我司用了 6 年的 Redis 分布式限流器，可以说是非常厉害了！
时间：2021-11-08 15:46:42
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[导读]一、什么是限流？为什么要限流？不知道大家有没有做过帝都的地铁，就是进地铁站都要排队的那种，为什么要这样摆长龙转圈圈？答案就是为了限流！因为一趟地铁的运力是有限的，一下挤进去太多人会造成站台的拥挤、列车的超载，存在一定的安全隐患。同理，我们的程序也是一样，它处理请求的能力也是有限的...
一、什么是限流？为什么要限流？
不知道大家有没有做过帝都的地铁，就是进地铁站都要排队的那种，为什么要这样摆长龙转圈圈？答案就是为了限流！因为一趟地铁的运力是有限的，一下挤进去太多人会造成站台的拥挤、列车的超载，存在一定的安全隐患。同理，我们的程序也是一样，它处理请求的能力也是有限的，一旦请求多到超出它的处理极限就会崩溃。为了不出现最坏的崩溃情况，只能耽误一下大家进站的时间。
限流是保证系统高可用的重要手段！！！由于互联网公司的流量巨大，系统上线会做一个流量峰值的评估，尤其是像各种秒杀促销活动，为了保证系统不被巨大的流量压垮，会在系统流量到达一定阈值时，拒绝掉一部分流量。限流会导致用户在短时间内（这个时间段是毫秒级的）系统不可用，一般我们衡量系统处理能力的指标是每秒的QPS或者TPS，假设系统每秒的流量阈值是1000，理论上一秒内有第1001个请求进来时，那么这个请求就会被限流。二、限流方案
1、计数器
Java内部也可以通过原子类计数器AtomicInteger、Semaphore信号量来做简单的限流。// 限流的个数
private int maxCount = 10;
// 指定的时间内
private long interval = 60;
// 原子类计数器
private AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(0);
// 起始时间
private long startTime = System.currentTimeMillis();
public boolean limit(int maxCount, int interval) {
atomicInteger.addAndGet(1);
if (atomicInteger.get() == 1) {
startTime = System.currentTimeMillis();
atomicInteger.addAndGet(1);
return true;
}
// 超过了间隔时间，直接重新开始计数
if (System.currentTimeMillis() - startTime > interval * 1000) {
startTime = System.currentTimeMillis();
atomicInteger.set(1);
return true;
}
// 还在间隔时间内,check有没有超过限流的个数
if (atomicInteger.get() > maxCount) {
return false;
}
return true;
}
2、漏桶算法
漏桶算法思路很简单，我们把水比作是请求，漏桶比作是系统处理能力极限，水先进入到漏桶里，漏桶里的水按一定速率流出，当流出的速率小于流入的速率时，由于漏桶容量有限，后续进入的水直接溢出（拒绝请求），以此实现限流。3、令牌桶算法
令牌桶算法的原理也比较简单，我们可以理解成医院的挂号看病，只有拿到号以后才可以进行诊病。系统会维护一个令牌（token）桶，以一个恒定的速度往桶里放入令牌（token），这时如果有请求进来想要被处理，则需要先从桶里获取一个令牌（token），当桶里没有令牌（token）可取时，则该请求将被拒绝服务。令牌桶算法通过控制桶的容量、发放令牌的速率，来达到对请求的限制。4、Redis Lua
很多同学不知道Lua是啥？个人理解，Lua脚本和 MySQL数据库的存储过程比较相似，他们执行一组命令，所有命令的执行要么全部成功或者失败，以此达到原子性。也可以把Lua脚本理解为，一段具有业务逻辑的代码块。而Lua本身就是一种编程语言，虽然redis 官方没有直接提供限流相应的API，但却支持了 Lua 脚本的功能，可以使用它实现复杂的令牌桶或漏桶算法，也是分布式系统中实现限流的主要方式之一。相比Redis事务，Lua脚本的优点：- 减少网络开销：使用
Lua脚本，无需向Redis发送多次请求，执行一次即可，减少网络传输 - 原子操作：
Redis将整个Lua脚本作为一个命令执行，原子，无需担心并发 - 复用：
Lua脚本一旦执行，会永久保存Redis中,，其他客户端可复用
Lua脚本大致逻辑如下：-- 获取调用脚本时传入的第一个key值（用作限流的 key）
local key = KEYS[1]
-- 获取调用脚本时传入的第一个参数值（限流大小）
local limit = tonumber(ARGV[1])
-- 获取当前流量大小
local curentLimit = tonumber(redis.call('get', key) or "0")
-- 是否超出限流
if curentLimit 1 > limit then
-- 返回(拒绝)
return 0
else
-- 没有超出 value 1
redis.call("INCRBY", key, 1)
-- 设置过期时间
redis.call("EXPIRE", key, 2)
-- 返回(放行)
return 1
end
- 通过
KEYS[1]获取传入的key参数 - 通过
ARGV[1]获取传入的limit参数 redis.call方法，从缓存中get和key相关的值，如果为null那么就返回0- 接着判断缓存中记录的数值是否会大于限制大小，如果超出表示该被限流，返回0
- 如果未超过，那么该key的缓存值 1，并设置过期时间为1秒钟以后，并返回缓存值 1
5、网关层限流
限流常在网关这一层做，比如Nginx、Openresty、kong、zuul、Spring Cloud Gateway等，而像spring cloud - gateway网关限流底层实现原理，就是基于Redis Lua，通过内置Lua限流脚本的方式。三、Redis Lua 限流实现
下面我们通过自定义注解、aop、Redis Lua 实现限流，步骤会比较详细，为了小白能让快速上手这里啰嗦一点，有经验的老鸟们多担待一下。1、环境准备
springboot 项目创建地址：https://start.spring.io，很方便实用的一个工具。2、引入依赖包
pom文件中添加如下依赖包，比较关键的就是spring-boot-starter-data-redis 和 spring-boot-starter-aop。
<dependency>
<groupId>org.springframework.bootgroupId>
<artifactId>spring-boot-starter-webartifactId>
dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework.bootgroupId>
<artifactId>spring-boot-starter-data-redisartifactId>
dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework.bootgroupId>
<artifactId>spring-boot-starter-aopartifactId>
dependency>
<dependency>
<groupId>com.google.guavagroupId>
<artifactId>guavaartifactId>
<version>21.0version>
dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework.bootgroupId>
<artifactId>spring-boot-starter-testartifactId>
dependency>
<dependency>
<groupId>org.apache.commonsgroupId>
<artifactId>commons-lang3artifactId>
dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework.bootgroupId>
<artifactId>spring-boot-starter-testartifactId>
<scope>testscope>
<exclusions>
<exclusion>
<groupId>org.junit.vintagegroupId>
<artifactId>junit-vintage-engineartifactId>
exclusion>
exclusions>
dependency>
dependencies>
3、配置application.properties
在application.properties 文件中配置提前搭建好的 redis 服务地址和端口。spring.redis.host=127.0.0.1
spring.redis.port=6379
4、配置RedisTemplate实例
@Configuration
public class RedisLimiterHelper {
@Bean
public RedisTemplate<String, Serializable> limitRedisTemplate(LettuceConnectionFactory redisConnectionFactory) {
RedisTemplate<String, Serializable> template = new RedisTemplate<>();
template.setKeySerializer(new StringRedisSerializer());
template.setValueSerializer(new GenericJackson2JsonRedisSerializer());
template.setConnectionFactory(redisConnectionFactory);
return template;
}
}
限流类型枚举类/**
* @author fu
* @description 限流类型
* @date 2020/4/8 13:47
*/
public enum LimitType {
/**
* 自定义key
*/
CUSTOMER,
/**
* 请求者IP
*/
IP;
}
5、自定义注解
我们自定义个@Limit注解，注解类型为ElementType.METHOD即作用于方法上。period表示请求限制时间段，count表示在period这个时间段内允许放行请求的次数。limitType代表限流的类型，可以根据请求的IP、自定义key，如果不传limitType属性则默认用方法名作为默认key。/**
* @author fu
* @description 自定义限流注解
* @date 2020/4/8 13:15
*/
@Target({ElementType.METHOD, ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Inherited
@Documented
public @interface Limit {
/**
* 名字
*/
String name() default "";
/**
* key
*/
String key() default "";
/**
* Key的前缀
*/
String prefix() default "";
/**
* 给定的时间范围 单位(秒)
*/
int period();
/**
* 一定时间内最多访问次数
*/
int count();
/**
* 限流的类型(用户自定义key 或者 请求ip)
*/
LimitType limitType() default LimitType.CUSTOMER;
}
6、切面代码实现
/**
* @author fu
* @description 限流切面实现
* @date 2020/4/8 13:04
*/
@Aspect
@Configuration
public class LimitInterceptor {
private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(LimitInterceptor.class);
private static final String UNKNOWN = "unknown";
private final RedisTemplate<String, Serializable> limitRedisTemplate;
@Autowired
public LimitInterceptor(RedisTemplate<String, Serializable> limitRedisTemplate) {
this.limitRedisTemplate = limitRedisTemplate;
}
/**
* @param pjp
* @author fu
* @description 切面
* @date 2020/4/8 13:04
*/
@Around("execution(public * *(..)) 
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