C 语言中的熔断与限流实现案例
在分布式系统中，为了保证系统的稳定性和可用性，熔断和限流是两种常见的保护机制。熔断（Circuit Breaker）用于防止系统因为过多的错误请求而崩溃，而限流（Rate Limiting）则用于控制请求的频率，防止系统过载。本文将围绕C语言，通过一个简单的案例来展示熔断和限流的实现。
1. 熔断实现
熔断器模式是一种软件设计模式，它允许在系统组件出现问题时暂时禁用该组件，以防止整个系统崩溃。在C中，我们可以使用`CancellationToken`来实现简单的熔断器。
1.1 熔断器类设计
我们定义一个`CircuitBreaker`类，它将包含以下属性和方法：
- `IsOpen`：表示熔断器是否打开。
- `ResetAfter`：熔断器打开后需要等待的时间。
- `OnSuccess`：熔断器成功执行后的回调。
- `OnFailure`：熔断器失败执行后的回调。
- `Execute`：执行操作的方法。
csharp
public class CircuitBreaker
{
private bool isOpen;
private TimeSpan resetAfter;
private Action onSuccess;
private Action onFailure;
public CircuitBreaker(TimeSpan resetAfter, Action onSuccess, Action onFailure)
{
this.isOpen = false;
this.resetAfter = resetAfter;
this.onSuccess = onSuccess;
this.onFailure = onFailure;
}
public void Execute()
{
if (isOpen)
{
throw new InvalidOperationException("Circuit is open.");
}
try
{
onSuccess?.Invoke();
}
catch (Exception ex)
{
isOpen = true;
onFailure?.Invoke(ex);
throw;
}
}
public void Reset()
{
isOpen = false;
}
}
1.2 使用熔断器
接下来，我们创建一个`CircuitBreaker`实例，并在需要的地方使用它。
csharp
public void PerformOperation()
{
var circuitBreaker = new CircuitBreaker(
resetAfter: TimeSpan.FromSeconds(30),
onSuccess: () => Console.WriteLine("Operation succeeded."),
onFailure: ex => Console.WriteLine($"Operation failed: {ex.Message}"));
circuitBreaker.Execute();
}
2. 限流实现
限流用于控制请求的频率，防止系统过载。在C中，我们可以使用`SemaphoreSlim`来实现限流。
2.1 限流器类设计
我们定义一个`RateLimiter`类，它将包含以下属性和方法：
- `MaxRequests`：允许的最大请求次数。
- `Interval`：请求间隔时间。
- `Semaphore`：用于控制并发访问的信号量。
csharp
public class RateLimiter
{
private readonly SemaphoreSlim semaphore;
private readonly int maxRequests;
private readonly TimeSpan interval;
public RateLimiter(int maxRequests, TimeSpan interval)
{
this.maxRequests = maxRequests;
this.interval = interval;
this.semaphore = new SemaphoreSlim(maxRequests, maxRequests);
}
public async Task WaitAsync()
{
await semaphore.WaitAsync();
try
{
await Task.Delay(interval);
}
finally
{
semaphore.Release();
}
}
}
2.2 使用限流器
创建一个`RateLimiter`实例，并在需要的地方使用它。
csharp
public async Task PerformOperationAsync()
{
var rateLimiter = new RateLimiter(maxRequests: 10, interval: TimeSpan.FromSeconds(1));
await rateLimiter.WaitAsync();
try
{
// Perform the operation here
Console.WriteLine("Operation performed.");
}
finally
{
// Release the semaphore
rateLimiter.WaitAsync().Wait();
}
}
3. 总结
本文通过C语言展示了熔断和限流的实现。熔断器用于防止系统因为过多的错误请求而崩溃，而限流则用于控制请求的频率，防止系统过载。在实际应用中，这两种机制可以结合使用，以提供更强大的系统保护。
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