golang并发编程的两种限速方法
引子
golang提供了goroutine快速实现并发编程，在实际环境中，如果goroutine中的代码要消耗大量资源时（CPU、内存、带宽等），我们就需要对程序限速，以防止goroutine将资源耗尽。
以下面伪代码为例，看看goroutine如何拖垮一台DB。假设userList长度为10000，先从数据库中查询userList中的user是否在数据库中存在，存在则忽略，不存在则创建。
//不使用goroutine，程序运行时间长，但数据库压力不大
for _,v:=range userList {
user:=db.user.Get(v.ID)
if user==nil {
newUser:=user{ID:v.ID,UserName:v.UserName}
db.user.Insert(newUser)
}
}
//使用goroutine，程序运行时间短，但数据库可能被拖垮
for _,v:=range userList {
u:=v
go func(){
user:=db.user.Get(u.ID)
if user==nil {
newUser:=user{ID:u.ID,UserName:u.UserName}
db.user.Insert(newUser)
}
}()
}
select{}
在示例中，DB在1秒内接收10000次读操作，最大还会接受10000次写操作，普通的DB服务器很难支撑。针对DB，可以在连接池上做手脚，控制访问DB的速度，这里我们讨论两种通用的方法。
方案一
在限速时，一种方案是丢弃请求，即请求速度太快时，对后进入的请求直接抛弃。
实现
实现逻辑如下：
package main
import (
"sync"
"time"
)
//LimitRate 限速
type LimitRate struct {
rate int
begin time.Time
count int
lock sync.Mutex
}
//Limit Limit
func (l *LimitRate) Limit() bool {
result := true
l.lock.Lock()
//达到每秒速率限制数量，检测记数时间是否大于1秒
//大于则速率在允许范围内，开始重新记数，返回true
//小于，则返回false，记数不变
if l.count == l.rate {
if time.Now().Sub(l.begin) >= time.Second {
//速度允许范围内，开始重新记数
l.begin = time.Now()
l.count = 0
} else {
result = false
}
} else {
//没有达到速率限制数量，记数加1
l.count++
}
l.lock.Unlock()
return result
}
//SetRate 设置每秒允许的请求数
func (l *LimitRate) SetRate(r int) {
l.rate = r
l.begin = time.Now()
}
//GetRate 获取每秒允许的请求数
func (l *LimitRate) GetRate() int {
return l.rate
}
测试
下面是测试代码：
package main
import (
"fmt"
)
func main() {
var wg sync.WaitGroup
var lr LimitRate
lr.SetRate(3)
for i:=0;i<10;i++{
wg.Add(1)
go func(){
if lr.Limit() {
fmt.Println("Got it!")//显示3次Got it!
}
wg.Done()
}()
}
wg.Wait()
}
运行结果
Got it!
Got it!
Got it!
只显示3次Got it!，说明另外7次Limit返回的结果为false。限速成功。
方案二
在限速时，另一种方案是等待，即请求速度太快时，后到达的请求等待前面的请求完成后才能运行。这种方案类似一个队列。
实现
//LimitRate 限速
type LimitRate struct {
rate int
interval time.Duration
lastAction time.Time
lock sync.Mutex
}
//Limit 限速
package main
import (
"sync"
"time"
)
func (l *LimitRate) Limit() bool {
result := false
for {
l.lock.Lock()
//判断最后一次执行的时间与当前的时间间隔是否大于限速速率
if time.Now().Sub(l.lastAction) > l.interval {
l.lastAction = time.Now()
result = true
}
l.lock.Unlock()
if result {
return result
}
time.Sleep(l.interval)
}
}
//SetRate 设置Rate
func (l *LimitRate) SetRate(r int) {
l.rate = r
l.interval = time.Microsecond * time.Duration(1000*1000/l.Rate)
}
//GetRate 获取Rate
func (l *LimitRate) GetRate() int {
return l.rate
}
测试
package main
import (
"fmt"
"sync"
"time"
)
func main() {
var wg sync.WaitGroup
var lr LimitRate
lr.SetRate(3)
b:=time.Now()
for i := 0; i < 10; i++ {
wg.Add(1)
go func() {
if lr.Limit() {
fmt.Println("Got it!")
}
wg.Done()
}()
}
wg.Wait()
fmt.Println(time.Since(b))
}
运行结果
Got it!
Got it!
Got it!
Got it!
Got it!
Got it!
Got it!
Got it!
Got it!
Got it!
3.004961704s
与方案一不同，显示了10次Got it!但是运行时间是3.00496秒，同样每秒没有超过3次。限速成功。
改造
回到最初的例子中，我们将限速功能加进去。这里需要注意，我们的例子中，请求是不能被丢弃的，只能排队等待，所以我们使用方案二的限速方法。
var lr LimitRate//方案二
//限制每秒运行20次，可以根据实际环境调整限速设置，或者由程序动态调整。
lr.SetRate(20)
//使用goroutine，程序运行时间短，但数据库可能被拖垮
for _,v:=range userList {
u:=v
go func(){
lr.Limit()
user:=db.user.Get(u.ID)
if user==nil {
newUser:=user{ID:u.ID,UserName:u.UserName}
db.user.Insert(newUser)
}
}()
}
select{}
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关于作者：
Jesse，目前在Joygenio工作，从事golang语言开发与架构设计。
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