Redis实现流量控制的技术实践（redis 流速控制）
Redis实现流量控制的技术实践
随着互联网应用的增加和用户量的增长，流量控制变得越来越重要。流量控制的目的是保护应用程序的可靠性，防止系统受到过高的负荷导致宕机或性能下降。为了实现这一目的，Redis提供了一系列功能，可以帮助开发人员实现流量控制。
基本概念
Redis是一个开源，内存的数据结构存储系统，可用作数据库、缓存和消息代理。 Redis支持多种数据结构，使用者可灵活地存储不同的数据类型。此外，Redis还提供了许多功能，如发布/订阅、事务、Lua脚本、多数据库和超时等。 Redis可从内存读取和写入数据，并支持永久性存储，可以使数据更快地读取和处理。
实现
下面介绍如何使用Redis实现流量控制。
1.令牌桶法
令牌桶法是一种流量控制算法，用于平稳地限制资源的访问速度。令牌桶算法采用一个容量有限的桶来存储令牌。当请求到达时，如果桶中有令牌，就可以继续处理该请求。如果桶中没有令牌，则该请求将被暂停，直到桶中有足够的令牌。这可以避免系统崩溃或性能下降。
下面是一个使用Redis实现令牌桶法的例子。假设我们要控制每分钟100个请求。我们可以使用Lua脚本实现以下代码：
local rate = tonumber(redis.call(‘get’,KEYS[1]))
if not rate then
redis.call(‘set’,KEYS[1],ARGV[1])
redis.call(‘expire’,KEYS[1],ARGV[2])
return tonumber(ARGV[1]) – 1
end
if rate
redis.call(‘incr’,KEYS[1])
return rate
else
return -1
end
在此代码中，我们使用Redis的get函数获取当前请求速率，并与设置速率进行比较。如果速率小于设置速率，则自增值并返回当前速率。如果速率等于或大于设置速率，则返回-1，表示请求被拒绝。
我们需要将脚本保存在一个Lua文件中（如tokens.lua），并使用以下代码来调用该文件：
local result = redis.call(‘evalsha’,sha1,1,key,requestRate,expireTime)
2.漏桶法
漏桶法是另一种流量控制算法，用于平稳地限制资源的访问速度。与令牌桶算法不同，漏桶算法在每次请求时均匀地释放请求，而不是等待请求固定的时间。
在Redis中实现漏桶法需要使用带有缺陷的成功计数器。以下是一个漏桶Redis实现的例子：
–Increments the leaky bucket with time and volume.
–Returns true if the bucket is not full, else false.
local function incrementBucket(time, volume)
local full = false –Indicate if the bucket is full
local result = redis.call(‘exists’, BUCKET_KEY)
if (tonumber(result) == 1) then
full = (tonumber(redis.call(‘hget’,BUCKET_KEY,’volume’)) >= BUCKET_CAP)
end
if (not full) then
redis.call(‘hmset’,BUCKET_KEY,’volume’, ARGV[1] or 0, ‘time’, time)
redis.call(‘pexpire’,BUCKET_KEY, MSEC_IN_SEC)
end
return not full
end
–Decrement the leaky bucket timestamp progressively, based on elapsed time.
–Returns the time before decrementing.
local function decrementBucket()
local time = tonumber(redis.call(‘hget’,BUCKET_KEY,’time’) or 0)
local newTime = time – redis.call(‘pttl’,BUCKET_KEY)
redis.call(‘hset’,BUCKET_KEY,’time’, newTime or 0)
return time
end
–Bucket full, reject object
if not incrementBucket(tonumber(ARGV[1]), tonumber(ARGV[2])) then
return false
end
return decrementBucket()
此代码中，我们使用Redis的hget和hset函数来存储和更新漏桶的时间戳和存储的水量。我们还使用pexpire函数调用过期时间，确保漏桶内的内容被更新。如果漏桶已满并且无法容纳新的请求，则返回false。否则，我们使用hget和pttl函数计算已流逝的时间。我们通过调用hset函数递减新的时间戳来减少漏桶中的水量。
结论
Redis提供了多种功能，可以帮助开发人员实现流量控制。在本文中，我们介绍了令牌桶法和漏桶法，并提供了使用Redis实现这两种算法的例子。Redis还支持Lua脚本和成功计数器等功能，可帮助开发人员轻松地实现流量控制。无论是令牌桶法还是漏桶法，Redis都是实现流量控制的理想选择。
