CN115242722B - 一种基于api网关的高级流控实现方法 - Google Patents

一种基于api网关的高级流控实现方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种基于API网关的高级流控实现方法，该方法包括：针对API网关的服务配置限流策略；所述API网关接收客户端的访问请求，获取所有服务的QPS；当某个服务的QPS达到限定速率时，所述服务尝试向API网关申请租借其他低优先级服务的令牌；若所述服务租借令牌成功后，所述服务的QPS继续增长到最大速率时，API网关将对所述服务进行限流；若所述服务租借令牌不成功，API网关将对所述服务进行限流；若所述服务的QPS低于限定速率时，所述服务将归还租借的令牌。该方法根据HTB的租借机制，动态的分配API网关的网络资源，提高网络资源的利用率。

Description

一种基于API网关的高级流控实现方法
技术领域
本发明涉及API网关流控领域，尤其是一种基于API网关的高级流控实现方法。
背景技术
API网关(Application Programming Interface Gateway)是API的入口，为客户端提供定制的API访问接口。为了保证服务质量和系统的可用性，每个API网关都会有流控策略，当服务的QPS(Query Per Second,每秒请求次数)超过服务系统的上限时，就必须考虑采取限流等措施来保证API网关的可用性，进而保护后端服务。
HTB(Hierarchical Token Bucket,分层令牌桶)使用令牌和存储桶的概念，基于类的系统和过滤器对流量进行精细控制。借助复杂的租借模型，HTB可以执行各种复杂的流量控制技术，实现对流量进行精细控制。
目前API网关流控方案是通过在API网关上设置限流策略，限制某个服务的QPS。但此方案并没有合理分配网络资源，单个服务的最大QPS将受限于其限流策略的阈值。当某个服务的QPS达到其限流策略的阈值，且API网关存在空闲网络资源时，API网关的网络资源就会出现极大的浪费。
发明内容
为克服目前API网关流控方案存在的上述问题，本发明提供一种基于API网关的高级流控实现方法，根据HTB的租借机制，动态的分配API网关的网络资源，提高网络资源的利用率。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
在本发明一实施例中，提出了一种基于API网关的高级流控实现方法，该方法包括：
针对API网关的服务配置限流策略；
所述API网关接收客户端的访问请求，获取所有服务的QPS；
当某个服务的QPS达到限定速率时，所述服务尝试向API网关申请租借其他低优先级服务的令牌；
若所述服务租借令牌成功后，所述服务的QPS继续增长到最大速率时，API网关将对所述服务进行限流；
若所述服务租借令牌不成功，API网关将对所述服务进行限流；
若所述服务的QPS低于限定速率时，所述服务将归还租借的令牌。
进一步地，根据API和其所在节点的信息，管理员在API网关上配置路由和服务，并将路由、服务和节点进行关联。
进一步地，所述路由是API网关请求的入口，定义了客户端的访问请求和服务之间的匹配规则；
所述服务用来定义API接口所在的节点。
进一步地，根据API所在节点的优先级和最大请求数，配置服务的限流策略。
进一步地，所述服务的最大速率需要小于API网关自身的QPS；
所述服务的最大速率为所述API所在节点的最大QPS。
进一步地，所述API网关接收客户端的访问请求，并根据路由和服务将访问请求转发到对应API所在的节点，所有服务的实时QPS之和小于API网关自身的QPS。
进一步地，若所述服务租借令牌成功，则所述服务继续接收客户端发起的访问请求。
进一步地，若所述服务租借令牌不成功，所述服务会触发租借定时器，定时去发起租借请求。
有益效果：
1、本发明实现了动态分配API网关的QPS，减少了API网关中的网络资源浪费，提高了网络资源利用率。
2、本发明实现了对API进行差异化管理，保证了高优先级服务的可靠性。
附图说明
图1是本发明基于API网关的高级流控实现方法的流程示意图；
图2是本发明一实施例的基于API网关的高级流控实现架构图。
具体实施方式
下面将参考若干示例性实施方式来描述本发明的原理和精神，应当理解，给出这些实施方式仅仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本发明，而并非以任何方式限制本发明的范围。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
本领域技术人员知道，本发明的实施方式可以实现为一种系统、装置、设备、方法或计算机程序产品。因此，本公开可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件、完全的软件(包括固件、驻留软件、微代码等)，或者硬件和软件结合的形式。
根据本发明的实施方式，提出了一种基于API网关的高级流控实现方法，针对所述API网关的服务配置限流策略，限流策略包含优先级、限定速率和最大速率等参数；所述API网关接收客户端访问请求，获取所有服务的QPS；当某个服务的QPS达到限定速率，所述服务尝试向API网关申请租借其他低优先级服务的令牌；若所述服务租借令牌不成功，所述API网关会对所述服务进行限流；若所述服务租借令牌成功后，所述服务的QPS继续增长到最大速率时，所述API网关也会对所述服务进行限流；当所述服务的QPS低于限定速率时，所述服务将归还租借的令牌。本发明借鉴HTB的租借机制，可以动态的分配API网关网络资源，提高了API网关中网络资源的利用率，优先保证高优先级服务的可靠性。
下面参考本发明的若干代表性实施方式，详细阐释本发明的原理和精神。
图1是本发明基于API网关的高级流控实现方法的流程示意图。如图1所示，具体方案如下：
S1、根据API和其所在节点的信息(API所在服务节点的信息，一般是服务的IP+端口或者域名)，管理员在API网关上配置路由和服务，并将路由、服务和节点进行关联；
所述路由是API网关请求的入口，定义了客户端的访问请求和服务之间的匹配规则；
所述服务用来定义API接口所在的节点，服务包括服务状态、租借定时器和可租借令牌数量等参数；
所述服务状态包括：CAN_SEND(令牌充足的,QPS小于限定速率)、MAY_BORROW(没有令牌但可借用，QPS大于限定速率，但小于最大速率)和CANT_SEND(没有令牌不可借用,QPS达到最大速率)，默认状态为CAN_SEND；
所述租借定时器表示租借令牌失败时，多久重新发起租借请求，默认定时器为60秒。
S2、根据API所在节点的优先级和最大请求数，配置服务的限流策略；
所述限流策略包含优先级、限定速率和最大速率等参数；
所述服务的最大速率需要小于API网关自身的QPS；
所述服务的最大速率为所述API所在节点的最大QPS。
S3、API网关接收客户端的访问请求，获取所有服务的QPS，并根据路由和服务将访问请求转发到对应API所在的节点，所有服务的实时QPS之和小于API网关自身的QPS。
S4、当某个服务的QPS达到限定速率时，所述服务尝试向API网关申请租借其他低优先级服务的令牌；
若所述服务租借令牌成功，则所述服务可以继续接收客户端发起的访问请求；
若所述服务租借令牌不成功，则API网关会对所述服务进行限流。
S5、若所述服务租借令牌成功后，QPS继续增长到最大速率，API网关将会对所述服务进行限流。
S6、若所述服务租借令牌不成功，API网关将会对所述服务进行限流，同时所述服务会触发租借定时器，定时去发起租借请求。
S7、若所述服务的QPS低于限定速率，所述服务会归还租借的令牌。
需要说明的是，尽管在上述实施例及附图中以特定顺序描述了本发明方法的操作，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。
为了对上述基于API网关的高级流控实现方法进行更为清楚的解释，下面结合一个具体的实施例来进行说明，然而值得注意的是该实施例仅是为了更好地说明本发明，并不构成对本发明不当的限定。
图2是本发明一实施例的基于API网关的高级流控实现架构图。如图2所示，假设有三个微服务需要网关进行代理，所述微服务分别部署在节点1、节点2和节点3上面；其中微服务1对外提供API1接口，微服务2对外提供API2接口，微服务3对外提供API3接口。API网关最大的QPS是10k，微服务1的最大QPS是7k，微服务2的最大QPS是6k，微服务3的最大QPS是8k。微服务1的优先级高于微服务2的优先级，微服务2的优先级高于微服务3的优先级；优先级字段越小，表示优先级越高。
实现步骤如下：
1、在API网关上分别配置三个微服务的路由和服务，其中路由1和服务1对应节点1，路由2和服务2对应节点2，路由3和服务3对应节点3；
2、分别在服务1、服务2和服务3上面配置限流策略，如下表1：
表1
服务名称 限定速率(请求次数/s) 最大速率(请求次数/s) 优先级
服务1 5k 7k 0
服务2 4k 6k 1
服务3 6k 8k 2
3、API网关开始接收客户端访问请求：
实现场景1：服务2的客户端达到限定速率
本场景初始时服务2的QPS达到4k，此时服务1的QPS是2k，服务3的QPS是4k，三个服务当前的状态均是CAN_SEND。
1、服务2的QPS达到其限定速率，API网关将服务2的状态变更为MAY_BORROW；
2、服务2状态变更为MAY_BORROW后，开始请求租借令牌；
3、API网关收到租借请求后，判断出当前所有服务的QPS达到API网关最大的QPS，故直接返回租借失败；
4、服务2收到租借失败之后，API网关开始限制服务2的访问请求；
5、租借定时器到期之后，服务2继续发起租借请求，若此时服务3的QPS为3k，API网关开始向服务3发起租借请求；
6、服务3收到租借请求之后，将可租借令牌数量3k回复API网关，所述可租借令牌数量为服务3的限定速率去掉当前QPS之后的值；
7、API网关收到服务3的回复，同时根据API网关最大的QPS和目前所有服务的QPS总和，计算出可租借数量为1k；
8、服务2租借到1k的令牌之后，关闭租借定时器，同时继续接收客户端的访问请求；
9、当服务2的QPS降到4k以下之后，所述服务2将令牌归还给服务3，同时状态变更为CAN_SEND；
实现场景2：服务3的客户端达到限定速率
本场景初始时服务1的QPS达到1k，此时服务2的QPS是1k，服务3的QPS是6k，三个服务当前的状态均是CAN_SEND。
1、服务3的QPS达到其限定速率，API网关将服务3的状态变更为MAY_BORROW；
2、服务3状态变更为MAY_BORROW后，开始请求租借令牌；
3、API网关收到租借请求后，判断出不存在比服务3优先级低的服务，故直接返回租借失败；
4、API网关对服务3进行限流；
实现场景3：服务1的客户端达到最大速率
本场景初始时服务1的QPS达到5k，此时服务2的QPS是1k，服务3的QPS是1k，三个服务当前的状态均是CAN_SEND。
1、服务1的QPS达到其限定速率，API网关将服务1的状态变更为MAY_BORROW；
2、服务1状态变更为MAY_BORROW后，开始请求租借令牌；
3、API网关收到租借请求后，判断出服务2和服务3均可租借，由于服务3的优先级更低，所述API网关开始向服务3发起租借请求；
4、服务3收到租借请求之后，将可租借令牌数量5k回复API网关；
5、API网关收到服务3的回复，同时根据API网关最大的QPS和目前所有服务的QPS总和，计算出可租借数量为3k；
6、服务1的最大速率为7k，故只租借2k令牌，之后继续接收客户端的访问请求；
7、服务1的QPS达到7k，API网关将服务1的状态变更为CANT_SEND，同时对服务1开始限流；
8、当服务1的QPS小于7k时，状态变更为MAY_BORROW；
9、当服务1的QPS小于5k时，状态变更为CAN_SEND，且归还令牌。
本发明提出的基于API网关的高级流控实现方法，可以动态分配API网关的QPS，减少了API网关中的网络资源浪费，提高了网络资源利用率；对API进行差异化管理，保证了高优先级服务的可靠性。
虽然已经参考若干具体实施方式描述了本发明的精神和原理，但是应该理解，本发明并不限于所公开的具体实施方式，对各方面的划分也不意味着这些方面中的特征不能组合以进行受益，这种划分仅是为了表述的方便。本发明旨在涵盖所附权利要求的精神和范围内所包含的各种修改和等同布置。
对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (7)

1.一种基于API网关的高级流控实现方法，其特征在于，该方法包括：
针对API网关的服务配置限流策略；
所述API网关接收客户端的访问请求，获取所有服务的QPS；
当某个服务的QPS达到限定速率时，所述服务尝试向API网关申请租借其他低优先级服务的令牌；API网关收到低优先级服务的可租借令牌数量，根据API网关最大的QPS和目前所有服务的QPS总和，计算出可租借令牌数量；再根据该服务的最大速率，得出最终租借令牌数量；
API网关接收客户端的访问请求，并根据路由和服务将访问请求转发到对应API所在的节点，所有服务的实时QPS之和小于API网关自身的QPS；
若所述服务租借令牌成功后，所述服务的QPS继续增长到最大速率时，API网关将对所述服务进行限流；
若所述服务租借令牌不成功，API网关将对所述服务进行限流；
若所述服务的QPS低于限定速率时，所述服务将归还租借的令牌。
2.根据权利要求1所述的基于API网关的高级流控实现方法，其特征在于，根据API和其所在节点的信息，管理员在API网关上配置路由和服务，并将路由、服务和节点进行关联。
3.根据权利要求2所述的基于API网关的高级流控实现方法，其特征在于，所述路由是API网关请求的入口，定义了客户端的访问请求和服务之间的匹配规则；
所述服务用来定义API接口所在的节点。
4.根据权利要求1所述的基于API网关的高级流控实现方法，其特征在于，根据API所在节点的优先级和最大请求数，配置服务的限流策略。
5.根据权利要求4所述的基于API网关的高级流控实现方法，其特征在于，所述服务的最大速率需要小于API网关自身的QPS；
所述服务的最大速率为所述API所在节点的最大QPS。
6.根据权利要求1所述的基于API网关的高级流控实现方法，其特征在于，若所述服务租借令牌成功，则所述服务继续接收客户端发起的访问请求。
7.根据权利要求1所述的基于API网关的高级流控实现方法，其特征在于，若所述服务租借令牌不成功，所述服务会触发租借定时器，定时去发起租借请求。
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