Go 中实现用户的每日限额(比如一天只能领三次福利)

【Go 中实现用户的每日限额(比如一天只能领三次福利)】智慧并不产生于学历,而是来自对于知识的终生不懈的追求。这篇文章主要讲述Go 中实现用户的每日限额(比如一天只能领三次福利)相关的知识,希望能为你提供帮助。
如今微服务架构大行其道本质原因是因为要降低系统的整体复杂度,将系统风险均摊到子系统从而最大化保证系统的稳定性,通过领域划分拆成不同的子系统后各个子系统能独立的开发、测试、发布,研发节奏和效率能明显提高。
但同时也带来了问题,比如:调用链路过长,部署架构复杂度提升,各种中间件需要支持分布式场景。为了确保微服务的正常运行,服务治理就不可或缺了,通常包括:限流,降级,熔断。
其中限流指的是针对接口调用频率进行限制,以免超出承载上限拖垮系统。比如:

  1. 电商秒杀场景
  2. API 针对不同商户限流
常用的限流算法有:
  • 固定时间窗口限流
  • 滑动时间窗口限流
  • 漏桶限流
  • 令牌桶限流
本文主要讲解固定时间窗口限流算法,主要的使用场景比如:
  • 每个手机号每天只能发5条验证码短信
  • 每个用户每小时只能连续尝试3次密码
  • 每个会员每天只能领3次福利
工作原理从某个时间点开始每次请求过来请求数+1,同时判断当前时间窗口内请求数是否超过限制,超过限制则拒绝该请求,然后下个时间窗口开始时计数器清零等待请求。
Go 中实现用户的每日限额(比如一天只能领三次福利)

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优缺点实现简单高效,特别适合用来限制比如一个用户一天只能发10篇文章、只能发送5次短信验证码、只能尝试登录5次等场景,实际业务中此类场景非常多见。
固定时间窗口限流的缺点在于无法处理临界区请求突发场景。
假设每 1s 限流 100 次请求,用户在中间 500ms 时开始 1s 内发起 200 次请求,此时 200 次请求是可以全部通过的。这就和我们预期 1s 限流 100 次不合了,根源在于限流的细粒度太粗。
Go 中实现用户的每日限额(比如一天只能领三次福利)

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go-zero 代码实现go-zero 中使用 redis 过期时间来模拟固定时间窗口。
-- 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.quota local 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.permit local 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 then return 1 -- 如果当前请求数量==limit则返回 最后一次请求 elseif current == limit then return 2 -- 请求数量> limit则返回 失败 else return 0 end

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 periodint // 请求上限 quotaint // 存储 limitStore *redis.Redis // key前缀 keyPrefixstring // 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 alignbool)

注意一下 align 参数,align=true 时请求上限将会呈现周期性的变化。
比如quota=5时实际quota可能是5.4.3.2.1呈现出周期性变化
其实限流逻辑在上面的 lua 脚本实现了,需要注意的是返回值
  • 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,如果是跑批业务的话此时可以休眠 sleep 一下等待下个窗口(作者考虑的非常细致)
  • 3:拒绝
// 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, []stringh.keyPrefix + key, []string strconv.Itoa(h.quota), strconv.Itoa(h.calcExpireSeconds()), )if err != nil return Unknown, errcode, ok := resp.(int64) if !ok return Unknown, ErrUnknownCodeswitch code case internalOverQuota: return OverQuota, nil case internalAllowed: return Allowed, nil case internalHitQuota: return HitQuota, nil default: return Unknown, ErrUnknownCode

这个固定窗口限流可能用来限制比如一个用户一天只能发送5次验证码短信,此时我们就需要跟中国时区对应(GMT+8),并且其实限流时间应该从零点开始,此时我们需要额外对齐(设置 align 为 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

项目地址https://github.com/zeromicro/go-zero
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