آشنایی با الگوریتم سطل توکن

Summarize this content to 400 words in Persian Lang
معرفیالگوریتم Token Bucket مکانیزم محبوبی است که برای شکل‌دهی ترافیک شبکه و محدود کردن نرخ استفاده می‌شود. مقدار داده‌های ارسال شده از طریق شبکه را کنترل می‌کند و اطمینان حاصل می‌کند که ترافیک با نرخ‌های مشخص مطابقت دارد و از ازدحام جلوگیری می‌کند. این مقاله نگاهی عمیق به الگوریتم Token Bucket، اصول کار، موارد استفاده و جزئیات پیاده سازی آن ارائه می دهد.الگوریتم سطل توکن چیست؟الگوریتم Token Bucket روشی برای تنظیم جریان داده در شبکه است. سرعت ارسال بسته های داده را با استفاده از توکن ها کنترل می کند که نشان دهنده مجوز ارسال مقدار معینی از داده است. توکن ها با نرخ ثابتی به سطل اضافه می شوند و برای ارسال بسته، سطل باید دارای تعداد کافی توکن باشد. این امکان ایجاد الگوهای ترافیکی شدید را فراهم می کند در حالی که نرخ متوسط ​​را در طول زمان حفظ می کند.الگوریتم سطل توکن چگونه کار می کند

Tokens and the Bucket: سطل ظرفیت ثابتی دارد و توکن ها را در خود جای می دهد. توکن ها با نرخ ثابتی تولید و به سطل اضافه می شوند، معمولاً یک توکن در واحد زمان.
ارسال بسته ها: هر بسته داده برای ارسال به تعداد معینی توکن نیاز دارد. اگر سطل دارای نشانه های کافی باشد، بسته ارسال می شود و توکن های مربوطه از سطل حذف می شوند. اگر توکن‌های کافی وجود نداشته باشد، بسته تا زمانی که توکن‌ها در دسترس باشند در صف قرار می‌گیرند یا بسته به اجرا حذف می‌شوند.
انباشت توکن: اگر توکن‌ها فوراً مورد استفاده قرار نگیرند، تا حداکثر ظرفیت خود در سطل جمع می‌شوند و امکان ترافیک شدید را فراهم می‌کنند. پس از پر شدن سطل، هر توکن اضافی دور ریخته می شود تا زمانی که برخی از توکن ها مصرف شوند.
نرخ تنظیم: با کنترل نرخ اضافه شدن توکن ها و حداکثر ظرفیت سطل، الگوریتم میانگین نرخ انتقال داده را تنظیم می کند و امکان انفجارهای کوتاه مدت را فراهم می کند. پارامترهای کلیدی الگوریتم سطل توکن
نرخ تولید توکن (r): نرخی که توکن‌ها به سطل اضافه می‌شوند، معمولاً بر حسب توکن در ثانیه اندازه‌گیری می‌شود.
ظرفیت سطل (ب): حداکثر تعداد ژتون هایی که سطل می تواند در خود نگه دارد، تعیین کننده اندازه انفجاری است که می توان در آن جای داد.
اندازه بسته: تعداد توکن های مورد نیاز برای ارسال یک بسته. این بسته به اندازه بسته می تواند ثابت یا متغیر باشد. مزایای الگوریتم سطل توکن
انعطاف پذیری: هم از کنترل نرخ متوسط ​​و هم از ترافیک پشت سر هم پشتیبانی می کند و برای کاربردهای مختلف مناسب است.
سادگی: پیاده سازی و درک آسان، با پارامترهای ساده.
کارایی: محدود کردن نرخ موثر را با حداقل سربار فراهم می کند. از موارد الگوریتم سطل توکن استفاده کنید
شکل دهی ترافیک شبکه: جریان داده ها را برای جلوگیری از تراکم و اطمینان از عملکرد روان شبکه کنترل می کند.
Rate Limiting: نرخ درخواست های API را محدود می کند، از سوء استفاده جلوگیری می کند و استفاده منصفانه را تضمین می کند.
کیفیت خدمات (QoS): سطح مشخصی از خدمات را با تنظیم نرخ ترافیک و اولویت بندی انواع خاصی از ترافیک تضمین می کند.
مدیریت پهنای باند: پهنای باند را بر اساس نرخ های از پیش تعریف شده به کاربران یا برنامه های مختلف اختصاص می دهد. پیاده‌سازی الگوریتم سطل توکن مثال شبه کد در اینجا یک مثال شبه کد ساده است که الگوریتم سطل توکن را نشان می‌دهد: سطل اولیه کد شبه کپی با ظرفیت b و نرخ r current_tokens = b last_checked_time = current_time()

تابع send_packet (packet_size):current_time = current_time()time_passed = current_time – last_checked_timetokens_to_add = time_passed * rcurrent_tokens = min(b، current_tokens + tokens_to_add)last_checked_time = current_time

if current_tokens >= packet_size:
current_tokens -= packet_size
send(packet)
return True
else:
return False

وارد حالت تمام صفحه شوید

از حالت تمام صفحه خارج شوید

پیاده سازی پایتوندر اینجا پیاده سازی Python از الگوریتم Token Bucket آمده است:پایتونکد را کپی کنیدزمان واردات

کلاس TokenBucket:دف init(خود، میزان، ظرفیت):self.rate = نرخخود.ظرفیت = ظرفیتself.tokens = ظرفیتself.last_checked = time.time()

def get_tokens(self):now = time.time()time_passed = now – self.last_checkedself.tokens += time_passed * self.rateif self.tokens > self.capacity:self.tokens = self.capacityself.last_checked = now

def consume(self, tokens):self.get_tokens()if self.tokens >= tokens:self.tokens -= tokensreturn Truereturn False

وارد حالت تمام صفحه شوید

از حالت تمام صفحه خارج شوید

سطل = TokenBucket (نرخ = 1، ظرفیت = 10)

def send_packet(packet_size):if bucket.consume(packet_size):چاپ (“بسته ارسال شد”)دیگر:چاپ (“بسته حذف شد”)

send_packet (5)time.sleep (1)send_packet (5)time.sleep (1)send_packet (10)نتیجهالگوریتم Token Bucket ابزاری قدرتمند برای مدیریت ترافیک شبکه و اعمال محدودیت‌های نرخ است. با اجازه دادن به انفجارهای کنترل شده و حفظ نرخ انتقال متوسط، روشی انعطاف‌پذیر و کارآمد برای تنظیم جریان داده ارائه می‌کند. درک و پیاده سازی این الگوریتم می تواند به طور قابل توجهی عملکرد و قابلیت اطمینان برنامه ها و خدمات شبکه را افزایش دهد.

if current_tokens >= packet_size:
    current_tokens -= packet_size
    send(packet)
    return True
else:
    return False

def get_tokens(self):
now = time.time()
time_passed = now - self.last_checked
self.tokens += time_passed * self.rate
if self.tokens > self.capacity:
self.tokens = self.capacity
self.last_checked = now

def consume(self, tokens):
self.get_tokens()
if self.tokens >= tokens:
self.tokens -= tokens
return True
return False