Redis限流正确姿势指导指南，结尾附带Bug小惊喜，不要错过哦~

分手后的思念是犯贱 2022-10-29 07:36 8阅读 0赞

**一、限流算法**

限流算法经典的一般有四种：计数器（固定窗口）算法、滑动窗口算法、漏桶算法、令牌桶算法。

**redis分布式限流**来自林老师带你学编程*00:00**01:34*

关于它们的实现网上有一堆的资料，有兴趣的可以百度、Google一下，下面是四种算法大致总结。

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>算法</th> 
   <th>确定参数</th> 
   <th>空间复杂度</th> 
   <th>时间复杂度</th> 
   <th>限制突发流量</th> 
   <th>平滑限流</th> 
   <th>分布式环境下实现难度</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>固定窗口</td> 
   <td>计数周期T、周期内最大访问数N</td> 
   <td>低O(1)（记录周期内访问次数及周期开始时间</td> 
   <td>低O(1)</td> 
   <td>否</td> 
   <td>否</td> 
   <td>低</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>滑动窗口</td> 
   <td>计数周期T、周期内最大访问数N</td> 
   <td>高O(N)（记录每个小周期中的访问数量）</td> 
   <td>中O(N)</td> 
   <td>是</td> 
   <td>相对实现。滑动窗口的格子划分的越多，那么滑动窗口的滚动就越平滑</td> 
   <td>中</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>漏桶</td> 
   <td>漏桶流出速度r、漏桶容量N</td> 
   <td>低O(1)（记录当前漏桶中容量）</td> 
   <td>高O(N)</td> 
   <td>是</td> 
   <td>是</td> 
   <td>高</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>令牌桶</td> 
   <td>令牌产生速度r、令牌桶容量N</td> 
   <td>低O(1)（记录当前令牌桶中令牌数）</td> 
   <td>高O(N)</td> 
   <td>是</td> 
   <td>是</td> 
   <td>高</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

**二、分布式限流实现**

现在的服务基本都是采用分布式多实例，单例的限流一般都是采用框架实现，例如Guava就一键式集成了令牌桶限流算法，直接调用API就可以了，很简单，但是在分布式环境下，就要求我们自己来实现了。

![图片][2f09d778b5499f5d5f06678f097299cc.png]

一般分布式限流刚开始都会使用固定窗口算法进行限流，这主要原因是借助Redis，可以轻轻松松几行代码搞定分布式限流。

if (redisTemplate.hasKey(key)) {
         int currentNum = redisTemplate.opsForValue().get(key);
         if (currentNum < maxMum) {
              // 请求并发量加1
              redisTemplate.opsForValue().increment(key, 1);
          } else {
              return;
          }
    } else {
       redisTemplate.opsForValue().set(key, 1, 1, TimeUnit.MINUTES);
    }

**三、限流成绝流**

如上述代码所示，非常简单，设置一个带有过期时间的key，再加一个阀值就可以了，代码看似没有问题，其实隐藏着一个巨大的Bug，也正是因为这个Bug导致限流变成绝流。

3.1 Bug场景

先给大家讲解一下Bug出现的场景，博主将限流代码发布到线上之后，刚开始确实实现了限流，达到阀值之后就不会再增加了，但是过了几分钟之后发现还处于限流状态，此时Redis早就到了过期时间。查看Redis对应的Key发现，Key的过期时间竟然是-1，也就是永不过期。这个过程就非常诡异了，博主将Key删除掉之后，过一段时间又发生同样的问题。

3.2 错误整理

我们从这个错误场景中可以得出，这个Bug并不是必然发生的，而是在某一个时间点就会突然发生，明确这一点之后，基本可以确定应该是Redis操作这个Key发生的问题。

我们再来仔细看一下代码，所有的代码都没有问题，唯一可能出现的只可能是redisTemplate.opsForValue().increment(key, 1)命令了，假如说执行increment的时候，key正好过期了呢，执行increment方法是会报错还是会生成一个新的Key然后加1呢？

通过实验我们可以得出,通过redisTemplate.opsForValue().increment(key, 1)命令也可以创建Key，而且创建的还是不过期的Key，好了罪魁祸首找到了，那我们应该如何修复这个Bug呢，别着急我们接着往下看。

> 不说版本就瞎逼逼，那是耍流氓。RedisTemplate的版本号为：spring.data.redis-2.1.8.RELEASE

3.3 Bug修复

public void resetExpireKey(String key) {
        Long expireSeconds = redisTemplate.opsForValue().getOperations().getExpire(key);
        // 永不过期或者不存在
        if (expireSeconds == -1
                    || expireSeconds == -2) {
            redisTemplate.opsForValue().set(key, 1, 1, TimeUnit.MINUTES);
        }
    }
    
    @Override
    public boolean isLimiter(String key, int maxMum) {
        try {
            // key存在,说明1分钟之后还未过期
            if (redisTemplate.hasKey(key)) {
                // 重置过期时间
                resetExpireKey(key);
                int currentNum = redisTemplate.opsForValue().get(key);
                if (currentNum < maxMum) {
                    // 请求并发量加1
                    redisTemplate.opsForValue().increment(key, 1);
                } else {
                    return true;
                }
            } else {
                    // 已经过期，下一个周期开始（过期时间为1分钟）
                redisTemplate.opsForValue().set(key, 1, 1, TimeUnit.MINUTES);
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return false;
    }

解决这个Bug其实很简单，只要在increment之前，做一层判断即可，这样一个分布式限流就完成了。

**四、架构升级**

4.1 Redis限流缺陷：

1.  因为结构简单，它的缺陷也是非常明显的，如果我们设置的一分钟内上限是1w，但还是有可能导致高并发而不被限流，比如0.1s用完1w是额度，这个每秒的并发量就非常高了。
2.  还有另外一个问题就是，如果多个实例，可能会导致某一个实例负载过高，导致限流不均匀。

4.2 架构升级

第一个问题只能换限流的算法模型了，因为固定窗口的算法就是有这个问题，需要修改为滑动窗口、漏桶、令牌桶算法，具体的实现博主会再后面的文章中和大家介绍，敬请期待。

第二个问题可以结合服务内部限流+分布式限流两种分别来实现，我们可以设置一个总的阀值和服务内部的阀值，如果内部达到阀值，总的阀值还没到，就可以推送到其它实例去处理。

![图片][bbaaab117fc3725c1dd82cbfa0cdb77a.png]

**五、总结**

今天的分享就到这边了，通过这个Bug，童靴们有没有感觉到，一个这么简单的代码逻辑，竟然隐藏着如此凶险的Bug。林老师带你学编程，今天你学到了嘛。

**-----------------------**

**公众号：**林老师带你学编程

**网站：**wolzq.com

代码无非增删改查，关注老师给你Coding

![图片][0715eb9d950e28e2ed8775addb9af017.png]

**林老师带你学编程**：[https://wolzq.com][https_wolzq.com]

[2f09d778b5499f5d5f06678f097299cc.png]: /images/20221024/1955870c9448440dba4391229b894fd3.png
[bbaaab117fc3725c1dd82cbfa0cdb77a.png]: /images/20221024/0d242ec1787e463c90f9472cf8fcd85b.png
[0715eb9d950e28e2ed8775addb9af017.png]: /images/20221024/695f30c663a9448e9897e18a3a0e0291.png
[https_wolzq.com]: https://wolzq.com/