基于.net的分布式系统限流组件

     在互联网应用中，流量洪峰是常有的事情。在应对流量洪峰时，通用的处理模式一般有排队、限流，这样可以非常直接有效的保护系统，防止系统被打爆。另外，通过限流技术手段，可以让整个系统的运行更加平稳。今天要与大家分享一下限流算法和C#版本的组件。

一、令牌桶算法：

    令牌桶算法的基本过程如下：

假如用户配置的平均发送速率为r，则每隔1/r秒速率将一个令牌被加入到桶中；

假设桶最多可以存发b个令牌。当桶中的令牌达到上限后，丢弃令牌。

当一个有请求到达时，首先去令牌桶获取令牌，能够取到，则处理这个请求

如果桶中没有令牌，那么请求排队或者丢弃

     工作过程包括3个阶段：产生令牌、消耗令牌和判断数据包是否通过。其中涉及到2个参数：令牌产生的速率和令牌桶的大小，这个过程的具体工作如下。

产生令牌：周期性的以固定速率向令牌桶中增加令牌，桶中的令牌不断增多。如果桶中令牌数已到达上限，则丢弃多余令牌。

消费 令牌：业务程序根据具体业务情况消耗桶中的令牌。消费一次，令牌桶令牌减少一个。

判断是否通过：判断是否已有令牌桶是否存在有效令牌，当桶中的令牌数量可以满足需求时，则继续业务处理，否则将挂起业务，等待令牌。

     下面是C#的一个实现方式

class TokenBucketLimitingService: ILimitingService
    {
        private LimitedQueue<object> limitedQueue = null;
        private CancellationTokenSource cancelToken;
        private Task task = null;
        private int maxTPS;
        private int limitSize;
        private object lckObj = new object();
        public TokenBucketLimitingService(int maxTPS, int limitSize)
        {
            this.limitSize = limitSize;
            this.maxTPS = maxTPS;

           if (this.limitSize <= 0)
                this.limitSize = 100;
            if(this.maxTPS <=0)
                this.maxTPS = 1;

           limitedQueue = new LimitedQueue<object>(limitSize);
            for (int i = 0; i < limitSize; i++)
            {
                limitedQueue.Enqueue(new object());
            }
            cancelToken = new CancellationTokenSource();
            task = Task.Factory.StartNew(new Action(TokenProcess), cancelToken.Token);
        }

       /// <summary>
        /// 定时消息令牌
        /// </summary>
        private void TokenProcess()
        {
            int sleep = 1000 / maxTPS;
            if (sleep == 0)
                sleep = 1;

           DateTime start = DateTime.Now;
            while (cancelToken.Token.IsCancellationRequested ==false)
            {
                try
                {
                    lock (lckObj)
                    {
                        limitedQueue.Enqueue(new object());
                    }
                }
                catch
                {
                }
                finally
                {
                    if (DateTime.Now - start < TimeSpan.FromMilliseconds(sleep))
                    {
                        int newSleep = sleep - (int)(DateTime.Now - start).TotalMilliseconds;
                        if (newSleep > 1)
                            Thread.Sleep(newSleep - 1); //做一下时间上的补偿
                    }
                    start = DateTime.Now;
                }
            }
        }

       public void Dispose()
        {
            cancelToken.Cancel();
        }

       /// <summary>
        /// 请求令牌
        /// </summary>
        /// <returns>true：获取成功，false：获取失败</returns>
        public bool Request()
        {
            if (limitedQueue.Count <= 0)
                return false;
            lock (lckObj)
            {
                if (limitedQueue.Count <= 0)
                    return false;