分布式限流介绍

1、分布式限流的集中纬度

  时间 限流基于某段时间范围或者某个时间点,也就是我们常说的“时间窗口”,比如对每分钟、每秒钟的时间窗口做限定

  资源

  资源 基于可用资源的限制,不如设定最大访问次数,或最高可用连接数

  上面连个纬度结合起来看,限流就是在某个时间窗口对资源访问的限制,比如设定每秒最多100个访问请求。但在真正的场景里,不止设置一种限流规则,而是会设置多个限流规则共同作用,主要有的几种限流规则:

  

 

   QPS 和连接数量控制

    针对上图中的连接数和 QPS 限流来说,我们可以设定 IP 纬度的限流,也可以设置基于单个服务器的限流。在真实环境中通常会设置多个纬度的限流规则,比如设定同一个 IP 每秒访问频率小于10,连接数小于5,再设定每台机器QPS最高1000,连接数最大保持200。更进一步,我们可以把某个服务器组或整个机房的服务器当做一个整体,设置更high-hevel 的限流规则,这些所有限流规则都会共同作用于流量控制。

  传输速率

    对于“传输速率”大家都不会陌生,比如资源的下载速度。有的网站在这个方面的限流逻辑做的更细致,比如普通用户下载速度 100k/s,会员用户下载速度 10m/s,这背后就是基于用户组或者用户标签的限流逻辑。

  黑白名单

    黑白名单是各个大型企业应用里很常见的限流和放行手段,而且黑白名单往往是动态变化的。举个例子:如果某个 IP 在一段时间的访问次数过于频繁,被系统识别为机器人用户或流量攻击,那么这个 IP 就会被加入到黑名单,从而限制其对系统资源的访问,这就是我们俗称的“封IP”。

    我们平时见到的爬虫,一般都必须实现更换IP的功能,以防止加入黑名单。

    白名单就更好理解,相当于御赐金牌在身,可以自由穿梭于各种限流规则里,畅行无阻。

  分布式环境

    所谓的分布式限流,其实道理很简单。分布式区别于单机限流的场景,它把整个分布式环境中所有服务器当做一个整体来考量。比如说针对IP限流,我们限制了1个IP每秒最多10个访问,不管来自这个IP地址的请求落在了哪台机器上,只要是访问了集群中的服务节点,那么都会受到限制规则的制约。

    从上面的例子不难看出,我们必须将限流信息保存在一个“中心化”的组件上,这样它就可以获取到集群中所有机器的访问状态,目前有两个比较主流的限流方案:

    网关层限流 将限流规则应用在所有流量的入口处

    中间件限流 将限流信息存储在分布式环境中某个中间件里(比如redis),每个组件都可以从这里获取到当前时间的流量统计,从而决定是否放行还是拒绝。

2、分布式限流方案

  1、网关层限流

    在整个分布式系统中,如果有这么一个“一夫当关,万夫莫开”的角色,非网关层属。服务网关作为整个分布式链路中的第一道关卡,承接了所有的访问请求。

    网关层限流的架构考量

      漏斗是个好东西,不仅可以用来打香油,还可以应用在很多系统设计的领域,我们将系统流量的分布式层次抽象成一个简单的漏斗模型来看

      

 

       从上到下的路径依次是:

        1、用户流量从网关层转发到后台服务

        2、后台服务承接流量,调用缓存获取数据

        3、缓存中无数据,则访问数据库

      为什么说它是一个漏斗模型,因为流量自上而下是逐层递减的,在网关层聚集了最多最密集的用户访问请求,其次是后台服务。然后经过后台服务的验证逻辑之后,刷掉了一部分错误请求,剩下的请求落在缓存上,如果换纯种没有数据才会请求漏斗最下方的数据库,因此数据库层面请求数量最小。

      如果在上面这个漏斗模型中做流量限制,最合适的就是网关层,因为它是整个访问链路的源头,是所有流量途径的第一站。目前主流的网关层是以软件为代表的 Nginx,还有 spring Cloud 中的 Gateway 和 Zuul 这类网关层组件。

  2、中间件限流

    开发团队对于网关层限流对他们来说有点不受控制,毕竟不像程序代码那么简单,搞不好还要求运维团队去操作。

    对于分布式环境来说,无非是需要一个类似中兴节点的地方存储限流数据。打个比方,如果我希望控制接口的访问速率为每秒100个请求那么我就需要将当前1s内已经接收到的请求数量保存在某个地方,并且可以让集群环境中所有接待您都能访问。那我们可以用什么技术来存储这个临时数据呢?那必须 Reddis 啊。

    限流组件

    Sentinel(阿里出品的开源组件),并且包含在了spring Cloud Alibaba组件库中。

    在真实的项目中,不会只使用一种限流手段,往往是几种方式互相搭配使用,让限流策略有一种层次感,达到资源的最大使用率。在这个过程中,限流策略的设计也可以设计也可以参考前面的漏斗模型,上宽下紧,漏斗不同部位的限流方案设计要尽量关注当前组件的高可用。

 

posted @ 2022-08-05 16:37  放手解脱  阅读(427)  评论(0编辑  收藏  举报