Sentinel  一、计数器(固定窗口)算法 二、滑动窗口算法 三、漏桶限流算法 四、令牌桶限流算法 参考文献

在指定周期内累加访问次数,当访问次数达到设定的阈值时,触发限流策略,当进入下一个时间周期时进行访问次数的清零

 
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 一、计数器(固定窗口)算法
二、滑动窗口算法
三、漏桶限流算法
四、令牌桶限流算法
参考文献
 

限定每一分钟能够处理的总的请求数为100,在第一个一分钟内,一共请求了60次。接着到第二个一分钟,counter又从0开始计数,在一分半钟时,已经达到了最大限流的阈值,这个时候后续的所有请求都会被拒绝。这种算法可以用在短信发送的频次限制上,比如限制同一个用户一分钟之内触发短信发送的次数。

存在的问题:临界问题

这种算法存在一个临界问题,这种算法针对的是固定周期的累加访问次数,但是如果服务器需要做到的是限制每个一分钟内的访问量,这种算法显然就不适用了,因为计数器算法无法限制每隔一段时间内的访问量均不超过阈值。

 
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二、滑动窗口算法
三、漏桶限流算法
四、令牌桶限流算法
参考文献
 

在第一分钟的0:58和第二分钟的1:02这个时间段内,分别出现了100个请求,整体来看就会出现4秒内总的请求量达到200,超出了设置的阈值。

二、滑动窗口算法

滑动窗口算法是将时间周期分为N个小周期(窗口),分别记录每个小周期内访问次数,然后根据时间将窗口往前滑动并删除过期的小时间窗口。最终只需要统计滑动窗口范围内的所有小时间窗口总的计数即可

 
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二、滑动窗口算法
三、漏桶限流算法
四、令牌桶限流算法
参考文献

将一分钟拆分为4个小时间窗口,每个小时间窗口最多能够处理25个请求。并且通过虚线框表示滑动窗口的大小(当前窗口的大小是2,也就是在这个窗口内最多能够处理50个请求)。同时滑动窗口会随着时间往前移动,比如前面15s结束之后,窗口会滑动到15s~45s这个范围,然后在新的窗口中重新统计数据。

由此可见,当滑动窗口的格子划分的越多,那么滑动窗口的滚动就越平滑,限流的统计就会越精确。此算法可以很好的解决固定窗口算法的临界问题


三、漏桶限流算法

漏桶限流算法的主要作用是控制数据注入网络的速度,平滑网络上的突发流量

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二、滑动窗口算法
三、漏桶限流算法
四、令牌桶限流算法
参考文献
 

在漏桶算法内部同样维护一个容器,这个容器会以恒定速度出水,不管上面的水流速度多快,漏桶水滴的流出速度始终保持不变。访问请求到达时直接放入漏桶,如当前容量已达到上限(限流值),则进行丢弃(触发限流策略)。漏桶以固定的速率进行释放访问请求(即请求通过),直到漏桶为空。实际上消息中间件就使用了漏桶限流的思想,不管生产者的请求量有多大,消息的处理能力取决于消费者

限流场景

在漏桶限流算法中,存在以下几种可能的情况:

• 请求速度大于漏桶流出水滴的速度:也就是请求数超出当前服务所能处理的极限,将会触发限流策略。

• 请求速度小于或者等于漏桶流出水滴的速度,也就是服务端的处理能力正好满足客户端的请求量,将正常执行。

漏桶限流算法和令牌桶限流算法的实现原理相差不大,最大的区别是漏桶无法处理短时间内的突发流量,漏桶限流算法是一种恒定速度的限流算法。

 

四、令牌桶限流算法

令牌桶是网络流量整形(Traffic Shaping)和速率限制(Rate Limiting)中最常使用的一种算法。对于每一个请求,都需要从令牌桶中获得一个令牌,如果没有获得令牌,则需要触发限流策略

 
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二、滑动窗口算法
三、漏桶限流算法
四、令牌桶限流算法
参考文献
 

系统会以一个恒定速度(r tokens/sec)往固定容量的令牌桶中放入令牌,如果此时有客户端请求过来,则需要先从令牌桶中拿到令牌以获得访问资格

令牌桶的另外一个好处是可以方便的改变速度. 一旦需要提高速率,则按需提高放入桶中的令牌的速率. 一般会定时(比如100毫秒)往桶中增加一定数量的令牌, 有些变种算法则实时的计算应该增加的令牌的数量

限流场景

假设令牌生成速度是每秒10个,也就等同于QPS=10,此时在请求获取令牌的时候,会存在三种情况:

• 请求速度大于令牌生成速度:那么令牌会很快被取完,后续再进来的请求会被限流。

• 请求速度等于令牌生成速度:此时流量处于平稳状态。

• 请求速度小于令牌生成速度:说明此时系统的并发数并不高,请求能被正常处理。

由于令牌桶有固定的大小,当请求速度小于令牌生成速度时,令牌桶会被填满。所以令牌桶能够处理突发流量,也就是在短时间内新增的流量系统能够正常处理,这是令牌桶的特性。

 

参考文献

作者:乙腾
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来源:简书
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