系统限流实践 - 理论篇

本文是根据开涛的博客 聊聊高并发系统之限流特技-1 整理而成,自学笔记

目录

1.系统限流实践 - 理论篇
2.系统限流实践 - 应用限流
3.系统限流实践 - 分布式限流
4.系统限流实践 - 接入层限流(上)
5.系统限流实践 - 接入层限流(下*完结)

开篇

在开发高并发系统的时候,有三种方法来保护我们的系统

  • 缓存
    缓存的目的是为了提升系统访问量,增大系统处理的容量
  • 降级
    降级是当服务出问题或者影响到核心流程的性能,暂时屏蔽掉服务,保证核心服务的正常
  • 限流
    限流是为了限制某些不能用缓存和降级来解决的场景,例如稀缺资源(秒杀、抢购)、写服务(评论、下单)、频繁的复杂查询(评论的最后几页),因此需要一种手段来限制这些场景的并发/请求量,即限流

限流的手段

  • 应用级限流
  • 分布式限流
  • 接入层限流

限流算法

令牌桶算法

令牌桶算法是一个存放固定容量令牌的桶,按照固定速率往桶里添加令牌

  • 假设限制速率为2r/s,则按照500毫秒的速率往令牌桶添加令牌
  • 令牌桶最多存放b个令牌,当桶满的时候,新的令牌会被抛弃或拒绝
  • 当一个n个字节大小的数据包到达,将从桶中删除n个令牌,接着发送数据包到网络上
  • 如果桶中的流量不足n个,则不会删除令牌,该数据将被限流(要么丢弃,要么缓存)
    令牌桶

    漏桶算法

    漏桶算法是网络世界中流量整形(Traffic Shaping)或速率限制(Rate Limiting)时经常使用的一种算法
  • 一个固定容量的漏桶,按照常量固定速率流出水滴
  • 如果桶是空的,则不需要流出水滴
  • 可以以任意速率流入水滴到漏桶
  • 如果流出水滴超出了桶的容量,则流入的水滴溢出(被丢弃),则漏桶的容量是不变的
    漏桶

    令牌桶与漏桶算法的对比

  • 令牌桶是按照固定速率往桶中添加令牌,请求是否被处理需要看桶中令牌是否足够,当令牌数减为零时则拒绝新的请求
  • 漏桶则是按照常量固定速率流出请求,流入请求速率任意,当流入的请求数累积到漏桶容量时,则新流入的请求被拒绝
  • 令牌桶限制的是平均流入速率(允许突发请求,只要有令牌就可以处理,支持一次拿3个令牌,4个令牌),并允许一定程度突发流量
  • 漏桶限制的是常量流出速率(即流出速率是一个固定常量值,比如都是1的速率流出,而不能一次是1,下次又是2),从而平滑突发流入速率
  • 令牌桶允许一定程度的突发,而漏桶主要目的是平滑流入速率

总结

开篇介绍了限流的一些基本知识,接下来会学习怎样对系统进行限流。

参考资料:

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文章目录
  1. 1. 目录
  2. 2. 开篇
  3. 3. 限流的手段
  4. 4. 限流算法
    1. 4.1. 令牌桶算法
    2. 4.2. 漏桶算法
    3. 4.3. 令牌桶与漏桶算法的对比
  5. 5. 总结
  6. 6. 参考资料:
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