漏桶算法-php实现

漏桶算法-php实现

1，概览

最近研究nginx的限流,limit_req_zone。
其功能就是限制大访问量下的请求数量，防止服务器故障。

核心逻辑就是：
    1，给nginx配置一个处理请求速率。比如每秒处理5个请求。
    2，大访问量下没有处理到的请求进行排队等待。
    3，给排队的请求配置一个长度，超过了长度的请求直接返回错误 。比如设置队列长度为5，有5个请求正在排队的情况下，
       下一个请求直接返回错误。

比较感兴趣它的实现,查阅资料发现利用了漏桶算法。就顺便带着学习一下。
    漏桶算法的原理：

        漏桶有一定的容量，给漏桶注水，当单位时间内注入水量大于流出水量，漏桶内积累的水就会越来越多，直到溢出。

        就好比大批量请求访问nginx相当于注水，nginx根据配置按照固定速率处理请求当做排水。
        漏桶容量就好比配置给nginx的队列长度。当漏桶发生溢出，则禁止请求进入，直接返回错误。

2，实现

/**
 * [leaky php实现漏桶算法]
 * @Author   [NiuShao   <[email protected]> <qq:370574131>]
 * @DateTime 2020-06-26
 * @param    [type]     $contain            [int 桶的总容量]
 * @param    [type]     $addNum             [int 每次注入桶中的水量]
 * @param    [type]     $leakRate           [int 桶中漏水的速率,秒为单位。例如2/s,3/s]
 * @param    integer    &$water             [int 当前水量，默认为0]
 * @param    integer    &$preTime           [int 时间戳,记录的上次漏水时间]
 * @return   [type]                         [bool,返回可否继续注入true/false]
 */
function leaky($contain,$addNum,$leakRate,&$water=0,&$preTime=0)
{
    //参数赋值
    //首次进入默认当前水量为0
    $water = empty($water) ? 0 : $water;
    //首次进入默认上次漏水时间为当前时间
    $preTime = empty($water) ? time() : $preTime;
    $curTime = time();
    //上次结束到本次开始，流出去的水
    $leakWater = ($curTime-$preTime)*$leakRate;
    //上次结束时候的水量减去流出去的水，也就是本次初始水量
    $water = $water-$leakWater;
    //水量不可能为负，漏出大于进入则水量为0
    $water = ( $water>=0 ) ? $water : 0 ;
    //更新本次漏完水的时间
    $preTime = $curTime;
    //水小于总容量则可注入，否则不可注入
    if( ($water+$addNum) <= $contain ){
        $water += $addNum;
        return true;
    }else{
        return false;
    }

}

/**
 * 测试
 * @var integer
 */
for($i=0;$i<500;$i++){
    $res = leaky(50,1,5,$water,$timeStamp);
    var_dump($res);
    usleep(50000);
}

3，说明：

上面的漏桶算法更加的一般化了，容器总量，注水量，排水量都可以随机设置。
为了完全使用php实现，时间参数$preTime和当前水量$water都利用了php的引用赋值。作为全局变量。
测试过程利用率循环机制给漏桶注水。

在实际生产环境下如果要用php代码做限流，容器总量，注水排水都不能为小数。
并且对时间参数和当前水量建议用redis缓存或者文件缓存来进行保存。
因为(nginx+php-fpm)架构下，每次请求都是独立的，所有变量都会被释放。