Redis+Lua实现限流

分布式限流最关键的是要将限流服务做成原子化，而解决方案可以使使用redis+lua或者nginx+lua技术进行实现，通过这两种技术可以实现的高并发和高性能。
首先我们来使用redis+lua实现时间窗内某个接口的请求数限流，实现了该功能后可以改造为限流总并发/请求数和限制总资源数。Lua本身就是一种编程语言，也可以使用它实现复杂的令牌桶或漏桶算法。
如下操作因是在一个lua脚本中（相当于原子操作），又因Redis是单线程模型，因此是线程安全的。

相比Redis事务来说，Lua脚本有以下优点
减少网络开销: 不使用 Lua 的代码需要向 Redis 发送多次请求, 而脚本只需一次即可, 减少网络传输;
原子操作: Redis 将整个脚本作为一个原子执行, 无需担心并发, 也就无需事务;
复用: 脚本会永久保存 Redis 中, 其他客户端可继续使用.

Lua脚本

local key = KEYS[1] --限流KEY（一秒一个）
local limit = tonumber(ARGV[1]) --限流大小
local current = tonumber(redis.call('get', key) or "0")
if current + 1 > limit then --如果超出限流大小
    return 0
else --请求数+1，并设置2秒过期
    redis.call("INCRBY", key,"1")
    redis.call("expire", key,"2")
end
return 1

java代码

import org.apache.commons.io.FileUtils;

import redis.clients.jedis.Jedis;

import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.net.URISyntaxException;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;

public class RedisLimitRateWithLUA {

    public static void main(String[] args) {
        final CountDownLatch latch = new CountDownLatch(1);

        for (int i = 0; i < 7; i++) {
            new Thread(new Runnable() {
                public void run() {
                    try {
                        latch.await();
                        System.out.println("请求是否被执行："+accquire());
                    } catch (Exception e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }).start();

        }

        latch.countDown();
    }

    public static boolean accquire() throws IOException, URISyntaxException {
        Jedis jedis = new Jedis("127.0.0.1");
        File luaFile = new File(RedisLimitRateWithLUA.class.getResource("/").toURI().getPath() + "limit.lua");
        String luaScript = FileUtils.readFileToString(luaFile);

        String key = "ip:" + System.currentTimeMillis()/1000; // 当前秒
        String limit = "5"; // 最大限制
        List<String> keys = new ArrayList<String>();
        keys.add(key);
        List<String> args = new ArrayList<String>();
        args.add(limit);
        Long result = (Long)(jedis.eval(luaScript, keys, args)); // 执行lua脚本，传入参数
        return result == 1;
    }
}

运行结果

请求是否被执行：true
请求是否被执行：true
请求是否被执行：false
请求是否被执行：true
请求是否被执行：true
请求是否被执行：true
请求是否被执行：false

从结果可看出只有5个请求成功执行

IP限流Lua脚本

local key = "rate.limit:" .. KEYS[1]
local limit = tonumber(ARGV[1])
local expire_time = ARGV[2]

local is_exists = redis.call("EXISTS", key)
if is_exists == 1 then
    if redis.call("INCR", key) > limit then
        return 0
    else
        return 1
    end
else
    redis.call("SET", key, 1)
    redis.call("EXPIRE", key, expire_time)
    return 1
end

参考文章：http://jinnianshilongnian.iteye.com/blog/2305117