Plato 组件介绍

一句话概括，pid 限流基于实例的 CPU 使用率，通过拒绝一定比例的流量，将实例的 CPU 使用率阈值稳定在设定的阈值上。

PID 算法

解决目标：传统的线性调节算法简单粗暴，单纯按照CPU上涨的幅度，线性地调节拒绝流量比例。但是这种算法在模型上得不到很少的最终收敛效果，最终呈现出CPU持续震荡，收敛缓慢的结果。 使用PID算法，加入了积分和微分控制，从不同角度多层次调节输入，使得调节更快的收敛，在实际验证中效果更好。

参数	解释	用途
KP	目标值减去当前值的系数	用来从宏观上控制拒绝比例上调还是下降
KI	历史误差的总和(积分)的系数	也称为稳态误差系数，加上历史误差，防止系统在阈值附近不断的震荡，维持系统稳定
KD	误差在当前的时刻的导数(微分)的系数	为了能够让系统对于突增情况更快的作出反应

防止误限

解决目标：使用 z-score 过滤异常点，防止因为CPU尖刺导致瞬时限流

使用方式

Gin 服务直接接入

import "github.com/totalstove/pid_limits/application/adaptive"

func main(){
    ...
    r.Use(adaptive.PlatoMiddlewareGinDefault(0.8))
    ...
}

原生 limiter 接入

import "github.com/totalstove/pid_limits/application/adaptive/limiting"

r :=  new_route_function() // 通过其他框架初始化得到的 route 实例

limit := limiting.NewPidLimitingHttpDefault(0.8)
r.Use(func(c context.Context, ctx *app.RequestContext) {
    if limit.Limit() {  // 每次处理请求之前，判断下基于 pid 组件是否需要限流
        ctx.AbortWithStatus(510)
        return
    }
    ctx.Next(c)
})

高级用法

除非特别了解，否则不建议使用高级配置

自定义pid 参数

使用者可以根据需要，自定义参数。

import "github.com/totalstove/pid_limits/application/adaptive"

func main(){
    ...
    r.Use(adaptive.PlatoMiddlewareGin(kp, ki, kd, 0.8))
    ...
}

动态调整限流参数

在业务运行过程中，需要动态调整限流阈值，例如，通过动态下发配置，完成限流阈值的调节

import (
    "github.com/totalstove/pid_limits/application/adaptive"
    "github.com/totalstove/pid_limits/application/adaptive/config"
)
func main(){
    ...
    r.Use(adaptive.PlatoMiddlewareGinDefault(0.8, config.WithDynamicPoint(func()float64{
      var threshold float64
      // 通过动态下发配置，或者其他方式，定义 threshold
      return threshold
    })))
    ...
}

调整限流敏感度

为了避免误限，PID内部默认 限流阈值 +- 0.1 的浮动。例如， 当限流阈值定义为 0.7：

• 内部 cpu monitor 检测到 cpu 使用率达到 0.8 会触发 PID 限流功能，将CPU 使用率限制到 0.7
• 在 cpu monitor 检测到 cpu 使用率低于 0.6 之后，关闭 PID 限流 上下水位可以理解为限流的触发机制，这个水位越小，敏感度越高，但是误限的概率会增大，默认为 0.1 是当前看似较好的解法。

误限是一直存在的问题，系统运行过程中，会有 GC 事件，对于 混布的服务，会有 quota 被抢占的问题，这些都会导致 CPU 使用率升高。虽然 cpu monitor 中，已经加入了 zscore 算法过滤尖刺，但为了能够尽可能的避免误限，还是加入了上下水位触发限流机制。

import (
    "github.com/totalstove/pid_limits/application/adaptive"
    "github.com/totalstove/pid_limits/application/adaptive/config"
)
func main(){
    ...
    r.Use(adaptive.PlatoMiddlewareGinDefault(0.8, config.WithDrift(0.1)))
    ...
}

效果测试

通过 原生 limiter 接入 之后，对目标实例持续增加QPS发压 （设定CPU利用率 0.8）

通过拒绝一定的请求，实例的CPU稳定在 80% ~ 85% 之间

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