Redis+Lua限流的四种算法

最新推荐文章于 2025-03-02 13:47:14 发布

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#1024程序员节

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1. 固定窗口（Fixed Window）

原理：

固定窗口算法将时间划分为固定的时间段（窗口），比如 1 秒、1 分钟等。在每个时间段内，允许最多一定数量的请求。如果请求超出配额，则拒绝。

优点：

实现简单，能够快速处理请求限流。

缺点：

在窗口边界处可能出现流量突增的情况（称为“边界效应”），比如两个窗口交界处可能短时间内允许通过的请求数量翻倍。

Lua脚本：

-- KEYS[1]: 限流的键（通常为用户ID或者API）
-- ARGV[1]: 最大允许请求数
-- ARGV[2]: 窗口时间（以秒为单位）

local current = redis.call('GET', KEYS[1])

if current and tonumber(current) >= tonumber(ARGV[1]) then
    return 0  -- 返回0表示超出限流
else
    current = redis.call('INCR', KEYS[1])
    if tonumber(current) == 1 then
        redis.call('EXPIRE', KEYS[1], ARGV[2])  -- 设置窗口时间
    end
    return 1  -- 返回1表示未超限
end

Java模拟限流：

package com.strap.common.redis.demo;

import lombok.SneakyThrows;
import redis.clients.jedis.Jedis;
import redis.clients.jedis.JedisPoolConfig;


/**
 * 固定窗口lua限流Demo
 *
 * @author strap
 */
public class FixedWindowExample {
   
   

    private static final String LIMIT_SCRIPT =
            "-- KEYS[1]: 限流的键（通常为用户ID或者API）\n" +
                    "-- ARGV[1]: 最大允许请求数\n" +
                    "-- ARGV[2]: 窗口时间（以秒为单位）\n" +
                    "\n" +
                    "local current = redis.call('GET', KEYS[1])\n" +
                    "\n" +
                    "if current and tonumber(current) >= tonumber(ARGV[1]) then\n" +
                    "    return 0  -- 返回0表示超出限流\n" +
                    "else\n" +
                    "    current = redis.call('INCR', KEYS[1])\n" +
                    "    if tonumber(current) == 1 then\n" +
                    "        redis.call('EXPIRE', KEYS[1], ARGV[2])  -- 设置窗口时间\n" +
                    "    end\n" +
                    "    return 1  -- 返回1表示未超限\n" +
                    "end";

    @SneakyThrows
    public static void main(String[] args) {
   
   
        JedisPoolConfig config = new JedisPoolConfig();
        config.setBlockWhenExhausted(true);
        try (Jedis jedis = new Jedis("127.0.0.1", 6379)) {
   
   
            for (int i = 0; i < 100; i++) {
   
   
                Thread.sleep(100);
                Object o = jedis.eval(LIMIT_SCRIPT, 1, "FixedWindowExample", "10", "5");
                if (Long.valueOf(1).equals(o)) {
   
   
                    System.out.println(i + "=============================放行");
                } else {
   
   
                    System.out.println(i + "拦截=============================");
                }
            }
        }
    }

}

2. 滑动窗口（Sliding Window）

原理：

滑动窗口改进了固定窗口的“边界效应”问题，它通过更细粒度的时间单位来平滑地控制请求。滑动窗口可以在较短的时间窗口内动态调整请求计数，防止瞬时流量激增。

优点：

能平滑地限制请求，减少流量的突增问题。

缺点：

相对固定窗口来说，滑动窗口实现复杂度更高。

Lua脚本：

-- KEYS[1]: 限流的键（通常为用户ID或者API）
-- ARGV[1]: 时间窗口（秒）
-- ARGV[2]: 最大允许请求数
-- ARGV[3]: 当前时间戳（毫秒）

-- 移除窗口外的请求
redis.call('ZREMRANGEBYSCORE', KEYS[1], 0, ARGV[3] - ARGV[1] * 1000)

local count = redis.call('ZCARD', KEYS[1])