文章详情

短信预约-IT技能 免费直播动态提醒

请输入下面的图形验证码

提交验证

短信预约提醒成功

Redis限流的实现方法有哪些

2023-06-22 02:12

关注

本篇内容主要讲解“Redis限流的实现方法有哪些”,感兴趣的朋友不妨来看看。本文介绍的方法操作简单快捷,实用性强。下面就让小编来带大家学习“Redis限流的实现方法有哪些”吧!

一、简单的限流

基本原理

当系统处理能力有限,如何组织计划外的请求对系统施压。首先我们先看下一些简单的限流策略,防止暴力攻击。比如要对IP访问,没5s只能访问10次,超过进行拦截。

Redis限流的实现方法有哪些

如上图,一般使用滑动窗口来统计区间时间内的访问次数。

使用 zset 记录 IP 访问次数,每个 IP 通过 key 保存下来,score 保存当前时间戳,value 唯一用时间戳或者UUID来实现

代码实现

public class RedisLimiterTest {    private Jedis jedis;    public RedisLimiterTest(Jedis jedis) {        this.jedis = jedis;    }        public boolean isIpLimit(String ipAddress, int period, int maxCount) {        String key = String.format("ip:%s", ipAddress);        // 毫秒时间戳        long currentTimeMillis = System.currentTimeMillis();        Pipeline pipe = jedis.pipelined();        // redis事务,保证原子性        pipe.multi();        // 存放数据,value 和 score 都使用毫秒时间戳        pipe.zadd(key, currentTimeMillis, "" + UUID.randomUUID());        // 移除窗口区间所有的元素        pipe.zremrangeByScore(key, 0, currentTimeMillis - period * 1000);        // 获取时间窗口内的行为数量        Response<Long> count = pipe.zcard(key);        // 设置 zset 过期时间,避免冷用户持续占用内存,这里宽限1s        pipe.expire(key, period + 1);        // 提交事务        pipe.exec();        pipe.close();        // 比较数量是否超标        return count.get() > maxCount;    }    public static void main(String[] args) {        Jedis jedis = new Jedis("localhost", 6379);        RedisLimiterTest limiter = new RedisLimiterTest(jedis);        for (int i = 1; i <= 20; i++) {            // 验证IP  10秒钟之内只能访问5次            boolean isLimit = limiter.isIpLimit("222.73.55.22", 10, 5);            System.out.println("访问第" + i + "次, 结果:" + (isLimit ? "限制访问" : "允许访问"));        }    }}

执行结果
访问第1次, 结果:允许访问
访问第2次, 结果:允许访问
访问第3次, 结果:允许访问
访问第4次, 结果:允许访问
访问第5次, 结果:允许访问
访问第6次, 结果:限制访问
访问第7次, 结果:限制访问
... ...

缺点:要记录时间窗口所有的行为记录,量很大,比如,限定60s内不能超过100万次这种场景,不太适合这样限流,因为会消耗大量的储存空间。

二、漏斗限流

基本原理

示例代码

public class FunnelLimiterTest {    static class Funnel {        int capacity; // 漏斗容量        float leakingRate; // 漏嘴流水速率        int leftQuota; // 漏斗剩余空间        long leakingTs; // 上一次漏水时间        public Funnel(int capacity, float leakingRate) {            this.capacity = capacity;            this.leakingRate = leakingRate;            this.leftQuota = capacity;            this.leakingTs = System.currentTimeMillis();        }        void makeSpace() {            long nowTs = System.currentTimeMillis();            long deltaTs = nowTs - leakingTs; // 距离上一次漏水过去了多久            int deltaQuota = (int) (deltaTs * leakingRate); // 腾出的空间 = 时间*漏水速率            if (deltaQuota < 0) { // 间隔时间太长,整数数字过大溢出                this.leftQuota = capacity;                this.leakingTs = nowTs;                return;            }            if (deltaQuota < 1) { // 腾出空间太小 就等下次,最小单位是1                return;            }            this.leftQuota += deltaQuota; // 漏斗剩余空间 = 漏斗剩余空间 + 腾出的空间            this.leakingTs = nowTs;            if (this.leftQuota > this.capacity) { // 剩余空间不得高于容量                this.leftQuota = this.capacity;            }        }        boolean watering(int quota) {            makeSpace();            if (this.leftQuota >= quota) { // 判断剩余空间是否足够                this.leftQuota -= quota;                return true;            }            return false;        }    }    // 所有的漏斗    private Map<String, Funnel> funnels = new HashMap<>();        public boolean isIpLimit(String ipAddress, int capacity, float leakingRate) {        String key = String.format("ip:%s", ipAddress);        Funnel funnel = funnels.get(key);        if (funnel == null) {            funnel = new Funnel(capacity, leakingRate);            funnels.put(key, funnel);        }        return !funnel.watering(1); // 需要1个quota    }    public static void main(String[] args) throws Exception{        FunnelLimiterTest limiter = new FunnelLimiterTest();        for (int i = 1; i <= 50; i++) {            // 每1s执行一次            Thread.sleep(1000);            // 漏斗容量是2 ,漏嘴流水速率是0.5每秒,            boolean isLimit = limiter.isIpLimit("222.73.55.22", 2, (float)0.5/1000);            System.out.println("访问第" + i + "次, 结果:" + (isLimit ? "限制访问" : "允许访问"));        }    }}

执行结果
访问第1次, 结果:允许访问    # 第1次,容量剩余2,执行后1
访问第2次, 结果:允许访问    # 第2次,容量剩余1,执行后0
访问第3次, 结果:允许访问    # 第3次,由于过了2s, 漏斗流水剩余1个空间,所以容量剩余1,执行后0
访问第4次, 结果:限制访问    # 第4次,过了1s, 剩余空间小于1, 容量剩余0
访问第5次, 结果:允许访问    # 第5次,由于过了2s, 漏斗流水剩余1个空间,所以容量剩余1,执行后0
访问第6次, 结果:限制访问    # 以此类推...
访问第7次, 结果:允许访问
访问第8次, 结果:限制访问
访问第9次, 结果:允许访问
访问第10次, 结果:限制访问

我们观察 Funnel 对象的几个字段,我们发现可以将 Funnel 对象的内容按字段存储到一个 hash 结构中,灌水的时候将 hash 结构的字段取出来进行逻辑运算后,再将新值回填到 hash 结构中就完成了一次行为频度的检测。

但是有个问题,我们无法保证整个过程的原子性。从 hash 结构中取值,然后在内存里运算,再回填到 hash 结构,这三个过程无法原子化,意味着需要进行适当的加锁控制。而一旦加锁,就意味着会有加锁失败,加锁失败就需要选择重试或者放弃。
如果重试的话,就会导致性能下降。如果放弃的话,就会影响用户体验。同时,代码的复杂度也跟着升高很多。这真是个艰难的选择,我们该如何解决这个问题呢?Redis-Cell 救星来了!

Redis-Cell

Redis 4.0 提供了一个限流 Redis 模块,它叫 redis-cell。该模块也使用了漏斗算法,并提供了原子的限流指令。
该模块只有1条指令cl.throttle,它的参数和返回值都略显复杂,接下来让我们来看看这个指令具体该如何使用。

> cl.throttle key:xxx 15 30 60 1

15 : 15 capacity 这是漏斗容量
30 60 : 30 operations / 60 seconds 这是漏水速率
1 : need 1 quota (可选参数,默认值也是1)

> cl.throttle laoqian:reply 15 30 601) (integer) 0   # 0 表示允许,1表示拒绝2) (integer) 15  # 漏斗容量capacity3) (integer) 14  # 漏斗剩余空间left_quota4) (integer) -1  # 如果拒绝了,需要多长时间后再试(漏斗有空间了,单位秒)5) (integer) 2   # 多长时间后,漏斗完全空出来(left_quota==capacity,单位秒)

在执行限流指令时,如果被拒绝了,就需要丢弃或重试。cl.throttle 指令考虑的非常周到,连重试时间都帮你算好了,直接取返回结果数组的第四个值进行 sleep 即可,如果不想阻塞线程,也可以异步定时任务来重试。

到此,相信大家对“Redis限流的实现方法有哪些”有了更深的了解,不妨来实际操作一番吧!这里是编程网网站,更多相关内容可以进入相关频道进行查询,关注我们,继续学习!

阅读原文内容投诉

免责声明:

① 本站未注明“稿件来源”的信息均来自网络整理。其文字、图片和音视频稿件的所属权归原作者所有。本站收集整理出于非商业性的教育和科研之目的,并不意味着本站赞同其观点或证实其内容的真实性。仅作为临时的测试数据,供内部测试之用。本站并未授权任何人以任何方式主动获取本站任何信息。

② 本站未注明“稿件来源”的临时测试数据将在测试完成后最终做删除处理。有问题或投稿请发送至: 邮箱/279061341@qq.com QQ/279061341

软考中级精品资料免费领

  • 历年真题答案解析
  • 备考技巧名师总结
  • 高频考点精准押题
  • 2024年上半年信息系统项目管理师第二批次真题及答案解析(完整版)

    难度     813人已做
    查看
  • 【考后总结】2024年5月26日信息系统项目管理师第2批次考情分析

    难度     354人已做
    查看
  • 【考后总结】2024年5月25日信息系统项目管理师第1批次考情分析

    难度     318人已做
    查看
  • 2024年上半年软考高项第一、二批次真题考点汇总(完整版)

    难度     435人已做
    查看
  • 2024年上半年系统架构设计师考试综合知识真题

    难度     224人已做
    查看

相关文章

发现更多好内容

猜你喜欢

AI推送时光机
位置:首页-资讯-后端开发
咦!没有更多了?去看看其它编程学习网 内容吧
首页课程
资料下载
问答资讯