Erklären Sie den relevanten Inhalt von PHP mithilfe des Token-Bucket-Algorithmus, um eine Verkehrssteuerung basierend auf Redis zu implementieren

Dieser Artikel stellt PHP basierend auf Redis vor und verwendet den Token-Bucket-Algorithmus zur Steuerung des Zugriffsverkehrs. Er bietet eine vollständige Algorithmusbeschreibung und Demonstrationsbeispiele, die jeder lernen und verwenden kann.

Wenn lange Feiertage oder wichtige Feste im Inland stattfinden, sind die Aussichtspunkte oder U-Bahnen überfüllt, was zu einer übermäßigen Auslastung führt Die Anzahl der Personen im Bereich nimmt ab. Ab einem bestimmten Wert ist der Zutritt gestattet.

Zum Beispiel:

Die maximal zulässige Personenzahl in der Gegend beträgt M
Die aktuelle Personenzahl in der Gegend beträgt N
Jedes Mal, wenn eine Person eintritt, N+1, wenn N = M, ist der Zutritt nicht erlaubt
Jedes Mal, wenn eine Person geht, N-1, Wenn N < einen Augenblick, wodurch der Serverdruck sofort ansteigt und das System überlastet wird.
Natürlich können wir Server hinzufügen, um den Druck zu teilen. Erstens erfordert das Hinzufügen von Servern auch eine gewisse Zeit für die Konfiguration, und wenn Server aufgrund einer bestimmten Aktivität hinzugefügt werden, werden diese Serverressourcen verschwendet nach Beendigung der Aktivität.

Daher können wir zunächst die

Strombegrenzungsmethode verwenden, um den Serverdruck entsprechend der Art des Unternehmens zu reduzieren. Anders als bei der Verkehrsbeschränkung an malerischen Orten

ist die Zeit vom Besuch bis zum Ende des Systems sehr kurz

, sodass wir nur die durchschnittliche Dauer jedes Besuchs kennen und das Maximum festlegen müssen Anzahl der gleichzeitigen Besucher. Token-Bucket-Algorithmus

1. Zuerst gibt es einen Token-Bucket, in dem Token gespeichert werden. Zu Beginn sind die Token im Token-Bucket voll (die Anzahl der Token). im Bucket Die Menge kann entsprechend den Serverbedingungen eingestellt werden.

2. Nehmen Sie für jeden Besuch einen Token aus dem Bucket. Wenn der Token im Bucket 0 ist, sind keine weiteren Besuche erlaubt.

3. Fügen Sie von Zeit zu Zeit Token hinzu, bis der Eimer voll ist. (Sie können in regelmäßigen Abständen mehrere Token einlegen oder den Token-Bucket entsprechend der tatsächlichen Situation direkt auffüllen)

Wir können die Warteschlange von

redis

als Token-Bucket-Container verwenden lPush (in die Warteschlange stellen), rPop (aus der Warteschlange entfernen) um Token-Hinzufügungs- und -Verbrauchsvorgänge zu implementieren. >Ausgabe:

<?php/**
 * PHP基于Redis使用令牌桶算法实现流量控制
 * Date:    2018-02-23
 * Author:  fdipzone
 * Version: 1.0
 *
 * Descripton:
 * php基于Redis使用令牌桶算法实现流量控制，使用redis的队列作为令牌桶容器，入队（lPush）出队（rPop)作为令牌的加入与消耗操作。
 *
 * Func:
 * public  add     加入令牌
 * public  get     获取令牌
 * public  reset   重设令牌桶
 * private connect 创建redis连接
 */class TrafficShaper{ // class start

    private $_config; // redis设定
    private $_redis;  // redis对象
    private $_queue;  // 令牌桶
    private $_max;    // 最大令牌数

    /**
     * 初始化
     * @param Array $config redis连接设定
     */
    public function __construct($config, $queue, $max){
        $this->_config = $config;        $this->_queue = $queue;        $this->_max = $max;        $this->_redis = $this->connect();
    }    /**
     * 加入令牌
     * @param  Int $num 加入的令牌数量
     * @return Int 加入的数量
     */
    public function add($num=0){

        // 当前剩余令牌数
        $curnum = intval($this->_redis->lSize($this->_queue));        // 最大令牌数
        $maxnum = intval($this->_max);        // 计算最大可加入的令牌数量，不能超过最大令牌数
        $num = $maxnum>=$curnum+$num? $num : $maxnum-$curnum;        // 加入令牌
        if($num>0){            $token = array_fill(0, $num, 1);            $this->_redis->lPush($this->_queue, ...$token);            return $num;
        }        return 0;

    }    /**
     * 获取令牌
     * @return Boolean
     */
    public function get(){
        return $this->_redis->rPop($this->_queue)? true : false;
    }    /**
     * 重设令牌桶，填满令牌
     */
    public function reset(){
        $this->_redis->delete($this->_queue);        $this->add($this->_max);
    }    /**
     * 创建redis连接
     * @return Link
     */
    private function connect(){
        try{            $redis = new Redis();            $redis->connect($this->_config[&#39;host&#39;],$this->_config[&#39;port&#39;],$this->_config[&#39;timeout&#39;],$this->_config[&#39;reserved&#39;],$this->_config[&#39;retry_interval&#39;]);            if(empty($this->_config[&#39;auth&#39;])){                $redis->auth($this->_config[&#39;auth&#39;]);
            }            $redis->select($this->_config[&#39;index&#39;]);
        }catch(RedisException $e){            throw new Exception($e->getMessage());            return false;
        }        return $redis;
    }


} // class end?>

Token-Algorithmus regelmäßig beitreten

Token regelmäßig beitreten, wir können Crontab verwenden, um es zu implementieren, Aufruf jede Minute Die Add-Methode fügt mehrere Token hinzu. Informationen zur Verwendung von Crontab finden Sie unter: „Befehlsformat für geplante Aufgabenausführung unter Linux und detaillierte Beispiele“ Das Mindestausführungsintervall von Crontab beträgt 1 Minute, wenn die Token im Token-Bucket verbraucht wurden In den ersten paar Sekunden kann das Token dann nicht mehr abgerufen werden, was dazu führt, dass der Benutzer lange warten muss. Wir können den Algorithmus zum Hinzufügen von Token optimieren und alle paar Sekunden innerhalb einer Minute mehrere Token hinzufügen. Dadurch kann sichergestellt werden, dass jedes Mal innerhalb einer Minute eine Chance besteht, Token zu erhalten.

Das von crontab aufgerufene Programm zum Hinzufügen von Token sieht wie folgt aus und fügt automatisch 3 Token pro Sekunde hinzu.

<?php/**
 * 演示令牌加入与消耗
 */require &#39;TrafficShaper.class.php&#39;;// redis连接设定$config = array(    &#39;host&#39; => &#39;localhost&#39;,    &#39;port&#39; => 6379,    &#39;index&#39; => 0,    &#39;auth&#39; => &#39;&#39;,    &#39;timeout&#39; => 1,    &#39;reserved&#39; => NULL,    &#39;retry_interval&#39; => 100,
);// 令牌桶容器$queue = &#39;mycontainer&#39;;// 最大令牌数$max = 5;// 创建TrafficShaper对象$oTrafficShaper = new TrafficShaper($config, $queue, $max);// 重设令牌桶，填满令牌$oTrafficShaper->reset();// 循环获取令牌，令牌桶内只有5个令牌，因此最后3次获取失败for($i=0; $i<8; $i++){
    var_dump($oTrafficShaper->get());
}// 加入10个令牌，最大令牌为5，因此只能加入5个$add_num = $oTrafficShaper->add(10);

var_dump($add_num);// 循环获取令牌，令牌桶内只有5个令牌，因此最后1次获取失败for($i=0; $i<6; $i++){
    var_dump($oTrafficShaper->get());
}?>

Das Simulationsverbrauchsverfahren ist wie folgt und verbraucht 2-8 Token pro Sekunde.

boolean trueboolean trueboolean trueboolean trueboolean trueboolean falseboolean falseboolean falseint 5boolean trueboolean trueboolean trueboolean trueboolean trueboolean false

Demo

Legen Sie eine geplante Aufgabe fest und führen Sie sie jede Minute aus

<?php/**
 * 定时任务加入令牌
 */require &#39;TrafficShaper.class.php&#39;;// redis连接设定$config = array(    &#39;host&#39; => &#39;localhost&#39;,    &#39;port&#39; => 6379,    &#39;index&#39; => 0,    &#39;auth&#39; => &#39;&#39;,    &#39;timeout&#39; => 1,    &#39;reserved&#39; => NULL,    &#39;retry_interval&#39; => 100,
);// 令牌桶容器$queue = &#39;mycontainer&#39;;// 最大令牌数$max = 10;// 每次时间间隔加入的令牌数$token_num = 3;// 时间间隔，最好是能被60整除的数，保证覆盖每一分钟内所有的时间$time_step = 1;// 执行次数$exec_num = (int)(60/$time_step);// 创建TrafficShaper对象$oTrafficShaper = new TrafficShaper($config, $queue, $max);for($i=0; $i<$exec_num; $i++){    $add_num = $oTrafficShaper->add($token_num);    echo &#39;[&#39;.date(&#39;Y-m-d H:i:s&#39;).&#39;] add token num:&#39;.$add_num.PHP_EOL;
    sleep($time_step);
}?>

Ausführungssimulationsverbrauch

<?php/**
 * 模拟用户访问消耗令牌，每段时间间隔消耗若干令牌
 */require &#39;TrafficShaper.class.php&#39;;// redis连接设定$config = array(    &#39;host&#39; => &#39;localhost&#39;,    &#39;port&#39; => 6379,    &#39;index&#39; => 0,    &#39;auth&#39; => &#39;&#39;,    &#39;timeout&#39; => 1,    &#39;reserved&#39; => NULL,    &#39;retry_interval&#39; => 100,
);// 令牌桶容器$queue = &#39;mycontainer&#39;;// 最大令牌数$max = 10;// 每次时间间隔随机消耗的令牌数量范围$consume_token_range = array(2, 8);// 时间间隔$time_step = 1;// 创建TrafficShaper对象$oTrafficShaper = new TrafficShaper($config, $queue, $max);// 重设令牌桶，填满令牌$oTrafficShaper->reset();// 执行令牌消耗while(true){    $consume_num = mt_rand($consume_token_range[0], $consume_token_range[1]);    for($i=0; $i<$consume_num; $i++){        $status = $oTrafficShaper->get();        echo &#39;[&#39;.date(&#39;Y-m-d H:i:s&#39;).&#39;] consume token:&#39;.($status? &#39;true&#39; : &#39;false&#39;).PHP_EOL;
    }
    sleep($time_step);
}?>

Ausführung Ergebnisse:

* * * * * php /程序的路径/cron_add.php >> /tmp/cron_add.log

Da der Token-Bucket zu Beginn voll ist (maximale Anzahl an Tokens beträgt 10), können in den ersten 10 Malen mehr Tokens abgerufen werden, als nach dem Beitritt Bei Überschreitung der Anzahl der Karten wird der Zugriff eingeschränkt.

In diesem Artikel wird der relevante Inhalt von PHP erläutert, der den Token-Bucket-Algorithmus verwendet, um eine Verkehrskontrolle basierend auf Redis zu implementieren. Weitere verwandte Inhalte finden Sie auf der chinesischen PHP-Website. Verwandte Empfehlungen:

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Das obige ist der detaillierte Inhalt vonErklären Sie den relevanten Inhalt von PHP mithilfe des Token-Bucket-Algorithmus, um eine Verkehrssteuerung basierend auf Redis zu implementieren. Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!