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redis限流的實作方式有幾種?

coldplay.xixi
發布: 2020-06-30 13:28:00
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redis限流的實作方式有3種,分別是:1、基於Redis的setnx的操作,給指定的key設定了過期實踐;2、基於Redis的資料結構zset,將請求打造成一個zset數組;3.基於Redis的令牌桶演算法,輸出速率大於輸入速率,就要限流。

redis限流的實作方式有幾種?

redis限流的實作方式有3種,分別是:

第一種:基於Redis的setnx的操作

      我們在使用Redis的分散式鎖的時候,大家都知道是依靠了setnx的指令,在CAS(Compare and swap)的操作的時候,同時給指定的key設定了過期實踐(expire),我們在限流的主要目的就是為了在單位時間內,有且僅有N數量的請求能夠存取我的程式碼程式。所以依靠setnx可以很輕鬆的做到這方面的功能。

     例如我們需要在10秒內限定20個請求,那麼我們在setnx的時候可以設定過期時間10,當請求的setnx數量達到20時候即達到了限流效果。程式碼比較簡單就不做展示了。

   當然這種做法的弊端是很多的,例如當統計1-10秒的時候,無法統計2-11秒之內,如果需要統計N秒內的M個請求,那麼我們的Redis中需要保持N個key等等問題

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第二種:基於Redis的資料結構zset

     其實限流所涉及的最主要的是滑動窗口,上面也提到1-10怎麼變成2-11。其實也就是起始值和末端值都各 1即可。

    而我們如果用Redis的list資料結構可以輕鬆的實現該功能

    我們可以將請求打造成一個zset數組,當每一次請求進來的時候,value保持唯一,可以用UUID生成,而score可以用當前時間戳表示,因為score我們可以用來計算當前時間戳記內有多少的請求數量。而zset資料結構也提供了range方法讓我們可以很輕易的取得到2個時間戳內有多少請求

    程式碼如下

public Response limitFlow(){
        Long currentTime = new Date().getTime();
        System.out.println(currentTime);
        if(redisTemplate.hasKey("limit")) {
            Integer count = redisTemplate.opsForZSet().rangeByScore("limit", currentTime -  intervalTime, currentTime).size();        // intervalTime是限流的时间 
            System.out.println(count);
            if (count != null && count > 5) {
                return Response.ok("每分钟最多只能访问5次");
            }
        }
        redisTemplate.opsForZSet().add("limit",UUID.randomUUID().toString(),currentTime);
        return Response.ok("访问成功");
    }
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   透過上述程式碼可以做到滑動視窗的效果,並且能確保每N秒內至多M個請求,缺點就是zset的資料結構會越來越大。實作方式相對也是比較簡單的。

第三種:基於Redis的令牌桶演算法

    提到限流就不得不提到令牌桶演算法了。令牌桶演算法又稱為水桶演算法,具體可以參考度娘的解釋  令牌桶演算法

    令牌桶演算法提及輸入速率和輸出速率,當輸出速率大於輸入速率,那麼就是超出流量限制了。

    也就是說我們每訪問一次請求的時候,可以從Redis取得一個令牌,如果拿到令牌了,那就表示沒超出限制,而如果拿不到,則結果相反。

    依靠上述的思想,我們可以結合Redis的List資料結構很輕易的做到這樣的程式碼

    依靠List的leftPop來取得令牌

#
// 输出令牌
public Response limitFlow2(Long id){
        Object result = redisTemplate.opsForList().leftPop("limit_list");
        if(result == null){
            return Response.ok("当前令牌桶中无令牌");
        }
        return Response.ok(articleDescription2);
    }
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 再依靠Java的定時任務,定時往List中rightPush令牌,當然令牌也需要唯一性,所以我這裡還是用UUID進行了生成

// 10S的速率往令牌桶中添加UUID,只为保证唯一性
    @Scheduled(fixedDelay = 10_000,initialDelay = 0)
    public void setIntervalTimeTask(){
        redisTemplate.opsForList().rightPush("limit_list",UUID.randomUUID().toString());
    }
登入後複製

  綜上,程式碼實現起始都不是很難,針對這些限流方式我們可以在AOP或filter加入以上程式碼,用來做到介面的限流,最終保護你的網站。

    Redis其實還有很多其他的用途,他的作用不只是緩存,分散式鎖定的作用。他的資料結構也不只是只有String,Hash,List,Set,Zset。有興趣的可以後續了解下他的GeoHash演算法;BitMap,HLL以及布隆過濾器資料(Redis4.0之後加入,可以用Docker直接安裝redislabs/rebloom)結構。

有問題歡迎留言探討

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