本篇文章为大家展示了Redis和Lua实现分布式限流器，内容简明扼要并且容易理解，绝对能使你眼前一亮，通过这篇文章的详细介绍希望你能有所收获。

原理

计数器算法是指在一段窗口时间内允许通过的固定数量的请求, 比如10次/秒, 500次/30秒.

如果设置的时间粒度越细, 那么限流会更平滑.

实现

所使用的 Lua 脚本

--计数器限流--此处支持的最小单位时间是秒,若将expire改成pexpire则可支持毫秒粒度.--KEYS[1]string限流的key--ARGV[1]int限流数--ARGV[2]int单位时间(秒)localcnt=tonumber(redis.call("incr",KEYS[1]))if(cnt==1)then--cnt值为1说明之前不存在该值,因此需要设置其过期时间redis.call("expire",KEYS[1],tonumber(ARGV[2]))elseif(cnt>tonumber(ARGV[1]))thenreturn-1endreturncnt

返回 -1 表示超过限流, 否则返回当前单位时间已通过的请求数

key 可以但不限于以下的情况

ip + 接口

user_id + 接口

优点

实现简单

缺点

粒度不够细的情况下, 会出现在同一个窗口时间内出现双倍请求数

注意

尽量保持时间粒度精细

场景分析

eg. 1000/3s 的限流

极端情况1:

第1秒请求数 10

第2秒请求数 10

第3秒请求数 980

第4秒请求数 900

第5秒请求数 100

第6秒请求数 0

此时注意第3~5秒内的总请求数高达 1980

极端情况2:

第1秒请求数 1000

第2秒请求数 0

第3秒请求数 0

此时后续的第2~3秒会出现大量拒绝请求

令牌桶模式

原理

令牌桶的

桶中保存有令牌, 存在上限, 且一开始是满的

每次请求都要消耗令牌(可根据不同请求消耗不同数量的令牌)

每隔一段时间(固定速率)会往桶中放令牌

桶的实现还分为:

可预消费

提前预支令牌数: 前人挖坑, 后人跳

不可预消费

令牌数不够直接拒绝

实现

此处实现的不可预消费的令牌桶, 具体Lua代码:

--令牌桶限流:不支持预消费,初始桶是满的--KEYS[1]string限流的key--ARGV[1]int桶最大容量--ARGV[2]int每次添加令牌数--ARGV[3]int令牌添加间隔(秒)--ARGV[4]int当前时间戳localbucket_capacity=tonumber(ARGV[1])localadd_token=tonumber(ARGV[2])localadd_interval=tonumber(ARGV[3])localnow=tonumber(ARGV[4])--保存上一次更新桶的时间的keylocalLAST_TIME_KEY=KEYS[1].."_time";--获取当前桶中令牌数localtoken_cnt=redis.call("get",KEYS[1])--桶完全恢复需要的最大时长localreset_time=math.ceil(bucket_capacity/add_token)*add_interval;iftoken_cntthen--令牌桶存在--上一次更新桶的时间locallast_time=redis.call('get',LAST_TIME_KEY)--恢复倍数localmultiple=math.floor((now-last_time)/add_interval)--恢复令牌数localrecovery_cnt=multiple*add_token--确保不超过桶容量localtoken_cnt=math.min(bucket_capacity,token_cnt+recovery_cnt)-1iftoken_cnt<0thenreturn-1;end--重新设置过期时间,避免key过期redis.call('set',KEYS[1],token_cnt,'EX',reset_time)redis.call('set',LAST_TIME_KEY,last_time+multiple*add_interval,'EX',reset_time)returntoken_cntelse--令牌桶不存在token_cnt=bucket_capacity-1--设置过期时间避免key一直存在redis.call('set',KEYS[1],token_cnt,'EX',reset_time);redis.call('set',LAST_TIME_KEY,now,'EX',reset_time+1);returntoken_cntend

令牌桶的关键是以下几个参数:

桶最大容量

每次放入的令牌数

放入令牌的间隔时间

令牌桶的实现不会出现计数器模式中单位时间内双倍流量的问题.

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