详解Golang实现请求限流的几种办法
来源:脚本之家
时间:2022-12-26 21:56:37 264浏览 收藏
来到golang学习网的大家,相信都是编程学习爱好者,希望在这里学习Golang相关编程知识。下面本篇文章就来带大家聊聊《详解Golang实现请求限流的几种办法》,介绍一下限流,希望对大家的知识积累有所帮助,助力实战开发!
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。
以下是完整代码:
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:https://github.com/hiberabyss/JustDoIt/blob/master/RequestLimit/request_limit.go
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................. }源码如下(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先看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")) }然后看看 rate.NewLimiter的源码:
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;
// 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) }) }以上就是《详解Golang实现请求限流的几种办法》的详细内容,更多关于golang的资料请关注golang学习网公众号!
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