四种常用限流算法、固定窗口限流算法、滑动窗口限流算法、漏桶限流算法和令牌桶限流算法_滑动窗口 固定窗口 漏桶 限流算法

什么是限流？

限流可以被视为服务降级的一种形式，其核心目标是通过控制输入和输出流量来保护系统。通常，一个系统的处理能力是可以预估的，为了确保系统的稳定运行，当流量达到预定的阈值时，必须采取措施限制进一步的流量。这些措施可能包括延迟请求的处理时间、直接拒绝请求，或者部分地拒绝请求等策略。

为什么要做限流？

限流是一种面对资源有限性或安全威胁时采取的防御措施，旨在自我保护。通过限流，系统能够使用有限的资源来最大化服务能力，确保在预期的流量范围内提供服务。

当流量超出这一范围时，系统会采取诸如拒绝服务、排队等待、服务降级等应对措施。在实际业务场景中，如限时秒杀活动、微博热搜等，用户流量可能会急剧增加。在这种情况下，后端服务的处理能力是有限的，如果无法妥善处理这些突发流量，后端服务可能会崩溃，进而导致整个系统的瘫痪。

此外，对于潜在的恶意流量，例如爬虫或DoS攻击，我们的服务必须以最大的恶意来防范可能的调用者行为。由于我们无法预知调用者将如何使用我们的服务，假设有调用者开启多个线程，全天候地进行密集调用，如果我们的服务没有适当的防护措施，那么服务的稳定性将受到严重威胁。因此，限流策略对于维护系统稳定性和防止恶意攻击至关重要。

四种常用限流算法

固定窗口限流算法：这种算法将时间分成固定的单位窗口，并在每个窗口期内限制请求的数量。如果窗口内的请求量未超过设定的阈值，则允许请求；否则，请求将被拒绝。每个窗口期结束后，计数器会重置。

（图源腾讯云）

这种算法简单直观，但在窗口切换时可能会出现突发流量。

（图源腾讯云）

滑动窗口限流算法：不同于固定窗口算法，滑动窗口算法将时间分为多个小周期，每个小周期都可以视为一个固定窗口。这样，即使在某一小周期内请求量超过了阈值，也可以在后续的小周期中补充处理这些请求，从而提供更平滑的限流效果。

（图源腾讯云）

下面这个图片更加容易理解

漏桶限流算法：漏桶算法通过控制数据流入网络的速度来防止网络拥塞。它使用一个“漏桶”来接收请求，桶内的水代表待处理的请求。水的流出速度是恒定的，而流入速度则是不确定的。当桶满时，新来的请求会被丢弃。

令牌桶限流算法：令牌桶算法也是用于限制单位时间内的请求数量。它以固定的速率向桶中添加令牌，请求需要消耗令牌才能被处理。如果桶中没有足够的令牌，请求将被限制或拒绝。

（图源腾讯云）