前提
最近公司在做有需求在做分布式限流,调研的限流框架大概有
1、spring cloud gateway 集成 redis 限流,但属于网关层限流
2、阿里 Sentinel,功能强大、带监控平台
3、srping cloud hystrix,属于接口层限流,提供线程池与信号量两种方式
4、其他:redission、手撸代码
实际需求情况属于业务端限流,redission 更加方便,使用更加灵活,下面介绍下 redission 分布式限流如何使用及原理:
一、使用
使用很简单、如下
// 1、 声明一个限流器
RRateLimiter rateLimiter = redissonClient.getRateLimiter(key);
// 2、 设置速率,5秒中产生3个令牌
rateLimiter.trySetRate(RateType.OVERALL, 3, 5, RateIntervalUnit.SECONDS);
// 3、试图获取一个令牌,获取到返回true
rateLimiter.tryAcquire(1)
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二、原理
1、getRateLimiter
// 声明一个限流器 名称 叫key
redissonClient.getRateLimiter(key)
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2、trySetRate
trySetRate 方法跟进去底层实现如下:
@Override
public RFuture<Boolean> trySetRateAsync(RateType type, long rate, long rateInterval, RateIntervalUnit unit) {
return commandExecutor.evalWriteAsync(getName(), LongCodec.INSTANCE, RedisCommands.EVAL_BOOLEAN,
"redis.call('hsetnx', KEYS[1], 'rate', ARGV[1]);"
+ "redis.call('hsetnx', KEYS[1], 'interval', ARGV[2]);"
+ "return redis.call('hsetnx', KEYS[1], 'type', ARGV[3]);",
Collections.<Object>singletonList(getName()), rate, unit.toMillis(rateInterval), type.ordinal());
}
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举个例子,更容易理解:
比如下面这段代码,5 秒中产生 3 个令牌,并且所有实例共享( RateType.OVERALL
所有实例共享、 RateType.CLIENT
单实例端共享)
trySetRate(RateType.OVERALL, 3, 5, RateIntervalUnit.SECONDS);
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那么 redis 中就会设置 3 个参数:
hsetnx,key,rate,3
hsetnx,key,interval,5
hsetnx,key,type,0
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接着看 tryAcquire(1) 方法:底层源码如下
private <T> RFuture<T> tryAcquireAsync(RedisCommand<T> command, Long value) {
return commandExecutor.evalWriteAsync(getName(), LongCodec.INSTANCE, command,
"local rate = redis.call('hget', KEYS[1], 'rate');" //1
+ "local interval = redis.call('hget', KEYS[1], 'interval');" //2
+ "local type = redis.call('hget', KEYS[1], 'type');" //3
+ "assert(rate ~= false and interval ~= false and type ~= false, 'RateLimiter is not initialized')" //4
+ "local valueName = KEYS[2];" //5
+ "if type == 1 then "
+ "valueName = KEYS[3];" //6
+ "end;"
+ "local currentValue = redis.call('get', valueName); " //7
+ "if currentValue ~= false then "
+ "if tonumber(currentValue) < tonumber(ARGV[1]) then " //8
+ "return redis.call('pttl', valueName); "
+ "else "
+ "redis.call('decrby', valueName, ARGV[1]); " //9
+ "return nil; "
+ "end; "
+ "else " //10
+ "redis.call('set', valueName, rate, 'px', interval); "
+ "redis.call('decrby', valueName, ARGV[1]); "
+ "return nil; "
+ "end;",
Arrays.<Object>asList(getName(), getValueName(), getClientValueName()),
value, commandExecutor.getConnectionManager().getId().toString());
}
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第 1、2、3 备注行是获取上一步 set 的 3 个值: rate、interval、type
,如果这 3 个值没有设置,直接返回 rateLimiter 没有被初始化。
第 5 备注行声明一个变量叫 valueName
值为 KEYS[2],KEYS[2]
对应的值是 getValueName()
方法, getValueName()
返回的就是上面第一步 getRateLimiter
我们设置的 key;如果 type=1,表示全局共享,那么 valueName
的值改为取 KEYS[3]
, KEYS[3]
对应的值为 getClientValueName()
,查看 getClientValueName()
源码:
String getClientValueName() {
return suffixName(getValueName(), commandExecutor.getConnectionManager().getId().toString());
}
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ConnectionManager().getId() 如下:
public interface ConnectionManager {
UUID getId();
省略...
}
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这个 getId()是每个客户端初始化的时候生成的 UUID,即每个客户端的 getId 是唯一的,这也就验证了 trySetRate
方法中 RateType.ALL
与 RateType.PER_CLIENT
的作用。
接着看第 7 标准行,获取 valueName
对应的值 currentValue
;首次获取肯定为空,那么看第 10 标准行 else 的逻辑
set valueName 3 px 5
,设置 key=valueName value=3 过期时间为 5 秒
decrby valueName 1
,将上面 valueName 的值减 1
那么如果第二次访问,第 7 标注行返回的值存在,将会走第 8 标注行,紧接着走如下判断
如果当前 valueName 的值也就是 3,小于要获得的令牌数量( tryAcquire
方法中的入参),那么说明当前时间内(key 的有效期 5 秒内),令牌的数量已经被用完,返回 pttl(key 的剩余过期时间);反之说明桶中有足够的令牌,获取之后将会把桶中的令牌数量减 1,至此结束。
总结
redission
分布式限流采用令牌桶思想和固定时间窗口, trySetRate
方法设置桶的大小,利用 redis key
过期机制达到时间窗口目的,控制固定时间窗口内允许通过的请求量。
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