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3分鐘視頻看懂令牌桶算法

novo / 3224人閱讀

摘要：視頻介紹令牌桶，分析令牌桶原理和代碼實(shí)現(xiàn)你好，我是好剛，這一講我們來(lái)了解令牌桶。總結(jié)下令牌桶算法的特點(diǎn)，令牌桶即可以控制進(jìn)入系統(tǒng)的請(qǐng)求請(qǐng)求量，同時(shí)允許突發(fā)流量。

視頻介紹令牌桶，分析令牌桶原理和代碼實(shí)現(xiàn)

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你好，我是好剛，這一講我們來(lái)了解令牌桶（Token Bucket）。

先想象有一個(gè)木桶，系統(tǒng)按照固定速率，例如10ms 每次，往桶里加入Token，如果桶已經(jīng)滿了就不再添加。新請(qǐng)求來(lái)臨時(shí)，會(huì)各自拿走一個(gè)Token，如果沒(méi)有Token 就拒絕服務(wù)。這里如果一段時(shí)間沒(méi)有請(qǐng)求時(shí)，桶內(nèi)就會(huì)積累一些token，下次一旦有突發(fā)流量，只要token 足夠，也能一次處理。

總結(jié)下令牌桶算法的特點(diǎn)，令牌桶即可以控制進(jìn)入系統(tǒng)的請(qǐng)求請(qǐng)求量，同時(shí)允許突發(fā)流量。

在秒殺活動(dòng)中，用戶的請(qǐng)求速率是不固定的，這里我們假定為10r/s，令牌按照5個(gè)每秒的速率放入令牌桶，桶中最多存放20個(gè)令牌，那系統(tǒng)就只會(huì)允許持續(xù)的每秒處理5 個(gè)請(qǐng)求，或者每隔4 秒，等桶中20 個(gè)令牌攢滿后，一次處理20個(gè)請(qǐng)求的突發(fā)情況，保證系統(tǒng)穩(wěn)定性。

偽代碼實(shí)現(xiàn):

rate = 5.0; // unit: messages
per  = 8.0; // unit: seconds
allowance = rate; // unit: messages
last_check = now(); // floating-point, e.g. usec accuracy. Unit: seconds

when (message_received):
    current = now();
    time_passed = current - last_check;
    last_check = current;
    allowance += time_passed * (rate / per);
    
    if (allowance > rate):
        allowance = rate; // throttle
    
    if (allowance < 1.0):
        discard_message();
    else:
        forward_message();
        allowance -= 1.0;
令牌通算法PHP 實(shí)現(xiàn) 
//速度 桶大小 / 時(shí)間段
$rate = $maxRequests / $period;

$t_key = $keyTime($id); //最后一次獲取令牌時(shí)間
$a_key = $keyAllow($id); //已有令牌數(shù)

//判斷是否有最后一次獲取令牌記錄
if ($cache->exists($t_key)) {
    $c_time = time();
    //計(jì)算上一次獲取令牌到現(xiàn)在過(guò)去的時(shí)間
    $time_passed = $c_time - $cache->get($t_key);
    $cache->set($t_key, $c_time, $ttl);

    //獲取桶中令牌數(shù)
    $allow = $cache->get($a_key);
    $allow += $time_passed * $rate; //加上最后一次消費(fèi)令牌到現(xiàn)在期間增長(zhǎng)的令牌數(shù)

    //令牌數(shù)不能超過(guò)最大數(shù)
    if ($allow > $maxRequests) {
        $allow = $maxRequests;
    }

    //使用的令牌數(shù)不能超過(guò)最大限制
    if ($allow < $use) {
        $cache->set($a_key, $allow, $ttl);
        return 0;
    } else {
        //消費(fèi)令牌
        $cache->set($a_key, $allow - $use, $ttl);
        return (int) ceil($allow);
    }
} else {
    //記錄當(dāng)前時(shí)間為最后一次處理時(shí)間，用于下次使用
    $cache->set($t_key, time(), $ttl);
    //沒(méi)有令牌時(shí)按照最大令牌數(shù)處理
    $cache->set($a_key, $maxRequests - $use, $ttl);
    return $maxRequests;
}
參考資料

Token bucket wiki

PHP Rate Limiting Library With Token Bucket Algorithm

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