如何用Golang实现API限流 令牌桶算法实践

使用golang实现api限流的推荐方法是采用golang.org/x/time/rate包实现令牌桶算法,该方法每秒生成10个令牌、桶容量为20,通过限流中间件对每个ip进行并发控制,结合sync.rwmutex保证并发安全,并可扩展支持动态配置与分布式限流,最终构建稳定的api防护体系。

如何用Golang实现API限流 令牌桶算法实践

在高并发场景下,API限流是保护后端服务稳定的重要手段。Golang 因其高并发支持和简洁的并发模型,非常适合实现高效的限流机制。其中,令牌桶算法(Token Bucket) 是一种常用且灵活的限流策略。本文将介绍如何使用 Golang 实现基于令牌桶算法的 API 限流。

什么是令牌桶算法?

令牌桶算法的核心思想是:

系统以固定速率向桶中添加令牌;每次请求需要从桶中获取一个令牌;如果桶中有足够的令牌,请求被放行;如果令牌不足,请求被拒绝或等待。

相比漏桶算法,令牌桶允许一定程度的突发流量(burst),只要桶中还有令牌就可以通过,更加实用。

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使用 Golang 实现令牌桶

我们可以使用标准库

time

sync

来实现一个简单的令牌桶,也可以借助

golang.org/x/time/rate

包(推荐)。

方法一:使用

golang.org/x/time/rate

(推荐)

这是官方维护的限流工具包,基于令牌桶实现,简单高效。

package mainimport (    "fmt"    "log"    "net/http"    ""sync"    "time"    "golang.org/x/time/rate")// 为每个用户或IP维护一个限流器var visitors = make(map[string]*rate.Limiter)var mtx sync.RWMutex// 获取对应IP的限流器,每秒允许10个请求,桶容量为20func getVisitorLimiter(ip string) *rate.Limiter {    mtx.Lock()    defer mtx.Unlock()    limiter, exists := visitors[ip]    if !exists {        // 每秒生成10个令牌,桶最多存20个        limiter = rate.NewLimiter(10, 20)        visitors[ip] = limiter    }    return limiter}// 限流中间件func rateLimit(next http.Handler) http.Handler {    return http.HandlerFunc(func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {        ip := r.RemoteAddr // 实际使用中建议提取真实IP        limiter := getVisitorLimiter(ip)        if !limiter.Allow() {            http.StatusText(http.StatusTooManyRequests)            w.WriteHeader(http.StatusTooManyRequests)            w.Write([]byte("Too many requests"))            return        }        next.ServeHTTP(w, r)    })}func main() {    mux := http.NewServeMux()    mux.HandleFunc("/", func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {        fmt.Fprintf(w, "Hello, your request is processed at %v", time.Now())    })    log.Println("Server starting on :8080")    log.Fatal(http.ListenAndServe(":8080", rateLimit(mux)))}

说明:

rate.NewLimiter(10, 20)

:每秒生成10个令牌,最多积压20个。

limiter.Allow()

:判断是否允许请求通过,返回布尔值。使用

sync.RWMutex

保证并发安全。可以按 IP、用户ID 或 API Key 做维度限流。

方法二:手动实现一个简单的令牌桶

如果你希望理解底层原理,可以自己实现一个基础版本。

package mainimport (    "sync"    "time")type TokenBucket struct {    capacity  int           // 桶容量    tokens    int           // 当前令牌数    rate      time.Duration // 添加一个令牌的时间间隔    lastToken time.Time     // 上次添加令牌的时间    mutex     sync.Mutex}// 创建令牌桶:每 `rate` 时间添加一个令牌,最多 `capacity` 个func NewTokenBucket(capacity int, rate time.Duration) *TokenBucket {    return &TokenBucket{        capacity:  capacity,        tokens:    capacity,        rate:      rate,        lastToken: time.Now(),    }}// 获取令牌,成功返回 truefunc (tb *TokenBucket) Allow() bool {    tb.mutex.Lock()    defer tb.mutex.Unlock()    now := time.Now()    // 计算应该补充多少令牌    elapsed := now.Sub(tb.lastToken)    newTokens := int(elapsed / tb.rate)    if newTokens > 0 {        tb.tokens = min(tb.capacity, tb.tokens+newTokens)        tb.lastToken = now    }    if tb.tokens > 0 {        tb.tokens--        return true    }    return false}func min(a, b int) int {    if a < b {        return a    }    return b}

使用方式与上面类似,可集成到 HTTP 中间件中。

限流策略建议

按客户端限流:根据 IP、用户ID、API Key 区分限流维度。分层限流:可同时做全局限流 + 用户级限流。动态配置:从配置中心动态调整限流参数。监控与告警:记录被限流的请求,便于分析和优化。

注意事项

r.RemoteAddr

在有反向代理时可能不准确,建议使用

X-Forwarded-For

X-Real-IP

头部。生产环境中建议使用

redis + lua

实现分布式限流,当前方案适用于单机。

rate.Limiter

支持阻塞等待(

Wait()

)和带上下文的控制,适合更复杂场景。

基本上就这些。使用

golang.org/x/time/rate

是最简单可靠的方式,而手动实现有助于理解原理。在实际项目中,推荐结合中间件、日志和监控,打造完整的 API 防护体系。

以上就是如何用Golang实现API限流 令牌桶算法实践的详细内容,更多请关注创想鸟其它相关文章!

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