Redis - Redis Lua 实现分布式锁和限流器 - 《后端知识点学习笔记》

一、实现分布式锁
- 1.1、加锁脚本
- 1.2、释放锁脚本
- 1.3、这种实现缺点
二、实现分布式限流器

一、实现分布式锁

1.1、加锁脚本

-- lua in redis
local key = KEYS[1] -- 锁标识
local value = ARGV[1] -- 全局唯一值
local ttl = tonumber(ARGV[2]) or 0 -- 过期时间，默认不过期
if (redis.call('exists', key) == 0) then
    redis.call('hincrby', key, value, 1)
    if (ttl > 0) then
        redis.call('expire', key, ttl)
    end
    return 1
end
if (redis.call('hexists', key, value) == 1) then
    redis.call('hincrby', key, value, 1)
    return 1
end
return 0

1.2、释放锁脚本

-- lua in redis
local key = KEYS[1] -- 锁标识
local value = ARGV[1] -- 全局唯一值
if (redis.call('hexists', key, value) == 1) then
    -- 当计数器为0时才真正删除锁
    if (redis.call('hincrby', key, value, -1) < 1) then
        redis.call('del', key)
    end
    return 1
end
return 0

1.3、这种实现缺点

业务没完成，锁失效了，可以采用想 Redisson 分布式锁那样的看门狗线程，进行锁自动续期
注意锁的范围定义，定义太大，则会导致吞吐量下降，可以采用分段加锁
使用 Lua 脚是为了原子性操作

二、实现分布式限流器

2.1、限流算法

令牌桶算法

生成令牌的速度是恒定的，而请求去拿令牌是没有速度限制的。这意味，面对瞬时大流量，该算法可以在短时间内请求拿到大量令牌，而且拿令牌的过程并不是消耗很大的事情。

漏桶算法

漏桶的出水速度是恒定的，那么意味着如果瞬时大流量的话，将有大部分请求被丢弃掉（也就是所谓的溢出）。

2.2、简单的限流脚本

local key = "rate.limit:" .. KEYS[1] --限流KEY
local limit = tonumber(ARGV[1])        --限流大小
local ttl = tonumber(ARGV[2]) or 2 -- 过期时间，默认2s
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")
  if (ttl > 0) then
      redis.call('expire', key, ttl)
  end
  return current + 1
end

2.3、解决时间粒度精细问题

实现不可预消费的令牌桶
- 通过计算令牌恢复速率，达到控制时间粒度精细问题 ```lua — 令牌桶限流: 不支持预消费, 初始桶是满的 — KEYS[1] string 限流的key

— ARGV[1] int 桶最大容量 — ARGV[2] int 每次添加令牌数 — ARGV[3] int 令牌添加间隔(秒) — ARGV[4] int 当前时间戳

local bucket_capacity = tonumber(ARGV[1]) local add_token = tonumber(ARGV[2]) local add_interval = tonumber(ARGV[3]) local now = tonumber(ARGV[4])

— 保存上一次更新桶的时间的key local LAST_TIME_KEY = KEYS[1]..”_time”;
— 获取当前桶中令牌数 local token_cnt = redis.call(“get”, KEYS[1])
— 桶完全恢复需要的最大时长 local reset_time = math.ceil(bucket_capacity / add_token) * add_interval;

if token_cnt then — 令牌桶存在 — 上一次更新桶的时间 local last_time = redis.call(‘get’, LAST_TIME_KEY) — 恢复倍数 local multiple = math.floor((now - last_time) / add_interval) — 恢复令牌数 local recovery_cnt = multiple * add_token — 确保不超过桶容量 local token_cnt = math.min(bucket_capacity, token_cnt + recovery_cnt) - 1

if token_cnt < 0 then
    return -1;
end
-- 重新设置过期时间, 避免key过期
redis.call('set', KEYS[1], token_cnt, 'EX', reset_time)                     
redis.call('set', LAST_TIME_KEY, last_time + multiple * add_interval, 'EX', reset_time)
return token_cnt

else — 令牌桶不存在 token_cnt = bucket_capacity - 1 — 设置过期时间避免key一直存在 redis.call(‘set’, KEYS[1], token_cnt, ‘EX’, reset_time); redis.call(‘set’, LAST_TIME_KEY, now, ‘EX’, reset_time + 1);
return token_cnt end ```

Redis Lua 实现分布式锁和限流器