Go如何實(shí)現(xiàn)用戶每日限額

這篇文章將為大家詳細(xì)講解有關(guān)Go如何實(shí)現(xiàn)用戶每日限額，小編覺得挺實(shí)用的，因此分享給大家做個(gè)參考，希望大家閱讀完這篇文章后可以有所收獲。

如果你寫一個(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)立的開發(fā)、測試、發(fā)布，研發(fā)節(jié)奏和效率能明顯提高。

但同時(shí)也帶來了問題，比如：調(diào)用鏈路過長，部署架構(gòu)復(fù)雜度提升，各種中間件需要支持分布式場景。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)開始每次請(qǐng)求過來請(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)是否超過限制，超過限制則拒絕該請(qǐng)求，然后下個(gè)時(shí)間窗口開始時(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)簡單高效，特別適合用來限制比如一個(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次等場景，實(shí)際業(yè)務(wù)中此類場景非常多見。

缺點(diǎn)

固定時(shí)間窗口限流的缺點(diǎn)在于無法處理臨界區(qū)請(qǐng)求突發(fā)場景。
假設(shè)每 1s 限流 100 次請(qǐng)求，用戶在中間 500ms 時(shí)開始 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 過期時(shí)間來模擬固定時(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中常見的option參數(shù)模式
  // 如果參數(shù)非常多，推薦使用此模式來設(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)開始，此時(shí)我們需要額外對(duì)齊（設(shè)置 align 為 true）。

// 計(jì)算過期時(shí)間也就是窗口時(shí)間大小
// 如果align==true
// 線性限流，開啟此選項(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
}

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