原创

微服务中的几种限流方式

1、令牌桶
令牌桶算法是网络流量整形(Traffic Shaping)和速率限制(Rate Limiting)中最常使用的一种算法。典型情况下,令牌桶算法用来控制发送到网络上的数据的数目,并允许突发数据的发送。

令牌桶是一个存放固定容量令牌(token)的桶,按照固定速率往桶里添加令牌; 令牌桶算法实际上由三部分组成:两个流和一个桶,分别是令牌流、数据流和令牌桶。

令牌流与令牌桶
系统会以一定的速度生成令牌,并将其放置到令牌桶中,可以将令牌桶想象成一个缓冲区(可以用队列这种数据结构来实现),当缓冲区填满的时候,新生成的令牌会被扔掉。这里有两个变量很重要:
第一个是生成令牌的速度,一般称为 rate 。比如,我们设定 rate = 2 ,即每秒钟生成 2 个令牌,也就是每 1/2 秒生成一个令牌;
第二个是令牌桶的大小,一般称为 burst 。比如,我们设定 burst = 10 ,即令牌桶最大只能容纳 10 个令牌。

数据流
数据流是真正的进入系统的流量,对于http接口来说,如果平均每秒钟会调用2次,则认为速率为 2次/s。

2、漏桶
漏桶算法思路是,不断的往桶里面注水,无论注水的速度是大还是小,水都是按固定的速率往外漏水;如果桶满了,水会溢出;
桶本身具有一个恒定的速率往下漏水,而上方时快时慢的会有水进入桶内。当桶还未满时,上方的水可以加入。一旦水满,上方的水就无法加入。桶满正是算法中的一个关键的触发条件(即流量异常判断成立的条件)。而此条件下如何处理上方流下来的水,有两种方式。
在桶满水之后,常见的两种处理方式为:
1)暂时拦截住上方水的向下流动,等待桶中的一部分水漏走后,再放行上方水。
2)溢出的上方水直接抛弃。

特点
漏水的速率是固定的
即使存在注水burst(突然注水量变大)的情况,漏水的速率也是固定的

3、计数器
这个最简单,比如用Redis做计数器
计数器算法是使用计数器在周期内累加访问次数,当达到设定的限流值时,触发限流策略。下一个周期开始时,进行清零,重新计数。此算法在单机还是分布式环境下实现都非常简单,使用redis的incr原子自增性和线程安全即可轻松实现。

4、滑动窗口
滑动窗口协议是传输层进行流控的一种措施,接收方通过通告发送方自己的窗口大小,从而控制发送方的发送速度,从而达到防止发送方发送速度过快而导致自己被淹没的目的。
简单解释下,发送和接受方都会维护一个数据帧的序列,这个序列被称作窗口。发送方的窗口大小由接受方确定,目的在于控制发送速度,以免接受方的缓存不够大,而导致溢出,同时控制流量也可以避免网络拥塞。下面图中的4,5,6号数据帧已经被发送出去,但是未收到关联的ACK,7,8,9帧则是等待发送。可以看出发送端的窗口大小为6,这是由接受端告知的。此时如果发送端收到4号ACK,则窗口的左边缘向右收缩,窗口的右边缘则向右扩展,此时窗口就向前“滑动了”,即数据帧10也可以被发送。

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