限流模式-Guava的RateLimiter

目前有几种常见的限流方式:
1、通过限制单位时间段内调用量来限流
2、通过限制系统的并发调用程度来限流
3、使用漏桶(Leaky Bucket)算法来进行限流

4、使用令牌桶(Token Bucket)算法来进行限流

具体我们看下第三种和第四中算法,也是我们目前看到的最常见的限流算法
漏桶(Leaky Bucket)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(接口有响应速率),当水流入速度过大会直接溢出(访问频率超过接口响应速率),然后就拒绝请求,可以看出漏桶算法能强行限制数据的传输速率

漏桶算法其实是悲观的,因为它严格限制了系统的吞吐量,从某种角度上来说,它的效果和并发量限流很类似。漏桶算法也可以用于大多数场景,但由于它对服务吞吐量有着严格固定的限制,如果在某个大的服务网络中只对某些服务进行漏桶算法限流,这些服务可能会成为瓶颈。其实对于可扩展的大型服务网络,上游的服务压力可以经过多重下游服务进行扩散,过多的漏桶限流似乎意义不大。

令牌桶算法(Token Bucket)和 Leaky Bucket 效果一样但方向相反的算法,更加容易理解.随着时间流逝,系统会按恒定1/QPS时间间隔(如果QPS=100,则间隔是10ms)往桶里加入Token(想象和漏洞漏水相反,有个水龙头在不断的加水),如果桶已经满了就不再加了.新请求来临时,会各自拿走一个Token,如果没有Token可拿了就阻塞或者拒绝服务.

ratelimiter的简介:Google开源工具包Guava提供了限流工具类RateLimiter,该类基于令牌桶算法(Token Bucket)来完成限流,非常易于使用.RateLimiter经常用于限制对一些物理资源或者逻辑资源的访问速率.它支持两种获取permits接口,一种是如果拿不到立刻返回false,一种会阻塞等待一段时间看能不能拿到.RateLimiter和Java中的信号量(java.util.concurrent.Semaphore)类似,Semaphore通常用于限制并发量.

<think>嗯,用户想比较Guava RateLimiter的SmoothBursty和SmoothWarmingUp模式的差异。我需要先回忆一下这两个模式的特点。 首先,SmoothBursty我记得是平滑突发限流模式,它允许一定程度的突发请求。比如,当系统空闲时,累积的令牌可以一次性被使用。这可能适合需要处理突发流量的场景,比如网络请求的突发高峰。但用户可能需要注意,如果突发过大,后端服务可能会压力陡增。 然后是SmoothWarmingUp,这个模式带有预热机制。系统启动时不是立即达到最高速率,而是逐渐增加,直到达到稳定速率。这样可以避免冷启动时对服务造成过大压力。比如,数据库连接池启动时,预热可以防止瞬间建立大量连接导致资源耗尽。这个模式可能适用于需要平稳启动的场景,或者资源需要时间初始化的系统。 接下来需要比较两者的差异。比如,令牌生成方式,突发处理,适用场景,内部实现机制。SmoothBursty使用固定速率生成令牌,允许突发;而SmoothWarmingUp在预热阶段速率逐渐增加,令牌生成速率随时间变化。使用场景方面,SmoothBursty适合允许突发的API限流,SmoothWarmingUp适合需要预热的资源访问。 另外,用户可能想知道如何选择这两种模式,所以需要给出具体的用例。比如,突发流量适合SmoothBursty,冷启动需要预热则用SmoothWarmingUp。还要注意Guava RateLimiter是基于令牌桶算法,但两种模式在具体实现上有所不同,比如SmoothWarmingUp可能用了不同的算法来计算令牌间隔。 还要检查是否有相关的引用资料。用户提供的引用中提到接口的分类,可能和RateLimiter的设计模式相关,但不确定是否直接关联。可能不需要引用这些,但需要确认是否有其他资料支持。 最后,用户可能需要示例代码来区分两者,所以在回答中加入代码示例会更好。比如创建两种RateLimiter实例,说明参数的不同。同时,生成相关问题,帮助用户深入理解,比如性能差异,预热时间的影响,底层算法等。</think>### Guava RateLimiter 的 SmoothBursty 与 SmoothWarmingUp 对比 #### 1. **核心差异** - **SmoothBursty**(平滑突发模式): - **令牌生成**:以固定速率生成令牌,允许短时间内的突发流量(例如系统空闲时积累的令牌可一次性消耗)。 - **适用场景**:对流量突发容忍度高的场景(如 API 限流、简单任务调度)。 - **数学表示**:令牌生成速率满足 $R = \frac{permits}{seconds}$,突发量上限为 $maxBurstSeconds \times R$[^1]。 - **SmoothWarmingUp**(预热平滑模式): - **令牌生成**:启动时令牌生成速率从低到高逐步提升,避免冷启动时的资源过载。 - **适用场景**:需要渐进式增加负载的场景(如数据库连接池初始化、依赖服务预热)。 - **数学模型**:基于“令牌间隔”随预热时间变化的函数,例如使用类似梯形面积的热身曲线[^2]。 #### 2. **特性对比表** | 特性 | SmoothBursty | SmoothWarmingUp | |---------------------|-----------------------|-------------------------| | **突发流量支持** | ✔️(允许突发) | ❌(平滑过渡) | | **冷启动友好性** | ❌ | ✔️(避免初始过载) | | **令牌生成曲线** | 线性固定速率 | 非线性(预热阶段加速) | | **典型配置参数** | `permitsPerSecond` | `permitsPerSecond, warmupPeriod, unit` | #### 3. **代码示例** ```java // SmoothBursty 示例 RateLimiter burstyLimiter = RateLimiter.create(5.0); // 5 QPS // SmoothWarmingUp 示例 RateLimiter warmingLimiter = RateLimiter.create(5.0, 10, TimeUnit.SECONDS); // 5 QPS,10秒预热 ``` #### 4. **选择建议** - 使用 **SmoothBursty** 当: - 后端服务能快速响应突发请求 - 无需担心冷启动导致的过载(例如静态资源访问) - 使用 **SmoothWarmingUp** 当: - 依赖资源需要初始化时间(如线程池、数据库连接) - 需避免突发流量压垮系统(如微服务间调用) #### 5. **底层实现** - **SmoothBursty**:基于经典令牌桶算法,令牌累积公式为 $storedPermits = \min(maxPermits, storedPermits + (now - lastUpdateTime) \times stableInterval)$[^1]。 - **SmoothWarmingUp**:通过计算“预热间隔”调整令牌发放速率,例如间隔时间函数为 $interval = stableInterval + \frac{(warmupInterval - stableInterval) \times permits}{maxPermits}$。 ---
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