架构：服务限流。

ゝ一世哀愁。 2022-11-29 05:37 147阅读 0赞

# 什么叫限流？ #

即限制流量进入

*  **缓存**，是用来增加系统吞吐量，提升访问速度提供高并发。
 *  **降级**，是在系统某些服务组件不可用的时候、流量暴增、资源耗尽等情况下，暂时屏蔽掉出问题的服务，继续提供降级服务，给用户尽可能的友好提示，返回兜底数据，不会影响整体业务流程，待问题解决再重新上线服务
 *  **限流**，是指在使用缓存和降级无效的场景。比如当达到阈值后限制接口调用频率，访问次数，库存个数等，在出现服务不可用之前，提前把服务降级。只服务好一部分用户。

在我们使用微信、支付宝、短信等等这些api的时候，每个接口都会有调用上的限流。

限流是对某一时间窗口内的请求数进行限制，保持系统的可用性、稳定性和安全性，防止因流量暴增而导致的系统运行缓慢或宕机。

# 限流算法 #

## 计数器算法 ##

*  简单粗暴
 *  比如线程池大小，数据库连接池大小、nginx连接数等都属于计数器算法。
 *  全局或某段时间范围达到阈值则限流。

## 漏桶算法 ##

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2VuX2pva2Vy_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

*  削峰
 *  缓冲
 *  消费速度固定 因为计算性能固定
 *  保证桶不能忙

## 令牌桶算法 ##

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2VuX2pva2Vy_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

*  平滑的流入速率限制，消费/秒。
 *  可以用于对外服务接口，内部集群调用

**区别**

*  令牌桶是按照固定速率从桶里拿令牌消费，如果令牌为0，则拒绝新请求
 *  漏桶是按照固定速率流出请求，流入速率不控制，当桶内请求达到阈值，新请求则被拒绝。
 *  令牌桶支持每次拿多个令牌，平均流入速率，并支持突发流入，还可以支持缓慢提升流入速度

# 并发限流 #

设置系统阈值总的qps个数

Tomcat中配置的

*  acceptCount 响应连接数
 *  maxConnections 瞬时最大连接数
 *  maxThreads 最大线程数

# 接口限流 #

## 接口总数 ##

可以使用atomic类或者semaphore进行限流

这种方式简单粗暴。没有平滑处理。使用限制某个接口的总并发数，或限制某账号服务调用总次数。

比如某些开放平台限制试用账号。

if (atomic.incrementAndGet() > 100){
        // 拒绝
    }finally{
    	atomic.decrementAndGet();
    
    }

## 接口时间窗口 ##

此时可以使用`Guava Cache`，类似于一个`ConcurrentMap`,但并不完全一样。

最基础的不同是`ConcurrentMap`保存所有的元素知道它们被明确删除,`Guava Cache`可以配置自动过期

//计数器
    counter;
    // 限制数量
    limit;
    // 限制单位 1000=秒
    unit;
    // 获得当前时间
    current = system.currentTimeMillis() / unit
    //判断时间窗内是否限制访问
    
    if (counter.get(current).incrementAndGet() > limit){
        // 拒绝
    }

## 使用guava实现令牌桶 ##

### **稳定模式(SmoothBursty:令牌生成速度恒定)** ###

RateLimiter.create(2) //容量和突发量，令牌桶算法允许将一段时间内没有消费的令牌暂存到令牌桶中，用来突发消费。

### **渐进模式(SmoothWarmingUp:令牌生成速度缓慢提升直到维持在一个稳定值)** ###

// 平滑限流，从冷启动速率（满的）到平均消费速率的时间间隔
    RateLimiter limiter = RateLimiter.create(2,1000l,TimeUnit.MILLISECONDS);

# 分布式系统限流 #

Nginx + Lua

可以使用resty.lock保持原子特性，请求之间不会产生锁的重入

[https://github.com/openresty/lua-resty-lock][https_github.com_openresty_lua-resty-lock]

使用lua\_shared\_dict存储数据

local locks = require "resty.lock"
    
    local function acquire()
        local lock =locks:new("locks")
        local elapsed, err =lock:lock("limit_key") --互斥锁 保证原子特性
        local limit_counter =ngx.shared.limit_counter --计数器
    
        local key = "ip:" ..os.time()
        local limit = 5 --限流大小
        local current =limit_counter:get(key)
    
        if current ~= nil and current + 1> limit then --如果超出限流大小
           lock:unlock()
           return 0
        end
        if current == nil then
           limit_counter:set(key, 1, 1) --第一次需要设置过期时间，设置key的值为1，
    过期时间为1秒
        else
            limit_counter:incr(key, 1) --第二次开始加1即可
        end
        lock:unlock()
        return 1
    end
    ngx.print(acquire())

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[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2VuX2pva2Vy_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/20221124/7d708b646d8e4c3abd4784f588051abf.png
[https_github.com_openresty_lua-resty-lock]: https://github.com/openresty/lua-resty-lock