PHP基于Redis使用令牌桶算法实现限流

-php 评论

本文章主要介绍PHP基于Redis使用令牌桶算法实现限流！

相信大家都知道为什么要做限流，为了保证服务不中断，防止down机，就需要拒绝多余的请求。


例如：服务器只能抗1000qps，但这时来了很大的流量，导致服务器瞬间压力飙升，使系统超负荷工作。

我们在业务层面进行限流，减轻服务器压力。

令牌桶算法

令牌桶中有初始令牌数，每来一个请求从桶中获取一个令牌，并且在一定时间间隔中可以生成令牌，多余的令牌被丢弃。由此实现限流。

  1. 设置一个令牌桶，桶内存放令牌，初始令牌桶内的令牌是满的（桶内令牌的数量根据服务器情况设定）。
  2. 每来一个请求从桶中获取一个令牌，当未拿到令牌，则不允许再访问。
  3. 使用定时任务，定时投递令牌，最多使桶内令牌满额。

可以使用Redis的队列作为令牌桶使用，使用lPush(入队)，rPop(出队)，实现令牌投递和消费。
在这里插入图片描述
TokenBucket.php（令牌桶算法）

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
<?php

/**
 * PHP基于Redis使用令牌桶算法实现限流
 */

class TokenBucket
{
    /**
     * 最大令牌数
     * @var int
     */
    private $max;

    /**
     * 令牌桶
     * @var string
     */
    private $queue;

    /**
     * redis 配置
     */
    private $config;

    /**
     * redis 实例
     * @var object
     */
    private $redis;

    /**
     * 初始化
     */
    public function __construct($max, $queue = 'myBucket', $config = [])
    {
        $this->max = $max;
        $this->queue = $queue;
        $this->config = $config ? $config : ['host' => '127.0.0.1', 'port' => 6379];
        $this->redis = $this->connect();
    }

    /**
     * redis 连接
     */
    public function connect()
    {
        $redis = new Redis();
        $redis->connect($this->config['host'], $this->config['port']);
        return $redis;
    }

    /**
     * 添加令牌 令牌上限
     */
    public function add($num)
    {
        // 当前剩余令牌数
        $currnum = intval($this->redis->llen($this->queue));

        // 最大令牌数
        $max = intval($this->max);

        // 添加的令牌数（不可大于最大令牌数）
        $num = $currnum + $num <= $max ? $num : $max - $currnum;

        if ($num > 0) {
            $token = array_fill(0,$num,1);
            // 令牌入队列
            $this->redis->lpush($this->queue, ...$token);
            return true;
        }
        return false;
    }

    /**
     * 获取令牌
     */
    public function get()
    {
        return $this->redis->rpop($this->queue);
    }

    /**
     * 初始化令牌，填满令牌桶
     */
    public function reset()
    {
        $this->redis->del($this->queue);
        $this->add($this->max);
    }
}

demo.php（模拟用户请求消费令牌）

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
<?php

include 'TokenBucket.php';

use function Swoole\Coroutine\run;
use Swoole\Timer;

/**
 * 模拟用户请求，消费令牌
 */
run(function(){
    go(function(){
        // 最大令牌数
        $max = 100;

        $TokenBucket = new TokenBucket($max);
        // 重设令牌桶，填满令牌
        $TokenBucket->reset();

        // 使用swoole定时器，模拟用户请求，消费令牌
        Timer::tick(100, function($timer_id) use ($TokenBucket){
            if ($TokenBucket->get()) {
                echo '['.date('Y-m-d H:i:s').'] ' . '请求成功！' . PHP_EOL;
                // 执行业务
            } else {
                echo '['.date('Y-m-d H:i:s').'] ' . '请求频繁！' . PHP_EOL;
            }
        });
    });
});

定时投递令牌

这里使用到swoole定时器，实现定时投递令牌！
deliver.php（模拟用户请求消费令牌）

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
<?php

include 'TokenBucket.php';

use function Swoole\Coroutine\run;
use Swoole\Timer;

/**
 * swoole定时器投递令牌
 * 
 * 定时器的时间和最大令牌数决定一秒接收多个请求，多余请求将拒绝。
 */
run(function(){
    go(function(){

        // 每次时间间隔加入的令牌数
        $token_num = 10;

        // 定时器指定时间
        $msec = 1000;

        $TokenBucket = new TokenBucket(100);

        Timer::tick($msec, function($timer_id) use ($TokenBucket, $token_num){
            // 投递令牌
            $status = $TokenBucket->add($token_num) ? 'true' : 'fasle';
            echo '['.date('Y-m-d H:i:s').'] ' . 'add token status: ' . $status . PHP_EOL;
        });
    });
});

测试

执行deliver.php，执行demo.php进行测试

1
php deliver.php
1
php demo.php

截图：
在这里插入图片描述)在这里插入图片描述
搞定！

致梦Web & PHP

搭建个人博客主要为了记录以及提升技术，希望跟大家一起学习！