Go實(shí)現(xiàn)用戶每日限額的方法(例一天只能領(lǐng)三次福利)
如果你寫(xiě)一個(gè) bug 管理系統(tǒng),用了這個(gè) PeriodLimit 你就可以限制每個(gè)測(cè)試人員每天只能給你提一個(gè) bug。工作是不是就輕松很多了?:P
如今微服務(wù)架構(gòu)大行其道本質(zhì)原因是因?yàn)橐档拖到y(tǒng)的整體復(fù)雜度,將系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)均攤到子系統(tǒng)從而最大化保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性,通過(guò)領(lǐng)域劃分拆成不同的子系統(tǒng)后各個(gè)子系統(tǒng)能獨(dú)立的開(kāi)發(fā)、測(cè)試、發(fā)布,研發(fā)節(jié)奏和效率能明顯提高。
但同時(shí)也帶來(lái)了問(wèn)題,比如:調(diào)用鏈路過(guò)長(zhǎng),部署架構(gòu)復(fù)雜度提升,各種中間件需要支持分布式場(chǎng)景。為了確保微服務(wù)的正常運(yùn)行,服務(wù)治理就不可或缺了,通常包括:限流,降級(jí),熔斷。
其中限流指的是針對(duì)接口調(diào)用頻率進(jìn)行限制,以免超出承載上限拖垮系統(tǒng)。比如:
- 電商秒殺場(chǎng)景
- API 針對(duì)不同商戶限流
常用的限流算法有:
- 固定時(shí)間窗口限流
- 滑動(dòng)時(shí)間窗口限流
- 漏桶限流
- 令牌桶限流
本文主要講解固定時(shí)間窗口限流算法,主要的使用場(chǎng)景比如:
- 每個(gè)手機(jī)號(hào)每天只能發(fā)5條驗(yàn)證碼短信
- 每個(gè)用戶每小時(shí)只能連續(xù)嘗試3次密碼
- 每個(gè)會(huì)員每天只能領(lǐng)3次福利
工作原理
從某個(gè)時(shí)間點(diǎn)開(kāi)始每次請(qǐng)求過(guò)來(lái)請(qǐng)求數(shù)+1,同時(shí)判斷當(dāng)前時(shí)間窗口內(nèi)請(qǐng)求數(shù)是否超過(guò)限制,超過(guò)限制則拒絕該請(qǐng)求,然后下個(gè)時(shí)間窗口開(kāi)始時(shí)計(jì)數(shù)器清零等待請(qǐng)求。
優(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)
實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單高效,特別適合用來(lái)限制比如一個(gè)用戶一天只能發(fā)10篇文章、只能發(fā)送5次短信驗(yàn)證碼、只能嘗試登錄5次等場(chǎng)景,實(shí)際業(yè)務(wù)中此類場(chǎng)景非常多見(jiàn)。
缺點(diǎn)
固定時(shí)間窗口限流的缺點(diǎn)在于無(wú)法處理臨界區(qū)請(qǐng)求突發(fā)場(chǎng)景。
假設(shè)每 1s 限流 100 次請(qǐng)求,用戶在中間 500ms 時(shí)開(kāi)始 1s 內(nèi)發(fā)起 200 次請(qǐng)求,此時(shí) 200 次請(qǐng)求是可以全部通過(guò)的。這就和我們預(yù)期 1s 限流 100 次不合了,根源在于限流的細(xì)粒度太粗。
go-zero 代碼實(shí)現(xiàn)
core/limit/periodlimit.go
go-zero 中使用 redis 過(guò)期時(shí)間來(lái)模擬固定時(shí)間窗口。
redis lua 腳本:
-- KYES[1]:限流器key -- ARGV[1]:qos,單位時(shí)間內(nèi)最多請(qǐng)求次數(shù) -- ARGV[2]:單位限流窗口時(shí)間 -- 請(qǐng)求最大次數(shù),等于p.quota local limit = tonumber(ARGV[1]) -- 窗口即一個(gè)單位限流周期,這里用過(guò)期模擬窗口效果,等于p.permit local window = tonumber(ARGV[2]) -- 請(qǐng)求次數(shù)+1,獲取請(qǐng)求總數(shù) local current = redis.call("INCRBY",KYES[1],1) -- 如果是第一次請(qǐng)求,則設(shè)置過(guò)期時(shí)間并返回 成功 if current == 1 then redis.call("expire",KYES[1],window) return 1 -- 如果當(dāng)前請(qǐng)求數(shù)量小于limit則返回 成功 elseif current < limit then return 1 -- 如果當(dāng)前請(qǐng)求數(shù)量==limit則返回 最后一次請(qǐng)求 elseif current == limit then return 2 -- 請(qǐng)求數(shù)量>limit則返回 失敗 else return 0 end
固定時(shí)間窗口限流器定義
type ( ? // PeriodOption defines the method to customize a PeriodLimit. ? // go中常見(jiàn)的option參數(shù)模式 ? // 如果參數(shù)非常多,推薦使用此模式來(lái)設(shè)置參數(shù) ? PeriodOption func(l *PeriodLimit) ? // A PeriodLimit is used to limit requests during a period of time. ? // 固定時(shí)間窗口限流器 ? PeriodLimit struct { ? ? // 窗口大小,單位s ? ? period ? ? int ? ? // 請(qǐng)求上限 ? ? quota ? ? ?int ? ? // 存儲(chǔ) ? ? limitStore *redis.Redis ? ? // key前綴 ? ? keyPrefix ?string ? ? // 線性限流,開(kāi)啟此選項(xiàng)后可以實(shí)現(xiàn)周期性的限流 ? ? // 比如quota=5時(shí),quota實(shí)際值可能會(huì)是5.4.3.2.1呈現(xiàn)出周期性變化 ? ? align ? ? ?bool ? } )
注意一下 align 參數(shù),align=true 時(shí)請(qǐng)求上限將會(huì)呈現(xiàn)周期性的變化。
比如quota=5時(shí)實(shí)際quota可能是5.4.3.2.1呈現(xiàn)出周期性變化
限流邏輯
其實(shí)限流邏輯在上面的 lua 腳本實(shí)現(xiàn)了,需要注意的是返回值
- 0:表示錯(cuò)誤,比如可能是 redis 故障、過(guò)載
- 1:允許
- 2:允許但是當(dāng)前窗口內(nèi)已到達(dá)上限,如果是跑批業(yè)務(wù)的話此時(shí)可以休眠 sleep 一下等待下個(gè)窗口(作者考慮的非常細(xì)致)
- 3:拒絕
// Take requests a permit, it returns the permit state. // 執(zhí)行限流 // 注意一下返回值: // 0:表示錯(cuò)誤,比如可能是redis故障、過(guò)載 // 1:允許 // 2:允許但是當(dāng)前窗口內(nèi)已到達(dá)上限 // 3:拒絕 func (h *PeriodLimit) Take(key string) (int, error) { ? // 執(zhí)行l(wèi)ua腳本 ? resp, err := h.limitStore.Eval(periodScript, []string{h.keyPrefix + key}, []string{ ? ? strconv.Itoa(h.quota), ? ? strconv.Itoa(h.calcExpireSeconds()), ? }) ?? ? if err != nil { ? ? return Unknown, err ? } ? code, ok := resp.(int64) ? if !ok { ? ? return Unknown, ErrUnknownCode ? } ? switch code { ? case internalOverQuota: ? ? return OverQuota, nil ? case internalAllowed: ? ? return Allowed, nil ? case internalHitQuota: ? ? return HitQuota, nil ? default: ? ? return Unknown, ErrUnknownCode ? } }
這個(gè)固定窗口限流可能用來(lái)限制比如一個(gè)用戶一天只能發(fā)送5次驗(yàn)證碼短信,此時(shí)我們就需要跟中國(guó)時(shí)區(qū)對(duì)應(yīng)(GMT+8),并且其實(shí)限流時(shí)間應(yīng)該從零點(diǎn)開(kāi)始,此時(shí)我們需要額外對(duì)齊(設(shè)置 align 為 true)。
// 計(jì)算過(guò)期時(shí)間也就是窗口時(shí)間大小 // 如果align==true // 線性限流,開(kāi)啟此選項(xiàng)后可以實(shí)現(xiàn)周期性的限流 // 比如quota=5時(shí),quota實(shí)際值可能會(huì)是5.4.3.2.1呈現(xiàn)出周期性變化 func (h *PeriodLimit) calcExpireSeconds() int { ? if h.align { ? ? now := time.Now() ? ? _, offset := now.Zone() ? ? unix := now.Unix() + int64(offset) ? ? return h.period - int(unix%int64(h.period)) ? } ? return h.period }
項(xiàng)目地址
https://github.com/zeromicro/go-zero
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