漏桶和令牌桶算法差别及适用场景

01/17 08:43
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漏桶算法与令牌桶算法在表面看起来类似,很容易将两者混淆。但事实上,这两者具有截然不同的特性,且为不同的目的而使用。漏桶算法与令牌桶算法的区别在于:l 漏桶算法能够强行限制数据的传输速率。l 令牌桶算法能够在限制数据的平均传输速率的同时还允许某种程度的突发传输。需要说明的是:在某些情况下,漏桶算法不能够有效地使用网络资源。因为漏桶的漏出速率是固定的,所以即使网络中没有发生拥塞,漏桶算法也不能使某一个单独的数据流达到端口速率。因此,漏桶算法对于存在突发特性的流量来说缺乏效率。而令牌桶算法则能够满足这些具有突发特性的流量。通常,漏桶算法与令牌桶算法结合起来为网络流量提供更高效的控制。

一、问题描述  

某天A君突然发现自己的接口请求量突然涨到之前的10倍,没多久该接口几乎不可使用,并引发连锁反应导致整个系统崩溃。如何应对这种情况呢?生活给了我们答案:比如老式电闸都安装了保险丝,一旦有人使用超大功率的设备,保险丝就会烧断以保护各个电器不被强电流给烧坏。同理我们的接口也需要安装上“保险丝”,以防止非预期的请求对系统压力过大而引起的系统瘫痪,当流量过大时,可以采取拒绝或者引流等机制。 

二、常用的限流算法

      常用的限流算法有两种:漏桶算法和令牌桶算法。

      漏桶算法思路很简单,水(请求)先进入到漏桶里,漏桶以一定的速度出水,当水流入速度过大会直接溢出,可以看出漏桶算法能强行限制数据的传输速率。


图1 漏桶算法示意图

      对于很多应用场景来说,除了要求能够限制数据的平均传输速率外,还要求允许某种程度的突发传输。这时候漏桶算法可能就不合适了,令牌桶算法更为适合。如图2所示,令牌桶算法的原理是系统会以一个恒定的速度往桶里放入令牌,而如果请求需要被处理,则需要先从桶里获取一个令牌,当桶里没有令牌可取时,则拒绝服务。

图2 令牌桶算法示意图

 

并不能说明令牌桶一定比漏洞好,她们使用场景不一样。令牌桶可以用来保护自己,主要用来对调用者频率进行限流,为的是让自己不被打垮。所以如果自己本身有处理能力的时候,如果流量突发(实际消费能力强于配置的流量限制),那么实际处理速率可以超过配置的限制。而漏桶算法,这是用来保护他人,也就是保护他所调用的系统。主要场景是,当调用的第三方系统本身没有保护机制,或者有流量限制的时候,我们的调用速度不能超过他的限制,由于我们不能更改第三方系统,所以只有在主调方控制。这个时候,即使流量突发,也必须舍弃。因为消费能力是第三方决定的。

总结起来:如果要让自己的系统不被打垮,用令牌桶。如果保证被别人的系统不被打垮,用漏桶算法。

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