漏桶算法与令牌桶算法

序言

此两种算法是服务降级的一种实现.

常用于限制我们的对外服务的QPS,即控制对外服务在单位时间内所能处理的请求数量.保护我们的服务不会被海量请求给崩盘cuiyaonan2000@163.com

漏桶算法

漏桶算法的主要思路为: 

1. 在nginx层与controller层加一层(即漏桶层),
2. 用于接收nginx收到的大批量的请求,接收的请求的速度是没有控制的,但是如果超过了漏桶层的最大容量则直接抛弃该请求.
3. 漏桶层将大批量的请求以特定的速度转发给controller层.(当然漏桶层可以放置在需要的任何位置cuiyaonan2000@163.com)

更直观的理解可以参考百度百科的截图如下:

java实现用例

package nan.yao.cui.others.aboutbuckets;

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

/**
 * @author 崔耀男
 * @des: TODO
 * @date 2021年6月22日 上午11:10:30
 * @package nan.yao.cui.others.aboutbuckets
 */
public class BucketTest {

    // 桶的容量
    private int capacity = 100;

    // 木桶剩余的水滴的量(初始化的时候的空的桶)
    private AtomicInteger water = new AtomicInteger(0);

    // 水滴的流出的速率,这个可以在 构造方法种设置,比如每秒10个请求.
    private int outRate;

    // 记录上次成功接收到请求的时间
    // 用于计算当前系统时间减去上次请求时间 乘以outrate 所处理的请求数.
    private long receivedTime;

    // 判断该controller是否能继续接收请求
    // true:表示可以处理该请求
    // false:表示不能处理该请求,漏桶已经满了
    public boolean acquire() {

	// 如果是空桶,则直接将
	if (water.get() == 0) {

	    receivedTime = System.currentTimeMillis();
	    water.addAndGet(1);
	    return true;

	}

	// 先计算下上成功接受到当前时间已经流出的记录数
	int outNum = ((int) ((System.currentTimeMillis() - receivedTime) / 1000)) * outRate;
	int waterLeft = water.get() - outNum;
	water.set(Math.max(0, waterLeft));
	// 重新更新leakTimeStamp
	// outNum是否大于0---cuiyaonan2000@163.com
	if (outNum > 0) {
	    receivedTime = System.currentTimeMillis();
	}

	// 尝试加水,并且水还未满
	if ((water.get()) < capacity) {
	    water.addAndGet(1);
	    return true;
	} else {
	    // 水满，拒绝加水
	    return false;
	}
    }

    public static void main(String[] args) {
	System.out.println((((System.currentTimeMillis() - 100) / 1000) * 2));
	System.out.println(System.currentTimeMillis() - 100);
	System.out.println((System.currentTimeMillis() - 100) / 1000);

    }

}

令牌桶算法

令牌桶的算法中心逻辑是: 

1. 以恒定的速度向令牌桶种添加令牌.当令牌桶满时则放弃向令牌桶中添加令牌
2. 请求到达controller层时,需要去令牌桶中获取令牌,如果存在令牌,则继续执行,不存在这放弃这次请求cuiyaonan2000@163.com

更直观的流程图参考百度:

java实现用例

package nan.yao.cui.others.aboutbuckets;

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

/**
 * @author 崔耀男
 * @des: TODO
 * @date 2021年6月22日 上午11:14:29
 * @package nan.yao.cui.others.aboutbuckets
 */
public class TokenBucketTest {
    
    // 令牌桶的容量----同时表示该controller的同一时间的并发量
    private int capacity = 10;

    // 令牌桶
    private AtomicInteger tokenBucket = new AtomicInteger(0);

    // 每秒钟产生的令牌数量
    private int tokenNum;

    public void doWhile() throws InterruptedException {
	// 多少毫秒产生一个令牌
	int forNum = 1000 / tokenNum;
	while (true) {
	    tokenBucket.set(0);
	    while (forNum < 1000) {
		Thread.sleep(forNum);
		forNum += forNum;
		tokenBucket.getAndAdd(1);
	    }
	}
    }

    public synchronized boolean getToken() {
	if (tokenBucket.get()