Go实现用户每日限额的方法(例一天只能领三次福利)

如果你写一个 bug 管理系统，用了这个 PeriodLimit 你就可以限制每个测试人员每天只能给你提一个 bug。工作是不是就轻松很多了？:P

如今微服务架构大行其道本质原因是因为要降低系统的整体复杂度，将系统风险均摊到子系统从而最大化保证系统的稳定性，通过领域划分拆成不同的子系统后各个子系统能独立的开发、测试、发布，研发节奏和效率能明显提高。

但同时也带来了问题，比如：调用链路过长，部署架构复杂度提升，各种中间件需要支持分布式场景。为了确保微服务的正常运行，服务治理就不可或缺了，通常包括：限流，降级，熔断。
其中限流指的是针对接口调用频率进行限制，以免超出承载上限拖垮系统。比如：

• 电商秒杀场景
• API 针对不同商户限流

常用的限流算法有：

• 固定时间窗口限流
• 滑动时间窗口限流
• 漏桶限流
• 令牌桶限流

本文主要讲解固定时间窗口限流算法，主要的使用场景比如：

• 每个手机号每天只能发5条验证码短信
• 每个用户每小时只能连续尝试3次密码
• 每个会员每天只能领3次福利

工作原理

从某个时间点开始每次请求过来请求数+1，同时判断当前时间窗口内请求数是否超过限制，超过限制则拒绝该请求，然后下个时间窗口开始时计数器清零等待请求。

优缺点

优点

实现简单高效，特别适合用来限制比如一个用户一天只能发10篇文章、只能发送5次短信验证码、只能尝试登录5次等场景，实际业务中此类场景非常多见。

缺点

固定时间窗口限流的缺点在于无法处理临界区请求突发场景。
假设每 1s 限流 100 次请求，用户在中间 500ms 时开始 1s 内发起 200 次请求，此时 200 次请求是可以全部通过的。这就和我们预期 1s 限流 100 次不合了，根源在于限流的细粒度太粗。

go-zero 代码实现

core/limit/periodlimit.go

go-zero 中使用 redis 过期时间来模拟固定时间窗口。

redis lua 脚本：

-- KYES[1]:限流器key
-- ARGV[1]:qos,单位时间内最多请求次数
-- ARGV[2]:单位限流窗口时间
-- 请求最大次数,等于p.quota
local limit = tonumber(ARGV[1])
-- 窗口即一个单位限流周期,这里用过期模拟窗口效果,等于p.permit
local window = tonumber(ARGV[2])
-- 请求次数+1,获取请求总数
local current = redis.call("INCRBY",KYES[1],1)
-- 如果是第一次请求,则设置过期时间并返回 成功
if current == 1 then
  redis.call("expire",KYES[1],window)
  return 1
-- 如果当前请求数量小于limit则返回 成功
elseif current < limit then
  return 1
-- 如果当前请求数量==limit则返回 最后一次请求
elseif current == limit then
  return 2
-- 请求数量>limit则返回 失败
else
  return 0
end

固定时间窗口限流器定义

type (
  // PeriodOption defines the method to customize a PeriodLimit.
  // go中常见的option参数模式
  // 如果参数非常多，推荐使用此模式来设置参数
  PeriodOption func(l *PeriodLimit)

  // A PeriodLimit is used to limit requests during a period of time.
  // 固定时间窗口限流器
  PeriodLimit struct {
    // 窗口大小，单位s
    period     int
    // 请求上限
    quota      int
    // 存储
    limitStore *redis.Redis
    // key前缀
    keyPrefix  string
    // 线性限流，开启此选项后可以实现周期性的限流
    // 比如quota=5时，quota实际值可能会是5.4.3.2.1呈现出周期性变化
    align      bool
  }
)

注意一下 align 参数，align=true 时请求上限将会呈现周期性的变化。
比如quota=5时实际quota可能是5.4.3.2.1呈现出周期性变化

限流逻辑

其实限流逻辑在上面的 lua 脚本实现了,需要注意的是返回值

• 0：表示错误，比如可能是 redis 故障、过载
• 1：允许
• 2：允许但是当前窗口内已到达上限，如果是跑批业务的话此时可以休眠 sleep 一下等待下个窗口（作者考虑的非常细致）
• 3：拒绝

// Take requests a permit, it returns the permit state.
// 执行限流
// 注意一下返回值：
// 0：表示错误，比如可能是redis故障、过载
// 1：允许
// 2：允许但是当前窗口内已到达上限
// 3：拒绝
func (h *PeriodLimit) Take(key string) (int, error) {
  // 执行lua脚本
  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
  }
}

这个固定窗口限流可能用来限制比如一个用户一天只能发送5次验证码短信，此时我们就需要跟中国时区对应(GMT+8)，并且其实限流时间应该从零点开始，此时我们需要额外对齐（设置 align 为 true）。

// 计算过期时间也就是窗口时间大小
// 如果align==true
// 线性限流，开启此选项后可以实现周期性的限流
// 比如quota=5时，quota实际值可能会是5.4.3.2.1呈现出周期性变化
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
}

项目地址

https://github.com/zeromicro/go-zero

到此这篇关于Go实现用户每日限额的方法(例一天只能领三次福利)的文章就介绍到这了,更多相关Go 用户每日限额内容请搜索猪先飞以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持猪先飞！