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如何用Golang实现API限流 令牌桶算法实践

P粉602998670
发布: 2025-08-29 13:12:01
原创
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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
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sync
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来实现一个简单的令牌桶,也可以借助
golang.org/x/time/rate
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包(推荐)。

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方法一:使用
golang.org/x/time/rate
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(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 main

import (
    "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20
func 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)))
}
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说明:

  • rate.NewLimiter(10, 20)
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    :每秒生成10个令牌,最多积压20个。
  • limiter.Allow()
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    :判断是否允许请求通过,返回布尔值。
  • 使用
    sync.RWMutex
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    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 main

import (
    "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 true
func (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
}
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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
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    在有反向代理时可能不准确,建议使用
    X-Forwarded-For
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    X-Real-IP
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    头部。
  • 生产环境中建议使用
    redis + lua
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    实现分布式限流,当前方案适用于单机。
  • rate.Limiter
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    支持阻塞等待(
    Wait()
    登录后复制
    )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
登录后复制
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php中文网其它相关文章!

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