이 기사에서는 Redis 기반의 PHP를 소개하고 토큰 버킷 알고리즘을 사용하여 액세스 트래픽을 제어하며 누구나 배우고 사용할 수 있도록 완전한 알고리즘 설명과 데모 예제를 제공합니다.
국내 명절이나 중요한 축제가 있을 때마다 국내 명승지나 지하철은 사람들로 붐비기 때문에 일부 사람들은 입장 인원을 제한하기 위해 흐름 제한 조치를 취합니다. 영역이 특정 값으로 감소하면 더 이상 통행이 허용되지 않습니다.
예:
지역에 허용되는 최대 인원은 M입니다.
현재 지역의 인원 수는 N입니다.
사람이 들어올 때마다 N+1, 할 때 N = M, 입장 불가
사람이 나갈 때마다 N-1, N < 서버에 압력이 갑자기 급증하여 시스템에 과부하가 걸립니다.
물론 서버를 추가하여 부담을 나눌 수도 있습니다. 우선, 서버를 추가하는 것도 구성하는 데 일정 시간이 걸리고 특정 활동으로 인해 서버를 추가하는 경우 활동이 끝난 후 이러한 서버 리소스가 낭비됩니다. 위에.
그러므로 먼저
현재 제한을 사용하여 비즈니스 유형에 따른 서버 부담을 줄일 수 있습니다. 명승지의 교통 제한과 다르게,
방문부터 시스템 종료까지의 시간이 매우 짧기 때문에
각 방문의 평균 지속 시간만 알고 최대 동시 방문자 수를 설정하면 됩니다. 토큰 버킷 알고리즘
1. 먼저 토큰 버킷이 있고, 토큰은 버킷에 저장됩니다. 처음에는 토큰 버킷의 토큰이 가득 찼습니다. (버킷에 있는 토큰 수는 다음에 따라 설정될 수 있습니다.) 서버상황) .
2. 각 방문은 버킷에서 토큰을 가져옵니다. 버킷의 토큰이 0이면 더 이상 방문이 허용되지 않습니다.
3. 가끔씩 버킷이 토큰으로 가득 찰 때까지 토큰을 추가하세요. (실제 상황에 따라 여러 개의 토큰을 일정한 간격으로 넣거나 토큰 버킷을 직접 채울 수 있습니다)
토큰 버킷 컨테이너로
redis
의 큐를 사용할 수 있으며, lPush(enqueue), rPop( dequeue), 토큰 추가 및 소비 작업을 구현합니다. less 토큰을 정기적으로 추가하려면 crontab을 사용하여 add 메소드를 호출하여 매분 여러 토큰을 추가할 수 있습니다. crontab 사용에 대해서는 "Linux crontab 예약 작업 실행 명령 형식 및 자세한 예"를 참조하세요.
crontab의 최소 실행 간격은 1분입니다. 토큰 버킷에 있는 토큰이 처음 몇 초 내에 소모된 경우 그러면 남은 수십초 안에 토큰을 얻을 수 없어 오랜 시간 동안 기다려야 합니다.
우리는 토큰 추가 알고리즘을 최적화하고 1분 내에 몇 초마다 여러 토큰을 추가할 수 있습니다. 이를 통해 1분 내에 매번 토큰을 얻을 수 있는 기회가 보장됩니다. crontab에서 호출하는 토큰 조인 프로그램은 다음과 같으며, 초당 3개의 토큰을 자동으로 추가합니다.
<?php/**
* PHP基于Redis使用令牌桶算法实现流量控制
* Date: 2018-02-23
* Author: fdipzone
* Version: 1.0
*
* Descripton:
* php基于Redis使用令牌桶算法实现流量控制，使用redis的队列作为令牌桶容器，入队（lPush）出队（rPop)作为令牌的加入与消耗操作。
*
* Func:
* public add 加入令牌
* public get 获取令牌
* public reset 重设令牌桶
* private connect 创建redis连接
*/class TrafficShaper{ // class start
private $_config; // redis设定
private $_redis; // redis对象
private $_queue; // 令牌桶
private $_max; // 最大令牌数
/**
* 初始化
* @param Array $config redis连接设定
*/
public function __construct($config, $queue, $max){
$this->_config = $config; $this->_queue = $queue; $this->_max = $max; $this->_redis = $this->connect();
} /**
* 加入令牌
* @param Int $num 加入的令牌数量
* @return Int 加入的数量
*/
public function add($num=0){
// 当前剩余令牌数
$curnum = intval($this->_redis->lSize($this->_queue)); // 最大令牌数
$maxnum = intval($this->_max); // 计算最大可加入的令牌数量，不能超过最大令牌数
$num = $maxnum>=$curnum+$num? $num : $maxnum-$curnum; // 加入令牌
if($num>0){ $token = array_fill(0, $num, 1); $this->_redis->lPush($this->_queue, ...$token); return $num;
} return 0;
} /**
* 获取令牌
* @return Boolean
*/
public function get(){
return $this->_redis->rPop($this->_queue)? true : false;
} /**
* 重设令牌桶，填满令牌
*/
public function reset(){
$this->_redis->delete($this->_queue); $this->add($this->_max);
} /**
* 创建redis连接
* @return Link
*/
private function connect(){
try{ $redis = new Redis(); $redis->connect($this->_config['host'],$this->_config['port'],$this->_config['timeout'],$this->_config['reserved'],$this->_config['retry_interval']); if(empty($this->_config['auth'])){ $redis->auth($this->_config['auth']);
} $redis->select($this->_config['index']);
}catch(RedisException $e){ throw new Exception($e->getMessage()); return false;
} return $redis;
}
} // class end?>로그인 후 복사
<?php/**
* 演示令牌加入与消耗
*/require 'TrafficShaper.class.php';// redis连接设定$config = array( 'host' => 'localhost', 'port' => 6379, 'index' => 0, 'auth' => '', 'timeout' => 1, 'reserved' => NULL, 'retry_interval' => 100,
);// 令牌桶容器$queue = 'mycontainer';// 最大令牌数$max = 5;// 创建TrafficShaper对象$oTrafficShaper = new TrafficShaper($config, $queue, $max);// 重设令牌桶，填满令牌$oTrafficShaper->reset();// 循环获取令牌，令牌桶内只有5个令牌，因此最后3次获取失败for($i=0; $i<8; $i++){
var_dump($oTrafficShaper->get());
}// 加入10个令牌，最大令牌为5，因此只能加入5个$add_num = $oTrafficShaper->add(10);
var_dump($add_num);// 循环获取令牌，令牌桶内只有5个令牌，因此最后1次获取失败for($i=0; $i<6; $i++){
var_dump($oTrafficShaper->get());
}?>로그인 후 복사
Demo
예약된 작업을 설정하고 1분에 한 번씩 실행
boolean trueboolean trueboolean trueboolean trueboolean trueboolean falseboolean falseboolean falseint 5boolean trueboolean trueboolean trueboolean trueboolean trueboolean false
로그인 후 복사
실행 시뮬레이션 소비
<?php/**
* 定时任务加入令牌
*/require 'TrafficShaper.class.php';// redis连接设定$config = array( 'host' => 'localhost', 'port' => 6379, 'index' => 0, 'auth' => '', 'timeout' => 1, 'reserved' => NULL, 'retry_interval' => 100,
);// 令牌桶容器$queue = 'mycontainer';// 最大令牌数$max = 10;// 每次时间间隔加入的令牌数$token_num = 3;// 时间间隔，最好是能被60整除的数，保证覆盖每一分钟内所有的时间$time_step = 1;// 执行次数$exec_num = (int)(60/$time_step);// 创建TrafficShaper对象$oTrafficShaper = new TrafficShaper($config, $queue, $max);for($i=0; $i<$exec_num; $i++){ $add_num = $oTrafficShaper->add($token_num); echo '['.date('Y-m-d H:i:s').'] add token num:'.$add_num.PHP_EOL;
sleep($time_step);
}?>로그인 후 복사
실행 결과:
<?php/**
* 模拟用户访问消耗令牌，每段时间间隔消耗若干令牌
*/require 'TrafficShaper.class.php';// redis连接设定$config = array( 'host' => 'localhost', 'port' => 6379, 'index' => 0, 'auth' => '', 'timeout' => 1, 'reserved' => NULL, 'retry_interval' => 100,
);// 令牌桶容器$queue = 'mycontainer';// 最大令牌数$max = 10;// 每次时间间隔随机消耗的令牌数量范围$consume_token_range = array(2, 8);// 时间间隔$time_step = 1;// 创建TrafficShaper对象$oTrafficShaper = new TrafficShaper($config, $queue, $max);// 重设令牌桶，填满令牌$oTrafficShaper->reset();// 执行令牌消耗while(true){ $consume_num = mt_rand($consume_token_range[0], $consume_token_range[1]); for($i=0; $i<$consume_num; $i++){ $status = $oTrafficShaper->get(); echo '['.date('Y-m-d H:i:s').'] consume token:'.($status? 'true' : 'false').PHP_EOL;
}
sleep($time_step);
}?>로그인 후 복사
처음에 토큰 버킷이 가득 차 있기 때문입니다(최대 토큰 수 10). 이므로 처음 10회부터 토큰을 획득할 수 있으며, 10회 이후에는 추가된 토큰 수보다 소모된 토큰이 많은 경우에 따라 접근이 제한됩니다.
이 글에서는 토큰 버킷 알고리즘을 사용하여 Redis 기반의 트래픽 제어를 구현하는 PHP 관련 내용을 설명합니다. 더 많은 관련 내용을 보려면 PHP 중국어 웹사이트를 참고하세요.
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