接口限流实践

迈不过友情╰ 2022-02-18 10:11 288阅读 0赞

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# 一、问题描述   #

某天A君突然发现自己的接口请求量突然涨到之前的10倍，没多久该接口几乎不可使用，并引发连锁反应导致整个系统崩溃。如何应对这种情况呢？生活给了我们答案：比如老式电闸都安装了保险丝，一旦有人使用超大功率的设备，保险丝就会烧断以保护各个电器不被强电流给烧坏。同理我们的接口也需要安装上“保险丝”，以防止非预期的请求对系统压力过大而引起的系统瘫痪，当流量过大时，可以采取拒绝或者引流等机制。

# 二、常用的限流算法 #

常用的限流算法有两种：漏桶算法和令牌桶算法。

漏桶算法思路很简单，水（请求）先进入到漏桶里，漏桶以一定的速度出水，当水流入速度过大会直接溢出，可以看出漏桶算法能强行限制数据的传输速率。

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图1 漏桶算法示意图

对于很多应用场景来说，除了要求能够限制数据的平均传输速率外，还要求允许某种程度的突发传输。这时候漏桶算法可能就不合适了，令牌桶算法更为适合。如图2所示，令牌桶算法的原理是系统会以一个恒定的速度往桶里放入令牌，而如果请求需要被处理，则需要先从桶里获取一个令牌，当桶里没有令牌可取时，则拒绝服务。

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图2 令牌桶算法示意图

# 三、限流工具类RateLimiter #

Google开源工具包Guava提供了限流工具类RateLimiter，该类基于令牌桶算法来完成限流，非常易于使用。RateLimiter类的接口描述请参考：[RateLimiter接口描述][RateLimiter]，具体使用请参考：[RateLimiter使用实践][RateLimiter 1]。

public double acquire() {
            return acquire(1);
        }
    
     public double acquire(int permits) {
            checkPermits(permits);  //检查参数是否合法（是否大于0）
            long microsToWait;
            synchronized (mutex) { //应对并发情况需要同步
                microsToWait = reserveNextTicket(permits, readSafeMicros()); //获得需要等待的时间 
            }
            ticker.sleepMicrosUninterruptibly(microsToWait); //等待，当未达到限制时，microsToWait为0
            return 1.0 * microsToWait / TimeUnit.SECONDS.toMicros(1L);
        }
    
    private long reserveNextTicket(double requiredPermits, long nowMicros) {
            resync(nowMicros); //补充令牌
            long microsToNextFreeTicket = nextFreeTicketMicros - nowMicros;
            double storedPermitsToSpend = Math.min(requiredPermits, this.storedPermits); //获取这次请求消耗的令牌数目
            double freshPermits = requiredPermits - storedPermitsToSpend;
    
            long waitMicros = storedPermitsToWaitTime(this.storedPermits, storedPermitsToSpend)
                    + (long) (freshPermits * stableIntervalMicros); 
    
            this.nextFreeTicketMicros = nextFreeTicketMicros + waitMicros;
            this.storedPermits -= storedPermitsToSpend; // 减去消耗的令牌
            return microsToNextFreeTicket;
        }
    
    private void resync(long nowMicros) {
            // if nextFreeTicket is in the past, resync to now
            if (nowMicros > nextFreeTicketMicros) {
                storedPermits = Math.min(maxPermits,
                        storedPermits + (nowMicros - nextFreeTicketMicros) / stableIntervalMicros);
                nextFreeTicketMicros = nowMicros;
            }
        }

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[RateLimiter]: http://docs.guava-libraries.googlecode.com/git-history/master/javadoc/com/google/common/util/concurrent/RateLimiter.html
[RateLimiter 1]: http://java.dzone.com/articles/ratelimiter-discovering-google