带你了解什么是限流

只有光头才能变强。

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之前在学习的时候也接触不到高并发/大流量这种东西,所以限流当然是没接触过的了。在看公司项目的时候,发现有用到限流(RateLimiter),顺带了解一波。

一、限流基础知识介绍

为啥要限流,相信就不用我多说了。

比如,我周末去饭店吃饭,但是人太多了,我只能去前台拿个号,等号码到我的时候才能进饭店吃饭。如果饭店没有限流怎么办?一到饭点,人都往里冲,而饭店又处理不了这么多人流,很容易就出事故(饭店塞满了人,无路可走。饭店的工作人员崩溃了,处理不过来)

回到代码世界上也是一样的,服务器能处理的请求数有限,如果请求量特别大,我们需要做限流(要么就让请求等待,要么就把请求给扔了)

限流

在代码世界上,限流有两种比较常见的算法:

令牌桶算法

漏桶算法

1.1 什么是漏桶算法

比如,现在我有一个桶子,绿色那块是我能装水的容量,如果超过我能装下的容量,再往桶子里边倒水,就会溢出来(限流):

桶子

我们目前可以知道的是:

桶子的容量是固定的(是图上绿色那块)

超出了桶子的容量就会溢出(要么等待,要么直接丢弃)

OK,现在我们在桶子里挖个洞,让水可以从洞子里边流出来:

挖了个洞,水从洞口流出来

桶子的洞口的大小是固定的,所以水从洞口流出来的速率也是固定的

所以总结下来算法所需的参数就两个:

桶子的容量

漏水的速率

漏桶算法有两种实现:

不允许突发流量的情况:如果进水的速率大于出水的速率,直接舍弃掉多余的水。比如,我的桶子容量能装100L,但我的桶子出水速率是10L/s。此时,如果现在有100L/s的水进来,我只让10L的水进到桶子,其余的都限流。(限定了请求的速度

允许一定的突发流量情况:我的桶子能装100L,如果现在我的桶子是空的,那么这100L的水都能进我的桶子。我以10L/s的速率将这些水流出,如果还有100L的水进来,只能限流了。

经过上面的分析我们就知道:

漏桶算法可以平滑网络上的突发流量(因为漏水的速率是固定的)

1.2 什么是令牌桶算法

现在我有另外一个桶子,这个桶子不用来装水,用来装令牌:

桶子装着令牌

令牌会一定的速率扔进桶子里边,比如我1秒扔10个令牌进桶子:

以一定的速率扔令牌进桶子

桶子能装令牌的个数有上限的,比如我的桶子最多只能装1000个令牌。

每个请求进来,就会去桶子拿一个令牌

比如这秒我有1001个请求,我就去桶子里边拿1001个令牌,此时可能会出现两种情况:

桶子里边没有1001个令牌,只有1000个,那没拿到令牌的请求只能被阻塞了(等待)

桶子里边有1001个令牌,所有请求都可以执行。

带你了解什么是限流

令牌桶算法支持网络上的突发流量

漏桶和令牌桶的区别:从上面的例子估计大家也能看出来了,漏桶只能以固定的速率去处理请求,而令牌桶可以以桶子最大的令牌数去处理请求

二、RateLimiter使用

RateLimiter是Guava的一个限流组件,我这边的系统就有用到这个限流组件,使用起来十分方便。

引入pom依赖:

<dependency> <groupId>com.google.guava</groupId> <artifactId>guava</artifactId> <version>20.0</version> </dependency>

RateLimiter它是基于令牌桶算法的,API非常简单,看以下的Demo:

public static void main(String[] args) { //线程池 ExecutorService exec = Executors.newCachedThreadPool(); //速率是每秒只有3个许可 final RateLimiter rateLimiter = RateLimiter.create(3.0); for (int i = 0; i < 100; i++) { final int no = i; Runnable runnable = new Runnable() { @Override public void run() { try { //获取许可 rateLimiter.acquire(); System.out.println("Accessing: " + no + ",time:" + new SimpleDateFormat("yy-MM-dd HH:mm:ss").format(new Date())); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } }; //执行线程 exec.execute(runnable); } //退出线程池 exec.shutdown(); }

我们可以从结果看出,每秒只能执行三个:

每秒执行三个

三、分布式限流

RateLimiter是一个单机的限流组件,如果是分布式应用的话,该怎么做?

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