redis實現訪問頻次限制的幾種方式

這裡將實現的兩種模式翻譯一下，並適當加了一些批註說明。原文可見官網。

頻次限制器模式是一種特殊的計數器，它常被用來限制某個操作能夠被執行的頻次。

這個模式的實質事實上是限制對乙個公共api執行訪問請求的次數限制。我們使用incr命令提供該模式的兩種實現。這裡我們假設須要解決的問題是：對每乙個ip。限制對某api的呼叫次數最高位10次每秒。

對該模式乙個相對簡單和直接的實現，請見例如以下**：

function limit_api_call(ip)
ts = current_unix_time()
keyname = ip+":"+ts
current = get(keyname)
if current != null
and current > 10
then
error
"too many requests per second"
else
multi
incr(keyname,1)
expire(keyname,10)
exec
perform_api_call()
end

簡單來說。我們對每乙個ip的每一秒都有乙個計數器，但每乙個計數器都有乙個額外的設定：它們都將被設定乙個10秒的過期時間。這能夠使得當時間已經不是當前秒時（此時該計數器也無效了）。能夠讓redis自己主動移除它。

須要注意的是，這裡我們使用multi和exec命令來確保對每乙個api呼叫既執行了incr也同一時候能夠執行expire命令。

multi命令用於標識乙個命令集被包括在乙個事務塊中，exec保證該事務塊命令集執行的原子性。

另外的一種實現是採用單一的計數器，可是為了避免race condition（競態條件），它也更複雜。我們來看幾種不同的變體：

function limit_api_call(ip):
current = get(ip)
if current != null
and current > 10
then
error
"too many requests per second"
else
value = incr(ip)
if value == 1
then
expire(value,1)
endperform_api_call()
end

該計數器在當前秒內第一次請求被執行時建立，但它僅僅能存活一秒。假設在當前秒內，傳送超過10次請求。那麼該計數器將超過10。

否則它將失效並從0開始又一次計數。

在上面的**中，存在乙個race condition。假設由於某個原因。上面的**僅僅執行了incr命令，卻沒有執行expire命令，那麼這個key將會被洩漏，直到我們再次遇到同樣的ip（備註，假設這裡沒有輔助的刪除該key的措施，那麼該key將永只是期，也將每次都錯誤發生，詳情可見本人之前一篇文章）。

這樣的問題也不難處理，能夠將incr命令以及另外的expire命令打包到乙個lua指令碼裡。該指令碼能夠用eval命令提交給redis執行（該方式僅僅在redis版本號大於等於2.6之後才幹支援）。

local current
current = redis.call("incr",keys[1])
if tonumber(current) == 1
then
redis.call("expire",keys[1],1)
end

當然。也有還有一種方式來解決問題而不須要動用lua指令碼。但須要用redis的list資料結構來替代計數器。

這樣的實現方式將會更複雜。並使用更高階的特性。

但它有乙個優點是記住呼叫當前api的每乙個client的ip。這樣的方式可能非常實用也可能沒用，這取決於應用需求。

function limit_api_call(ip)
current = llen(ip)
if current > 10
then
error
"too many requests per second"
else
if exists(ip) == false
multi
rpush(ip,ip)
expire(ip,1)
exec
else
rpushx(ip,ip)
endperform_api_call()
end

rpushx命令僅僅在key存在時才會將值增加list

仍然須要注意的是，這裡也存在乙個race condition（但這卻不會產生太大的影響）。問題是：exists可能返回false，但在我們執行multi/exec塊內的建立list的**之前，該list可能已被其它client建立。然而，在這個race condition發生時。將僅僅僅僅是丟失乙個api呼叫，所以rate limiting仍然工作得非常好。

這裡產生race condition不會有大問題的解決辦法在於，else分支使用的rpushx，它不會導致if not than init的問題。而且expire命令將在建立list的時候以原子的形式**執行。

不會產生key洩漏。導致永不失效的情況產生。

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