redis专题08 redis分布式限流之redis-cell

文章目录

1. 1. 令牌桶限流算法原理
2. 2. 总结

redis4.0以后开始支持扩展模块，redis-cell是一个用rust语言编写的基于令牌桶算法的的限流模块，提供原子性的限流功能，并允许突发流量，可以很方便的应用于分布式环境中。

令牌桶限流算法原理

令牌桶算法的原理是定义一个按一定速率产生token的桶，每次去桶中申请token，若桶中没有足够的token则申请失败，否则成功。在请求不多的情况下，桶中的token基本会饱和，此时若流量激增，并不会马上拒绝请求，所以这种算法允许一定的流量激增。

1.定义一个令牌桶

令牌桶其拥有几个关键属性为，
桶容量
令牌产生速率
当前桶中令牌数
最近一次取（生成）令牌时间

2.从桶中申请令牌，这一步中有两个关键动作

根据上一次生成令牌时间到现在的时间，及生成速率计算出当前令牌桶中的令牌数
判断令牌桶中是否有足够的令牌，并返回结果

这几个步骤可以采用redis提供的原生命令去实现，但是高并发的时候数据会不一致，所以redis-cell将这个过程原子化，完美解决了分布式环境下数据的一致性问题。

redis-cell模块只提供了一个命令cl.throttle

示例

127.0.0.1:6379>cl.throttle test 100 500 20 1

参数依次说明

• test 表示redis key

• 100 官方叫·max_burst·，其值为令牌桶的容量-1， 首次执行时令牌桶会默认填满

• 500 与下一个参数一起，表示在指定时间窗口内允许访问的次数

• 20 指定的时间窗口，单位：秒

• 1 表示本次要申请的令牌数，不写则默认为1

以上命令表示从一个初始值为100的令牌桶中取1个令牌，该令牌桶的速率限制为500次/20秒。

结果示例

127.0.0.1:6379> CL.THROTTLE test 100 500 20 1
1) (integer) 0
2) (integer) 101
3) (integer) 98
4) (integer) -1
5) (integer) 0

• 1) 是否成功，0：成功，1：拒绝
• 2) 令牌桶的容量，大小为初始值+1
• 3) 当前令牌桶中可用的令牌
• 4) 若请求被拒绝，这个值表示多久后才令牌桶中会重新添加令牌，单位：秒，可以作为重试时间
• 5) 表示多久后令牌桶中的令牌会存满

由于redis-Cell是基于Rust语言写的插件，因此在安装插件前要先安装rust, 具体可参看官方README github

总结

• 从限制用户行为频率场景出发，引入redis-cell分布式限流解决方案，阐述了其算法原理及步骤，并给出实例说明;
• 频率限制的实现有多种方式，例如Nginx和Haproxy都有限制模块、通过Redis来实现也是常见的方式之一;
• 除了引入redis-cell分布式限流模块， 也可以将上述令牌通的实现思路通过Lua脚本实现，然后嵌入到redis中执行， 实际上在redis还不支持redis-cell模块时， 实际使用场景中大多采用redis+lua方式来实现限流策略;
• 将redis-cell限流应用于微服务接口访问频次上也灰常方便;