基于python实现限流器-漏桶算法

漏桶（Leaky Bucket）算法

算法原理

核心思想：漏桶算法由一个固定容量的桶和一个恒定的流出速率组成。当请求到达时，先将请求放入桶中。如果桶未满，请求可以立即被处理；如果桶已满，新到达的请求将被拒绝或排队等待。

算法特点

1. 固定流出速率：具有固定的流出速率。无论流入的请求数量和速度如何变化，漏桶始终以一个稳定的速度处理请求。
2. 可处理任意流入速率：意味着可以以任意速度向漏桶中注入请求。这使得漏桶算法在面对不同类型的流量模式时具有一定的灵活性。
3. 容量限制与拒绝策略：当流入的水滴超出桶的容量时，新的请求将被拒绝。这种容量限制和拒绝策略是漏桶算法保证系统稳定性的重要手段。

存在问题

1. 流出速率是固定的:漏桶算法的流出速率是固定的，无法根据实际的请求流量进行动态调整。
2. 可能导致资源浪费:如果系统的实际请求流量小于漏桶的流出速率，那么桶中的请求可能会被处理得过快，导致系统资源的浪费。
3. 难以确定合适的容量和流出速率

算法实现

import time
from collections import deque

class LeakyBucketRateLimiter:
    def __init__(self, capacity, leak_rate):
        """
        初始化一个 Leaky Bucket。
        
        参数:
        - capacity: int，桶的容量，即可以容纳的最大请求数量。
        - leak_rate: float，漏水的速率，即请求处理的速率，以每秒处理的请求数为单位。
        """
        self.capacity = capacity       # 桶的最大容量
        self.leak_rate = leak_rate     # 漏水速率（每秒处理的请求数）
        self.current_level = 0         # 当前桶中的请求数量
        self.last_leak_time = time.time()  # 上一次漏水的时间

    def _leak(self):
        """根据漏水速率减少桶中的请求数量。"""
        now = time.time()
        time_elapsed = now - self.last_leak_time
        
        # 计算需要减少的请求数量
        leaked_amount = time_elapsed * self.leak_rate
        self.current_level = max(0, self.current_level - leaked_amount)
        
        # 更新最后漏水时间
        self.last_leak_time = now

    def allow_request(self):
        """
        尝试将请求放入桶中。
        
        返回:
        - bool: True 如果请求被接受，False 如果请求被拒绝（桶满）。
        """
        # 在添加请求前先漏水
        self._leak()

        # 检查是否有足够的空间接收请求
        if self.current_level < self.capacity:
            self.current_level += 1
            return True
        else:
            # 桶已满，请求被拒绝
            return False

# 测试用例
def test_leaky_bucket_rate_limiter():
    limiter = LeakyBucketRateLimiter(capacity=5, leak_rate=1)

    # 正常限流：间隔发出请求，避免超出容量限制
    
    for _ in range(6):
        print(limiter.allow_request())  # Expected: True
    
    print(limiter.allow_request())  # Expected: False

    time.sleep(1) 

    print(limiter.allow_request())  # Expected: True


test_leaky_bucket_rate_limiter()

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原文地址：https://blog.csdn.net/qq_32763643/article/details/143644793

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