皆さんこんにちは、私はXiaomiです！今日は、技術面接でよく聞かれる質問、つまり高同時実行電流制限アルゴリズムについてお話したいと思います。このトピックは非常に興味深いものであり、私たちが日々の仕事で遭遇することが多い課題の 1 つです。この記事では、いくつかの一般的な同時実行性の高い電流制限アルゴリズムと、それらが適したさまざまなシナリオについて詳しく紹介します。
高同時電流制限とは何ですか?
高同時実行性の電流制限アルゴリズムについて説明する前に、まず高同時性の電流制限とは何なのかを明確にしましょう。高い同時実行性とは、同時にシステムに大量のリクエストが流入することを指し、システムの安定性とパフォーマンスに影響を与える可能性があります。過度のリクエスト圧力からシステムを保護するには、いくつかの対策を実装する必要があります。そのうちの 1 つはスロットルです。
電流制限は、リクエストのアクセス レートを制御して、同時実行性が高い条件下でもシステムが正常に実行できるようにする戦略です。同時実行性の高い電流制限アルゴリズムは、この戦略を実装するために使用される重要なツールであり、リクエストの数を制御し、リクエストが多すぎることでシステムが圧倒されるのを防ぐのに役立ちます。
一般的な高同時実行電流制限アルゴリズム
1. トークン バケット アルゴリズム (トークン バケット):トークン バケット アルゴリズムは、古典的な電流制限アルゴリズムです。その動作原理はバケットに似ています。バケットには特定の数のトークンがあり、各トークンはリクエストを表します。リクエストは処理される前にトークンを取得する必要があります。バケットに十分なトークンがない場合、リクエストは一時的にブロックされるか破棄されます。
このアルゴリズムの利点は、リクエストをスムーズに処理でき、短期間でも突然の高い同時実行に柔軟に対応できることです。ネットワーク リクエストやメッセージ キューなど、リクエスト レートを厳密に制御する必要があるシナリオに適しています。
2. リーキー バケット:リーキー バケット アルゴリズムは、もう 1 つの一般的な電流制限アルゴリズムです。固定容量のバケットのように機能します。リクエストはバケットに入れられ、一定のレートで流出します。バケットがいっぱいの場合、超過したリクエストは拒否またはドロップされます。
このアルゴリズムの特徴は、同時実行性が急激に高まることなく、一定のレートでリクエストを処理できることです。リーキー バケット アルゴリズムは、フロー制御など、リクエストの処理に固定レートが必要なシナリオに適しています。
3. スライディング ウィンドウ カウンタ:スライディング ウィンドウ カウンタは、時間ウィンドウに基づく電流制限アルゴリズムで、リクエスト カウンタを複数の時間ウィンドウに分割し、各時間ウィンドウには固定のリクエスト制限があります。時間の経過とともに、古い時間ウィンドウが削除され、新しい時間ウィンドウが追加されます。
このアルゴリズムでは、一定期間にわたるリクエストのバーストが許可されますが、時間枠内のリクエストの総数は制限されます。API インターフェイスの電流制限など、リクエストの平均レートを制御する必要があるシナリオに適しています。
4. リーキーバケットに基づくトークンバケットアルゴリズム:リーキーバケットに基づくトークンバケットアルゴリズムは、リーキーバケットアルゴリズムとトークンバケットアルゴリズムを組み合わせたアルゴリズムです。リーキー バケットを使用してリクエストのレートを制御し、トークン バケットを使用してバースト リクエストを処理します。このアルゴリズムは両方の利点を組み合わせており、リクエスト レートの柔軟な制御が必要なシナリオに適しています。
さまざまなアルゴリズムが適用されるシナリオ
いくつかの一般的な同時実行性の高い電流制限アルゴリズムについて学習したので、それらが適用されるシナリオを見てみましょう。
1. トークン バケット アルゴリズム:トークン バケット アルゴリズムは、リクエスト レートを厳密に制御する必要があるシナリオに適しています。例えば：
- ネットワーク リクエストのスロットル: 過剰なネットワーク リクエストからサーバーを保護します。
- メッセージ キューの電流制限: メッセージ キューが多すぎるメッセージによって混雑しないようにします。
- インターフェイス フロー制御: API インターフェイスのアクセス レートを制御して、過度のリクエストが過度のサーバー負荷を引き起こすのを防ぎます。
2. リーキー バケット アルゴリズム:リーキー バケット アルゴリズムは、リクエストの処理に固定レートが必要なシナリオに適しています。例えば：
- トラフィック シェーピング: スムーズなネットワーク トラフィックを確保するために、送信帯域幅を制限します。
- データ送信速度制御: データが受信側にあまりにも早く入力されるのを防ぐために、データ送信速度を制限します。
- リクエストキュー制御: リクエストキュー内のリクエストの処理速度を制限します。
3. スライディング ウィンドウ カウンタ:スライディング ウィンドウ カウンタは、リクエストの平均レートを制御する必要があるシナリオに適しています。例えば：
- API インターフェイスの現在の制限: 1 秒あたりまたは 1 分あたりのリクエスト数を制御し、リソースを均等に割り当てます。
- 広告のクリック制限: 広告のクリック率を制御して、クリックを防ぎます。
- スケジュールされたタスクの電流制限: リソースの過度の使用を避けるために、スケジュールされたタスクの実行速度を制限します。
4. リーキー バケットに基づくトークン バケット アルゴリズム:リーキー バケットに基づくトークン バケット アルゴリズムは、リクエスト レートの柔軟な制御が必要なシナリオに適しています。例えば：
- CDN キャッシュ リフレッシュ電流制限: CDN キャッシュ リフレッシュ レートを制御して、リフレッシュ要求が多すぎるのを防ぎます。
- バッチ タスクの電流制限: バックエンド システムへの影響を避けるために、バッチ タスクの実行速度を制限します。
- 集中砲火メッセージの送信: 集中砲火メッセージの送信速度を制御して、悪用を防ぎます。
要約する
高同時実行電流制限アルゴリズムは、システムを過度のリクエスト圧力から保護するための重要なツールであり、シナリオごとに異なるアルゴリズムが適しています。トークン バケット アルゴリズムはリクエスト レートを厳密に制御するのに適しており、リーキー バケット アルゴリズムは固定レートでリクエストを処理するのに適しており、スライディング ウィンドウ カウンタは平均レートの制御に適しており、リーキー バケットに基づくトークン バケット アルゴリズムは柔軟に対応できます。リクエストレートを制御します。
実際のアプリケーションでは、システムの安定性とパフォーマンスを保護するために、特定のニーズに応じて適切なアルゴリズムを選択できます。この記事が、同時実行性の高い電流制限アルゴリズムをより深く理解し、面接で役立つことを願っています。ご質問がある場合、またはアルゴリズムについて詳しく知りたい場合は、コメントにメッセージを残してください。全力でお答えします。
終わり
最後に、読んでくださった皆様、これからもテクノロジーの道をさらに前進し、共に進歩していきたいと願っております。この記事が気に入ったら、より多くの人が恩恵を受けることができるように、「いいね」を押して共有してください。
ご質問や技術的な共有がある場合は、私の WeChat 公開アカウント「それが何なのか、なぜなのかを知る」をフォローしてください。