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限流算法:令牌桶,漏桶

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。令牌桶算法的描述如下:

  • 假设限制2r/s,则按照500毫秒的固定速率往桶中添加令牌;

  • 桶中最多存放b个令牌,当桶满时,新添加的令牌被丢弃或拒绝;

  • 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,接着数据包被发送到网络上;

  • 如果桶中的令牌不足n个,则不会删除令牌,且该数据包将被限流(要么丢弃,要么缓冲区等待)。



漏桶算法

漏桶作为计量工具(The Leaky Bucket Algorithm as a Meter)时,可以用于流量整形(Traffic Shaping)和流量控制(TrafficPolicing),漏桶算法的描述如下:

  • 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,则不需流出水滴;

  • 可以以任意速率流入水滴到漏桶;

  • 如果流入水滴超出了桶的容量,则流入的水滴溢出了(被丢弃),而漏桶容量是不变的。


令牌桶和漏桶对比:

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;

两个算法实现可以一样,但是方向是相反的,对于相同的参数得到的限流效果是一样的。


【资料】《亿级流量网站架构核心技术》

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