高并发架构设计三大利器:缓存、限流和降级问题之滑动窗口算法的原理是什么

简介: 高并发架构设计三大利器:缓存、限流和降级问题之滑动窗口算法的原理是什么

问题一:固定窗口限流算法有哪些缺点?

固定窗口限流算法有哪些缺点?


参考回答:

固定窗口限流算法的缺点在于存在明显的临界问题。例如,在窗口边界附近可能会产生大量的请求被允许通过,从而导致突发流量。这是因为计数器在每个时间窗口结束时清零,不考虑窗口内请求的具体分布。https://ucc.alicdn.com/pic/developer-ecology/6ibaby6qg4ku4_8d163146b4b04afc887e55e2891d9075.png


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问题二:固定窗口限流算法的临界问题有没有什么简单的案例能够直白的了解呀?

固定窗口限流算法的临界问题有没有什么简单的案例能够直白的了解呀?


参考回答:

假设限流阀值为5个请求,单位时间窗口是1秒。如果在0.8秒到1秒之间和1秒到1.2秒之间分别并发5个请求,虽然每个时间段内都没有超过阀值,但如果考虑0.8秒到1.2秒整个时间段,则并发数高达10个,这已经超过了单位时间1秒内不超过5个请求的限流定义。这就是固定窗口限流算法的临界问题。


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问题三:滑动窗口算法是什么,它的主要目的是什么?

滑动窗口算法是什么,它的主要目的是什么?


参考回答:

滑动窗口算法是为了解决固定窗口算法的临界突变问题而引入的。它的主要目的是通过将单位时间周期拆分成若干粒度更细的子窗口,每个子窗口独立统计请求次数,并根据时间滑动删除过期的小周期,从而更平滑地限制单位时间内的请求量,提高限流的精确性。


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问题四:滑动窗口算法的原理是什么?

滑动窗口算法的原理是什么?


参考回答:

滑动窗口算法的原理是将单位时间周期分为n个小周期,分别记录每个小周期内接口的访问次数,并根据时间滑动删除过期的小周期。当新的请求到来时,会检查当前小周期的请求次数是否超过限制,如果未超过则允许请求,否则拒绝请求。随着时间的推移,滑动窗口会向右滑动,不断更新小周期的请求次数。https://ucc.alicdn.com/pic/developer-ecology/6ibaby6qg4ku4_50ad8430a23f4750bfacca807632fdaf.png


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问题五:滑动窗口算法如何实现?

滑动窗口算法如何实现?


参考回答:

滑动窗口算法的实现可以通过使用一个队列(Queue)来存储请求的时间戳。当新的请求到来时,先删除队列中过期的时间戳(即超过窗口持续时间的时间戳),然后判断当前队列中的时间戳数量是否小于窗口大小。如果小于窗口大小,则将当前时间戳加入队列并允许请求;如果已经达到或超过窗口大小,则拒绝请求。示例代码:

// ...(省略了部分代码) 
public synchronized boolean tryAcquire() { 
// ...(省略了部分代码,包括获取当前时间戳和删除过期时间戳) 
if (timestamps.size() < windowSize) { // 判断当前窗口内请求数是否小于窗口大小 
timestamps.offer(currentTime); // 将当前时间戳加入队列 
return true; // 获取请求成功 
} 
return false; // 超过窗口大小,无法获取请求 
} 
// ...(完整的SlidingWindowRateLimiter类定义)


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