如果修改并发限制为2:

chLimit := make(chan bool, 2)

运行结果:

Multirun start
    task id 0 , timeout
    task id 1 , timeout
    task id 2 , sleep 1 second
    Multissh finished. Process time 3s. Number of task is 3

使用计数器实现请求限流

限流的要求是在指定的时间间隔内,server 最多只能服务指定数量的请求。实现的原理是我们启动一个计数器,每次服务请求会把计数器加一,同时到达指定的时间间隔后会把计数器清零;这个计数器的实现代码如下所示:

type RequestLimitService struct {
  Interval time.Duration
  MaxCount int
  Lock   sync.Mutex
  ReqCount int
}
 
func NewRequestLimitService(interval time.Duration, maxCnt int) *RequestLimitService {
  reqLimit := &RequestLimitService{
    Interval: interval,
    MaxCount: maxCnt,
  }
 
  go func() {
    ticker := time.NewTicker(interval)
    for {
      

在服务请求的时候, 我们会对当前计数器和阈值进行比较,只有未超过阈值时才进行服务:

var RequestLimit = NewRequestLimitService(10 * time.Second, 5)
 
func helloHandler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
  if RequestLimit.IsAvailable() {
    RequestLimit.Increase()
    fmt.Println(RequestLimit.ReqCount)
    io.WriteString(w, "Hello world!\n")
  } else {
    fmt.Println("Reach request limiting!")
    io.WriteString(w, "Reach request limit!\n")
  }
}
 
func main() {
  fmt.Println("Server Started!")
  http.HandleFunc("/", helloHandler)
  http.ListenAndServe(":8000", nil)
}

完整代码 url

使用golang官方包实现httpserver频率限制

使用golang来编写httpserver时,可以使用官方已经有实现好的包:

import(
  "fmt"
  "net"
  "golang.org/x/net/netutil"
)
 
func main() {
  l, err := net.Listen("tcp", "127.0.0.1:0")
  if err != nil {
    fmt.Fatalf("Listen: %v", err)
  }
  defer l.Close()
  l = LimitListener(l, max)
  
  http.Serve(l, http.HandlerFunc())
  
  //bla bla bla.................
}

源码[url] ( https://github.com/golang/net/blob/master/netutil/listen.go ),基本思路就是为连接数计数,通过make chan来建立一个最大连接数的channel, 每次accept就+1,close时候就-1. 当到达最大连接数时,就等待空闲连接出来之后再accept。

// Copyright 2013 The Go Authors. All rights reserved.
// Use of this source code is governed by a BSD-style
// license that can be found in the LICENSE file.
 
// Package netutil provides network utility functions, complementing the more
// common ones in the net package.
package netutil // import "golang.org/x/net/netutil"
 
import (
  "net"
  "sync"
)
 
// LimitListener returns a Listener that accepts at most n simultaneous
// connections from the provided Listener.
func LimitListener(l net.Listener, n int) net.Listener {
  return &limitListener{
    Listener: l,
    sem:   make(chan struct{}, n),
    done:   make(chan struct{}),
  }
}
 
type limitListener struct {
  net.Listener
  sem    chan struct{}
  closeOnce sync.Once   // ensures the done chan is only closed once
  done   chan struct{} // no values sent; closed when Close is called
}
 
// acquire acquires the limiting semaphore. Returns true if successfully
// accquired, false if the listener is closed and the semaphore is not
// acquired.
func (l *limitListener) acquire() bool {
  select {
  case 

使用Token Bucket(令牌桶算法)实现请求限流

在开发高并发系统时有三把利器用来保护系统:缓存、降级和限流!为了保证在业务高峰期,线上系统也能保证一定的弹性和稳定性,最有效的方案就是进行服务降级了,而限流就是降级系统最常采用的方案之一。

这里为大家推荐一个开源库 https://github.com/didip/tollbooth ,但是,如果您想要一些简单的、轻量级的或者只是想要学习的东西,实现自己的中间件来处理速率限制并不困难。今天我们就来聊聊如何实现自己的一个限流中间件

首先我们需要安装一个提供了 Token bucket (令牌桶算法)的依赖包,上面提到的toolbooth 的实现也是基于它实现的:

$ go get golang.org/x/time/rate

Demo代码的实现

package main
 
import (
  "net/http"
  "golang.org/x/time/rate"
)
 
var limiter = rate.NewLimiter(2, 5)
func limit(next http.Handler) http.Handler {
  return http.HandlerFunc(func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
    if limiter.Allow() == false {
      http.Error(w, http.StatusText(429), http.StatusTooManyRequests)
      return
    }
    next.ServeHTTP(w, r)
  })
}
 
func main() {
  mux := http.NewServeMux()
  mux.HandleFunc("/", okHandler)
  // Wrap the servemux with the limit middleware.
  http.ListenAndServe(":4000", limit(mux))
}
 
func okHandler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
  w.Write([]byte("OK"))
}

算法描述:用户配置的平均发送速率为r,则每隔1/r秒一个令牌被加入到桶中(每秒会有r个令牌放入桶中),桶中最多可以存放b个令牌。如果令牌到达时令牌桶已经满了,那么这个令牌会被丢弃;

实现

// Copyright 2015 The Go Authors. All rights reserved.
// Use of this source code is governed by a BSD-style
// license that can be found in the LICENSE file.
// Package rate provides a rate limiter.
package rate
 
import (
  "fmt"
  "math"
  "sync"
  "time"
 
  "golang.org/x/net/context"
)
 
// Limit defines the maximum frequency of some events.
// Limit is represented as number of events per second.
// A zero Limit allows no events.
type Limit float64
 
// Inf is the infinite rate limit; it allows all events (even if burst is zero).
const Inf = Limit(math.MaxFloat64)
 
// Every converts a minimum time interval between events to a Limit.
func Every(interval time.Duration) Limit {
  if interval  burst {
    tokens = burst
  }
  // update state
  r.lim.last = now
  r.lim.tokens = tokens
  if r.timeToAct == r.lim.lastEvent {
    prevEvent := r.timeToAct.Add(r.limit.durationFromTokens(float64(-r.tokens)))
    if !prevEvent.Before(now) {
      r.lim.lastEvent = prevEvent
    }
  }
  return
}
 
// Reserve is shorthand for ReserveN(time.Now(), 1).
func (lim *Limiter) Reserve() *Reservation {
  return lim.ReserveN(time.Now(), 1)
}
 
// ReserveN returns a Reservation that indicates how long the caller must wait before n events happen.
// The Limiter takes this Reservation into account when allowing future events.
// ReserveN returns false if n exceeds the Limiter's burst size.
// Usage example:
//  r, ok := lim.ReserveN(time.Now(), 1)
//  if !ok {
//   // Not allowed to act! Did you remember to set lim.burst to be > 0 ?
//  }
//  time.Sleep(r.Delay())
//  Act()
// Use this method if you wish to wait and slow down in accordance with the rate limit without dropping events.
// If you need to respect a deadline or cancel the delay, use Wait instead.
// To drop or skip events exceeding rate limit, use Allow instead.
func (lim *Limiter) ReserveN(now time.Time, n int) *Reservation {
  r := lim.reserveN(now, n, InfDuration)
  return &r
}
 
// Wait is shorthand for WaitN(ctx, 1).
func (lim *Limiter) Wait(ctx context.Context) (err error) {
  return lim.WaitN(ctx, 1)
}
 
// WaitN blocks until lim permits n events to happen.
// It returns an error if n exceeds the Limiter's burst size, the Context is
// canceled, or the expected wait time exceeds the Context's Deadline.
func (lim *Limiter) WaitN(ctx context.Context, n int) (err error) {
  if n > lim.burst {
    return fmt.Errorf("rate: Wait(n=%d) exceeds limiter's burst %d", n, lim.burst)
  }
  // Check if ctx is already cancelled
  select {
  case  maxElapsed {
    elapsed = maxElapsed
  }
  // Calculate the new number of tokens, due to time that passed.
  delta := lim.limit.tokensFromDuration(elapsed)
  tokens := lim.tokens + delta
  if burst := float64(lim.burst); tokens > burst {
    tokens = burst
  }
  return now, last, tokens
}
 
// durationFromTokens is a unit conversion function from the number of tokens to the duration
// of time it takes to accumulate them at a rate of limit tokens per second.
func (limit Limit) durationFromTokens(tokens float64) time.Duration {
  seconds := tokens / float64(limit)
  return time.Nanosecond * time.Duration(1e9*seconds)
}
 
// tokensFromDuration is a unit conversion function from a time duration to the number of tokens
// which could be accumulated during that duration at a rate of limit tokens per second.
func (limit Limit) tokensFromDuration(d time.Duration) float64 {
  return d.Seconds() * float64(limit)
}

虽然在某些情况下使用单个全局速率限制器非常有用,但另一种常见情况是基于IP地址或API密钥等标识符为每个用户实施速率限制器。我们将使用IP地址作为标识符。简单实现代码如下:

package main
import (
  "net/http"
  "sync"
  "time"
  "golang.org/x/time/rate"
)
// Create a custom visitor struct which holds the rate limiter for each
// visitor and the last time that the visitor was seen.
type visitor struct {
  limiter *rate.Limiter
  lastSeen time.Time
}
// Change the the map to hold values of the type visitor.
var visitors = make(map[string]*visitor)
var mtx sync.Mutex
// Run a background goroutine to remove old entries from the visitors map.
func init() {
  go cleanupVisitors()
}
func addVisitor(ip string) *rate.Limiter {
  limiter := rate.NewLimiter(2, 5)
  mtx.Lock()
  // Include the current time when creating a new visitor.
  visitors[ip] = &visitor{limiter, time.Now()}
  mtx.Unlock()
  return limiter
}
func getVisitor(ip string) *rate.Limiter {
  mtx.Lock()
  v, exists := visitors[ip]
  if !exists {
    mtx.Unlock()
    return addVisitor(ip)
  }
  // Update the last seen time for the visitor.
  v.lastSeen = time.Now()
  mtx.Unlock()
  return v.limiter
}
// Every minute check the map for visitors that haven't been seen for
// more than 3 minutes and delete the entries.
func cleanupVisitors() {
  for {
    time.Sleep(time.Minute)
    mtx.Lock()
    for ip, v := range visitors {
      if time.Now().Sub(v.lastSeen) > 3*time.Minute {
        delete(visitors, ip)
      }
    }
    mtx.Unlock()
  }
}
func limit(next http.Handler) http.Handler {
  return http.HandlerFunc(func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
    limiter := getVisitor(r.RemoteAddr)
    if limiter.Allow() == false {
      http.Error(w, http.StatusText(429), http.StatusTooManyRequests)
      return
    }
    next.ServeHTTP(w, r)
  })
}

终于介绍完啦!小伙伴们,这篇关于《Golang实现请求限流的几种办法(小结)》的介绍应该让你收获多多了吧!欢迎大家收藏或分享给更多需要学习的朋友吧~golang学习网公众号也会发布Golang相关知识,快来关注吧!

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