因为现在动不动就说高并发,说到高并发就不得不提并发下限流、熔断、降级。
为什么要进行接口限流呢?
个人认为其实目的都是为了保证线上系统的稳定性,防止因为高频访问服务器而导致服务器宕机。

下面来简单实现一下接口限流的常用算法

1.使用计数器进行限流

这应该是最简单也是最容易实现的,比如A接口1分钟内的访问次数不能超过100个。那么可以这么做：在一开始的时候，设置一个计数器counter，每当一个请求过来的时候，counter就加1，如果counter的值大于100并且该请求与第一个请求的间隔时间还在1分钟之内，那么说明请求数过多；如果该请求与第一个请求的间隔时间大于1分钟，就重置计数器。为了保证高并发下的原子性使用redis的incr实现计数器限流。

public function __construct()
{
   $this->redis = new \Redis();
   $this->redis->connect('127.0.0.1', 6379);
}

   public function getApi()
   {
       //计数器限流
       //$res = $this->SpeedCounter();
       //滑动窗口算法
       //$res = $this->SlideTimeWindow();
       //漏斗算法
       $res = $this->leakBucket();
       $data = [
           'msg' => '获取成功',
           'code' => 200
       ];

       if (!$res) {
           $data['msg'] = '请稍后重试';
           $data['code'] = 400;
       }
       return $data;
   }

/**
 * @Notes: redis 使用计数器进行限流
 * @Author:如果,
 * @Date: 2022/9/16,
 * @Time: 20:05,
 * @return bool
 */
public function SpeedCounter()
{
    $redis = $this->redis;
    //时间
    $limitTime = 60;
    //最大请求次数
    $maxCount = 10;
    $redisKey = "userRequestNum";

    $count = $redis->incr($redisKey);
    print_r($count);
    //换行
    echo PHP_EOL;
    if ($count == 1) {
        $redis->expire($redisKey, $limitTime);
    }

    if ($count > $maxCount) {
        return false;
    }

    return true;
}

/**
 * @Notes: redis 使用计数器进行限流
 * @Author:如果,
 * @Date: 2022/9/16,
 * @Time: 20:05,
 * @return bool
 */
public function SpeedCounter()
{
    $redis = $this->redis;
    //时间
    $limitTime = 60;
    //最大请求次数
    $maxCount = 10;
    $redisKey = "userRequestNum";

    $count = $redis->incr($redisKey);
    print_r($count);
    //换行
    echo PHP_EOL;
    if ($count == 1) {
        $redis->expire($redisKey, $limitTime);
    }

    if ($count > $maxCount) {
        return false;
    }

    return true;
}

手动执行php文件前面10次都可以访问后面10次我们主动拦截请求粗略的看是实行了限流的方法。这方法存在的问题就是最后1秒内涌入所有请求,然后计数器过期重置后第一秒内又涌入大量请求这样服务器还是可能会被高频访问搞挂。为了解决这种方法又出现了滑动窗口算法

2.滑动窗口算法

百度拿的图,滑动窗口个人认为其实就是多存了时间，每次请求进来后时间范围之外的数据将被动态删除。主要使用redis的zset结构来实现

/**
 * @Notes:滑动窗口算法
 * @Author:如果,
 * @Date: 2022/9/16,
 * @Time: 20:20,
 */
public function SlideTimeWindow()
{
    /**
     * 2.redis 滑动窗口实现方式
     * 限制1分钟内最大只能请求10次
     * 使用redis事务保证redis原子性
     */
    $redis = $this->redis;
    $limitTime = 60;
    $maxCount = 10;
    $redisKey = "slide_api";
    $nowTime = time();

    //使用管道提升性能 pipe
    $pipe = $redis->multi();

    //value 和 score 都使用时间戳,因为相同的元素会覆盖
    $pipe->zAdd($redisKey, $nowTime, $nowTime);

    //移除时间窗口之前的行为记录，剩下的都是时间窗口内的
    $pipe->zRemRangeByScore($redisKey, 0, $nowTime - $limitTime);
    //查看redis里还有多少次
    $pipe->zCard($redisKey);

    $pipe->expire($redisKey, 60 + 1);

    $replies = $pipe->exec();

    //有限时间窗口内的数量超过限制返回 true:false
    return $replies[2] <= $maxCount;
}

主要就是根据时间判断总体思路和计数器差不多
然后来执行一下查看效果

可以看到10次之后就拦截了请求。

3.漏斗算法

顾名思义漏斗，其实就是处理的速度是一定的。主要目的是控制数据注入到网络的速率，平滑网络上的突发流量。漏斗算法提供了一种机制，通过它，突发流量可以被整形以便为网络提供一个稳定的流量。但是多余的请求将会被直接丢弃。我更觉得是将流量控制在自己可以承受范围内，自己控制流量的速度。处理请求的worker以固定的速度从桶中取出请求进行处理。如果桶满了，直接返回请求频率超限的错误码或者页面限流体现在worker从桶中取请求的速度上

流量最均衡的限流实现方式。nginx的limit模块就是使用了漏斗算法


 
private $_water;    //漏斗的当前水量(也就是请求数)
private $_burst = 10;   //漏斗总量(超过将直接舍弃)
private $_rate = 1; //漏斗出水速率(限流速度)
private $_lastTime; //记录每次请求的时间(因为需要记录每次请求之间的出水量也就是请求数)
 
/**
 * @Notes:漏斗算法
 * @Author:如果,
 * @Date: 2022/9/16,
 * @Time: 21:03,
 */
public function leakBucket()
{

    $nowTime = time();
    $redisKey = "leakBucket_api";

    if (!empty($time = $this->redis->get($redisKey))) {
        $this->_lastTime = $time; //获取上一次访问时间
    }

    if (!empty($water = $this->redis->get('water'))) {
        $this->_water = $water;//获取当前剩余量
    }

    $s = $nowTime - $this->_lastTime; //请求间隔

    $outCount = $s * $this->_rate;//请求间隔 * 出水速度 （着段时间应该出多少滴水）

    //桶里的水去 -  这段时间要出的水= 桶里剩余的水
    $this->_water = ($this->_water - $outCount);
    //桶里剩余的水为 -数
    if ($this->_water <= 0) {
        $this->_water = 0; //漏斗重新赋值为空
    }

    if ($this->_water > $this->_burst) {
        echo "超出桶限制" . PHP_EOL;
        return false;
    }

    print_r($this->_water);
    //重新赋值时间  下次请求这个时间 就为上次时间
    $this->redis->set($redisKey, $nowTime);
    //把桶里剩余的水 重新赋值到redis里 并+1 本次也算请求
    $this->redis->set('water', $this->_water + 1);
}

PHP 接口限流实现方法

1.使用计数器进行限流

2.滑动窗口算法

3.漏斗算法