Go中是如何實現用戶的每日限額

本文由golang教學專欄為大家介紹Go 中怎麼實現使用者的每日限額，希望對需要的朋友有幫助！

Go 中實現使用者的每日限額（例如一天只能領三次福利）

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如果你寫一個 bug 管理系統，使用了這個 PeriodLimit 你就可以限制每個測試者每天只能給你一個 bug。工作是不是就輕鬆很多了？ :P

如今微服務架構大行其道本質原因是因為要降低系統的整體複雜度，將系統風險均攤到子系統從而最大化保證系統的穩定性，透過領域劃分拆成不同的子系統後各子系統能獨立的開發、測試、發布，研發節奏與效率能明顯提升。

但同時也帶來了問題，例如：呼叫連結過長，部署架構複雜度提升，各種中間件需要支援分散式場景。為了確保微服務的正常運行，服務治理就不可或缺了，通常包括：限流，降級，熔斷。

其中限流指的是針對介面呼叫頻率進行限制，以免超出承載上限拖垮系統。例如：

• 電商秒殺場景

• #API 針對不同商家限流

常用的限流演算法有：

• 固定時間視窗限流
• 滑動時間視窗限流
• 漏電桶限流
##令牌桶限流

本文主要講解固定時間視窗限流演算法。

工作原理

從某個時間點開始每次請求過來請求數1，同時判斷目前時間視窗內請求數是否超過限制，超過限制則拒絕該請求，然後下個時間窗口開始時計數器清零等待請求。

優缺點

#實作簡單高效，特別適合用來限制例如一個用戶一天只能發10篇文章、只能發送5次短信驗證碼、只能嘗試登錄5次等場景，實際業務中此類場景非常多見。

缺點

固定時間視窗限流的缺點在於無法處理臨界區請求突發場景。

假設每 1s 限流 100 次請求，用戶在中間 500ms 時開始 1s 內發起 200 次請求，此時 200 次請求是可以全部通過的。這就和我們預期 1s 限流 100 次不合了，根源在於限流的細粒度太粗。

go-zero 程式碼實作

core/limit/periodlimit.go

#go-zero 中使用redis 過期時間來模擬固定時間視窗。

redis lua 腳本：

-- 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.quotalocal 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.permitlocal 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则返回 失败else
  return 0end

#固定時間視窗限流器定義

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 參數，align= true 時請求上限將會呈現週期性的變化。

例如quota=5時實際quota可能是5.4.3.2.1呈現出週期性變化

#限流邏輯

##其實限流邏輯在上面的lua 腳本實現了,需要注意的是回傳值

0：表示錯誤，例如可能是redis 故障、過載

• 1：允許
##2：允許但是當前視窗內已到達上限，如果是跑批業務的話此時可以休眠sleep 一下等待下個視窗（作者考慮的非常細緻）
#3：拒絕

// 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
  }
}

• 這個固定視窗限流可能用來限制例如一個用戶一天只能發送5次驗證碼短信，此時我們就需要跟中國時區對應(GMT 8)，並且其實限流時間應該從零點開始，此時我們需要額外對齊（設定align 為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
}

專案位址
github.com/zeromicro/go-zero
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