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Spring Cloud Gateway限流實戰

stonezhu / 1262人閱讀

摘要:歡迎訪問我的歡迎訪問我的內容所有原創文章分類匯總及配套源碼,涉及等本篇概覽本篇概覽本文是實戰系列的第八篇,經過前面的學習,咱們對過濾器已了解得差不多,今天來補全過濾器的最后一個版塊限流默認的限流器是基于實現的,限流算法是大家熟悉的令牌桶關于

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https://github.com/zq2599/blog_demos

內容:所有原創文章分類匯總及配套源碼,涉及Java、Docker、Kubernetes、DevOPS等;

本篇概覽

  • 本文是《Spring Cloud Gateway實戰》系列的第八篇,經過前面的學習,咱們對過濾器已了解得差不多,今天來補全過濾器的最后一個版塊:限流(RequestRateLimiter )

  • 默認的限流器是基于redis實現的,限流算法是大家熟悉的令牌桶(Token Bucket Algorithm),關于令牌捅的原理就不在此展開了,聰明的您看一眼下圖應該就懂了:裝令牌的桶容量有限,例如最多20個,令牌進入桶的速度恒定(注意,這里是和漏桶算法的區別),例如每秒10個,底部每個請求能拿到令牌才會被處理:

在這里插入圖片描述

RequestRateLimiter基本套路

  • 使用RequestRateLimiter過濾器的步驟非常簡單:
  1. 準備可用的redis
  2. maven或者gradle中添加依賴org.springframework.boot:spring-boot-starter-data-redis-reactive
  3. 確定按照什么維度限流,例如按照請求中的username參數限流,這是通過編寫KeyResolver接口的實現來完成的
  4. 配置application.yml文件,添加過濾器
  • 以上就是使用RequestRateLimiter過濾器的套路了,簡單么?接下來,咱們先編碼再驗證

源碼下載

名稱鏈接備注
項目主頁https://github.com/zq2599/blog_demos該項目在GitHub上的主頁
git倉庫地址(https)https://github.com/zq2599/blog_demos.git該項目源碼的倉庫地址,https協議
git倉庫地址(ssh)git@github.com:zq2599/blog_demos.git該項目源碼的倉庫地址,ssh協議
  • 這個git項目中有多個文件夾,本篇的源碼在spring-cloud-tutorials文件夾下,如下圖紅框所示:

在這里插入圖片描述

  • spring-cloud-tutorials文件夾下有多個子工程,本篇的代碼是gateway-requestratelimiter,如下圖紅框所示:

在這里插入圖片描述

準備工作

  • 為了更好的演示Gateway的效果,在服務提供者provider-hello的代碼(Hello.java)中新增一個web接口,可以接受一個入參:
    @GetMapping("/userinfo")    public String userInfo(@RequestParam("username") String username) {        return Constants.HELLO_PREFIX + " " + username + ", " + dateStr();    }
  • 后面的測試咱們就用上述接口;

編碼

  • 在父工程spring-cloud-tutorials之下新增子工程gateway-requestratelimiter,其pom.xml內容如下,重點是org.springframework.boot:spring-boot-starter-data-redis-reactive
            spring-cloud-tutorials        com.bolingcavalry        1.0-SNAPSHOT        4.0.0    gateway-requestratelimiter                        com.bolingcavalry            common            ${project.version}                            org.springframework.cloud            spring-cloud-starter-gateway                            org.springframework.boot            spring-boot-starter-data-redis-reactive            
  • 配置文件application.yml,請注意RequestRateLimiter的幾個參數,已經用中文添加了詳細的注釋:
server:  #服務端口  port: 8081spring:  application:    name: circuitbreaker-gateway  # redis配置  redis:    host: 192.168.50.43    port: 6379  cloud:    gateway:      routes:        - id: path_route          uri: http://127.0.0.1:8082          predicates:            - Path=/hello/**          filters:            - name: RequestRateLimiter              args:              	# 令牌入桶的速度為每秒100個,相當于QPS                redis-rate-limiter.replenishRate: 100                # 桶內能裝200個令牌,相當于峰值,要注意的是:第一秒從桶內能去200個,但是第二秒只能取到100個了,因為入桶速度是每秒100個                redis-rate-limiter.burstCapacity: 200                # 每個請求需要的令牌數                redis-rate-limiter.requestedTokens: 1
  • 指定限流維度的代碼CustomizeConfig.java,這里是根據請求參數username的值來限流的,假設真實請求中一半請求的username的等于Tom,另一半的username的等于Jerry,按照application.yml的配置,Tom的請求QPS為10,Jerry的QPS也是10:
package com.bolingcavalry.gateway.config;import org.springframework.cloud.gateway.filter.ratelimit.KeyResolver;import org.springframework.context.annotation.Bean;import org.springframework.context.annotation.Configuration;import reactor.core.publisher.Mono;import java.util.Objects;@Configurationpublic class CustomizeConfig {    @Bean    KeyResolver userKeyResolver() {        return exchange -> Mono.just(exchange.getRequest().getQueryParams().getFirst("username"));    }}
  • 毫無營養的啟動類RequestRateLimiterApplication.java:
package com.bolingcavalry.gateway;import org.springframework.boot.SpringApplication;import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;@SpringBootApplicationpublic class RequestRateLimiterApplication {    public static void main(String[] args) {        SpringApplication.run(RequestRateLimiterApplication.class,args);    }}
  • 代碼寫完了,接下來開始驗證;

驗證(桶容量等于入桶速度)

  • 首先驗證的是桶容量等于入桶速度時的效果,請修改gateway-requestratelimiter應用的application.yml中文件,使得redis-rate-limiter.replenishRate和redis-rate-limiter.burstCapacity的值都等于100,也就是說桶的大小等于100,每秒放入的令牌數也是100

  • 確保redis已經啟動,并且與application.yml中的配置保持一直

  • 啟動nacos(provider-hello依賴)

  • 啟動服務提供者provider-hello

  • 啟動gateway-requestratelimiter

  • 為了模擬web請求,我這里使用了Apache Benchmark,windows版本的下載地址:
    https://www.apachelounge.com/download/VS16/binaries/httpd-2.4.48-win64-VS16.zip

  • 上述文件下載解壓后即可使用,在控制臺進入Apache24/bin后執行以下命令,意思是向指定地址發送10000個請求,并發數為2:

ab -n 10000  -c 2 http://localhost:8081/hello/userinfo?username=Tom
  • 控制臺輸出如下,可見不到八秒的時間,只成功了800個,證明限流符合預期:

在這里插入圖片描述

驗證(桶容量大于入桶速度)

  • 接下來試試桶容量大于入桶速度時的限流效果,這對于我們控制峰值響應有很重要的參考價值

  • 請修改gateway-requestratelimiter應用的application.yml中文件,redis-rate-limiter.replenishRate維持100不變,但是redis-rate-limiter.burstCapacity改成200,也就是說每秒放入的令牌數還是100,但桶的容量翻倍了

  • 重啟應用gateway-requestratelimiter

  • 再次執行以下命令,意思是向指定地址發送10000個請求,并發數為2:

ab -n 10000  -c 2 http://localhost:8081/hello/userinfo?username=Tom
  • 測試結果如下圖,可見符合預期,可以將桶內令牌全部用掉,以支撐峰值超過QPS的場景:

在這里插入圖片描述

驗證(根據username的維度限流)

  • 接下來驗證限流的維度,究竟是不是按照請求參數username的值來限流的

  • 咱們打開兩個命令行,同時發送請求(動作要快),第一個的username等于Tom,第二個等于Jerry,理論上推測,如果都是8秒內完成,那么每個命令都有900個請求能成功

  • 測試結果如下圖,可見符合預期,每個username用的是自己的令牌:

在這里插入圖片描述

  • 至此,Spring Cloud Gateway限流實戰已經完成,如此簡單易用的限流方案,希望能給您的學習和使用帶來參考

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