架构必备之Rate limiting作用及常见方式

在当今数字化时代，系统面临着海量的用户请求和数据流量。为了确保系统的稳定性、可靠性和安全性，Rate limiting（速率限制）成为架构设计中不可或缺的一部分。

Rate limiting的主要作用在于保护系统资源。当大量请求同时涌入系统时，可能会导致服务器过载，进而影响系统的响应时间，甚至引发系统崩溃。通过对请求速率进行限制，可以合理分配系统资源，确保每个请求都能得到适当的处理，避免因过度负载而造成服务中断。

Rate limiting还能增强系统的安全性。它可以防止恶意攻击，如DDoS攻击（分布式拒绝服务攻击）。攻击者通常会试图通过发送大量请求来耗尽系统资源，使系统无法正常服务合法用户。而速率限制能够识别并阻止这类异常的高频率请求，有效抵御此类攻击。

常见的Rate limiting方式有多种。

令牌桶算法是一种常用的方式。它通过维护一个固定容量的令牌桶，按照一定的速率向桶中放入令牌。当有请求到来时，只有在桶中有足够的令牌时，请求才会被处理，同时消耗相应数量的令牌。如果桶中没有足够的令牌，请求则会被拒绝或等待。

漏桶算法也是较为常见的一种。它将请求看作是流入漏桶的水滴，漏桶以固定的速率处理请求，就像水滴以固定的速度从漏桶中流出一样。当请求的流入速度超过漏桶的处理速度时，多余的请求会在漏桶中等待或被丢弃。

基于时间窗口的限制方式也很实用。它在一个特定的时间窗口内，限制请求的数量。例如，限制每个IP地址在一分钟内只能发送100次请求。

Rate limiting在架构设计中起着至关重要的作用。它不仅能保障系统的稳定运行，还能提升系统的安全性。不同的Rate limiting方式适用于不同的场景，架构师需要根据具体的业务需求和系统特点，选择合适的速率限制策略，以构建高效、可靠的系统。