Redisson 分布式限流器 RRateLimiter 的使用及原理

2024-01-17 06:20

本文主要是介绍Redisson 分布式限流器 RRateLimiter 的使用及原理,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

文章目录

  • 一、基本使用
    • 1.1 创建限流器
    • 1.2 获取令牌
    • 1.3 使用示例
  • 二、实现原理


一、基本使用

1.1 创建限流器

/*** Returns rate limiter instance by name* * @param name of rate limiter* @return RateLimiter object*/
RRateLimiter getRateLimiter(String name);
/*** Initializes RateLimiter's state and stores config to Redis server.* * @param mode - rate mode* @param rate - rate* @param rateInterval - rate time interval* @param rateIntervalUnit - rate time interval unit* @return true if rate was set and false otherwise*/
boolean trySetRate(RateType mode, long rate, long rateInterval, RateIntervalUnit rateIntervalUnit);

trySetRate 用于设置限流参数。其中 RateType 包含 OVERALLPER_CLIENT 两个枚举常量,分别表示全局限流和单机限流。后面三个参数表明了令牌的生成速率,即每 rateInterval 生成 rate 个令牌,rateIntervalUnitrateInterval 的时间单位。

1.2 获取令牌

/*** Acquires a specified permits from this RateLimiter, * blocking until one is available.** Acquires the given number of permits, if they are available * and returns immediately, reducing the number of available permits * by the given amount.* * @param permits the number of permits to acquire*/
void acquire(long permits);/*** Acquires the given number of permits only if all are available* within the given waiting time.** Acquires the given number of permits, if all are available and returns immediately,* with the value true, reducing the number of available permits by one.** If no permit is available then the current thread becomes* disabled for thread scheduling purposes and lies dormant until* the specified waiting time elapses.** If a permits is acquired then the value true is returned.** If the specified waiting time elapses then the value false* is returned.  If the time is less than or equal to zero, the method* will not wait at all.** @param permits amount* @param timeout the maximum time to wait for a permit* @param unit the time unit of the timeout argument* @return true if a permit was acquired and false*         if the waiting time elapsed before a permit was acquired*/
boolean tryAcquire(long permits, long timeout, TimeUnit unit);

acquiretryAcquire 均可用于获取指定数量的令牌,不过 acquire 会阻塞等待,而 tryAcquire 会等待 timeout 时间,如果仍然没有获得指定数量的令牌直接返回 false

1.3 使用示例

@Slf4j
@SpringBootTest
class RateLimiterTest {@Autowiredprivate RedissonClient redissonClient;private static final int threadCount = 10;@Testvoid test() throws InterruptedException {RRateLimiter rateLimiter = redissonClient.getRateLimiter("my_limiter");rateLimiter.trySetRate(RateType.OVERALL, 10, 1, RateIntervalUnit.SECONDS);CountDownLatch latch = new CountDownLatch(threadCount);for (int i = 0; i < threadCount; i++) {new Thread(() -> {rateLimiter.tryAcquire(5, 3, TimeUnit.SECONDS);latch.countDown();log.info("latch count {}", latch.getCount());}).start();}latch.await();}
}
2024-01-16 20:14:27 INFO  [Thread-2] atreus.ink.rate.RateLimiterTest : latch count 9
2024-01-16 20:14:27 INFO  [Thread-3] atreus.ink.rate.RateLimiterTest : latch count 8
2024-01-16 20:14:28 INFO  [Thread-1] atreus.ink.rate.RateLimiterTest : latch count 7
2024-01-16 20:14:29 INFO  [Thread-10] atreus.ink.rate.RateLimiterTest : latch count 6
2024-01-16 20:14:29 INFO  [Thread-8] atreus.ink.rate.RateLimiterTest : latch count 5
2024-01-16 20:14:30 INFO  [Thread-5] atreus.ink.rate.RateLimiterTest : latch count 4
2024-01-16 20:14:30 INFO  [Thread-4] atreus.ink.rate.RateLimiterTest : latch count 3
2024-01-16 20:14:30 INFO  [Thread-6] atreus.ink.rate.RateLimiterTest : latch count 2
2024-01-16 20:14:30 INFO  [Thread-7] atreus.ink.rate.RateLimiterTest : latch count 1
2024-01-16 20:14:30 INFO  [Thread-9] atreus.ink.rate.RateLimiterTest : latch count 0

二、实现原理

Redisson 的 RRateLimiter 基于令牌桶实现,令牌桶的主要特点如下:

  • 令牌以固定速率生成。
  • 生成的令牌放入令牌桶中存放,如果令牌桶满了则多余的令牌会直接丢弃,当请求到达时,会尝试从令牌桶中取令牌,取到了令牌的请求可以执行。
  • 如果桶空了,那么尝试取令牌的请求会被直接丢弃。

RRateLimiter 在创建限流器时通过下面 Lua 脚本设置限流器的相关参数:

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]);

而获取令牌则是通过以下的 Lua 脚本实现:

-- 请求参数示例
-- KEYS[1] my_limiter
-- KEYS[2] {my_limiter}:value
-- KEYS[4] {my_limiter}:permits
-- ARGV[1] 3 本次请求的令牌数
-- ARGV[2] 1705396021850 System.currentTimeMillis()
-- ARGV[3] 6966135962453115904 ThreadLocalRandom.current().nextLong()-- 读取 RRateLimiter.trySetRate 中配置的限流器信息
local rate = redis.call('hget', KEYS[1], 'rate');  -- 10 一个时间窗口内产生的令牌数
local interval = redis.call('hget', KEYS[1], 'interval');  -- 1000 一个时间窗口对应的毫秒数
local type = redis.call('hget', KEYS[1], 'type');  -- 0 全局限流
assert(rate ~= false and interval ~= false and type ~= false, 'RateLimiter is not initialized')local valueName = KEYS[2];  -- {my_limiter}:value 当前可用令牌数字符串的 key
local permitsName = KEYS[4];  -- {my_limiter}:permits 授权记录有序集合的 key-- 单机限流配置 无需考虑
if type == '1' thenvalueName = KEYS[3];permitsName = KEYS[5];
end;-- 查询当前可用的令牌数 查询失败表明是首次请求令牌
local currentValue = redis.call('get', valueName);
if currentValue == false then -- 首次请求令牌-- 单次请求的令牌数不能超过一个时间窗口内产生的令牌数assert(tonumber(rate) >= tonumber(ARGV[1]), 'Requested permits amount could not exceed defined rate');-- 更新当前可用令牌数以及令牌授权记录 {my_limiter}:permits-- set {my_limiter}:permits 10redis.call('set', valueName, rate);-- zadd {my_limiter}:permits 1705396021850 6966135962453115904_1redis.call('zadd', permitsName, ARGV[2], struct.pack('fI', ARGV[3], ARGV[1]));-- decrby {my_limiter}:permits 3redis.call('decrby', valueName, ARGV[1]);return nil;
else -- 再次请求令牌-- 查询可以回收的令牌对应的授权记录 即一个时间窗口前的所有授权记录且包括一个时间窗口前这一时刻-- 旧令牌回收的本质是新令牌的加入 如果一个令牌是在一个时间窗口前被分配的 那经过一个时间窗口后这个空出的位置应该已经由新令牌填充-- zrangebyscore {my_limiter}:permits 0 1705396020850local expiredValues = redis.call('zrangebyscore', permitsName, 0, tonumber(ARGV[2]) - interval); -- [1936135962853113704_2, 536135765023123704_5]-- 统计可以回收的令牌数local released = 0;for i, v in ipairs(expiredValues) dolocal random, permits = struct.unpack('fI', v);-- released = released + 2-- released = released + 5released = released + permits;end;-- 删除授权记录并回收令牌if released > 0 then-- zrem {my_limiter}:permits 1936135962853113704_2 536135765023123704_5redis.call('zrem', permitsName, unpack(expiredValues));currentValue = tonumber(currentValue) + released;-- incrby {my_limiter}:value 7redis.call('set', valueName, currentValue);end;if tonumber(currentValue) < tonumber(ARGV[1]) then-- 如果回收后可用令牌数仍然不足 返回需要等待的时间-- zrangebyscore {my_limiter}:permits (1705396020850 1705396021850 withscores limit 0 1local nearest = redis.call('zrangebyscore', permitsName, '(' .. (tonumber(ARGV[2]) - interval), tonumber(ARGV[2]), 'withscores', 'limit', 0, 1);local random, permits = struct.unpack('fI', nearest[1]);-- 1705396021650 - 1705396021850 + 1000 = 800return tonumber(nearest[2]) - (tonumber(ARGV[2]) - interval);elseredis.call('zadd', permitsName, ARGV[2], struct.pack('fI', ARGV[3], ARGV[1]));redis.call('decrby', valueName, ARGV[1]);return nil;end;
end;

参考:

https://github.com/oneone1995/blog/issues/13
https://www.infoq.cn/article/Qg2tX8fyw5Vt-f3HH673

这篇关于Redisson 分布式限流器 RRateLimiter 的使用及原理的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/615103

相关文章

Spring IoC 容器的使用详解(最新整理)

《SpringIoC容器的使用详解(最新整理)》文章介绍了Spring框架中的应用分层思想与IoC容器原理,通过分层解耦业务逻辑、数据访问等模块,IoC容器利用@Component注解管理Bean... 目录1. 应用分层2. IoC 的介绍3. IoC 容器的使用3.1. bean 的存储3.2. 方法注

Python内置函数之classmethod函数使用详解

《Python内置函数之classmethod函数使用详解》:本文主要介绍Python内置函数之classmethod函数使用方式,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地... 目录1. 类方法定义与基本语法2. 类方法 vs 实例方法 vs 静态方法3. 核心特性与用法(1编程客

Linux中压缩、网络传输与系统监控工具的使用完整指南

《Linux中压缩、网络传输与系统监控工具的使用完整指南》在Linux系统管理中,压缩与传输工具是数据备份和远程协作的桥梁,而系统监控工具则是保障服务器稳定运行的眼睛,下面小编就来和大家详细介绍一下它... 目录引言一、压缩与解压:数据存储与传输的优化核心1. zip/unzip:通用压缩格式的便捷操作2.

从原理到实战深入理解Java 断言assert

《从原理到实战深入理解Java断言assert》本文深入解析Java断言机制,涵盖语法、工作原理、启用方式及与异常的区别,推荐用于开发阶段的条件检查与状态验证,并强调生产环境应使用参数验证工具类替代... 目录深入理解 Java 断言(assert):从原理到实战引言:为什么需要断言?一、断言基础1.1 语

使用Python实现可恢复式多线程下载器

《使用Python实现可恢复式多线程下载器》在数字时代,大文件下载已成为日常操作,本文将手把手教你用Python打造专业级下载器,实现断点续传,多线程加速,速度限制等功能,感兴趣的小伙伴可以了解下... 目录一、智能续传:从崩溃边缘抢救进度二、多线程加速:榨干网络带宽三、速度控制:做网络的好邻居四、终端交互

Python中注释使用方法举例详解

《Python中注释使用方法举例详解》在Python编程语言中注释是必不可少的一部分,它有助于提高代码的可读性和维护性,:本文主要介绍Python中注释使用方法的相关资料,需要的朋友可以参考下... 目录一、前言二、什么是注释?示例:三、单行注释语法:以 China编程# 开头,后面的内容为注释内容示例:示例:四

Go语言数据库编程GORM 的基本使用详解

《Go语言数据库编程GORM的基本使用详解》GORM是Go语言流行的ORM框架,封装database/sql,支持自动迁移、关联、事务等,提供CRUD、条件查询、钩子函数、日志等功能,简化数据库操作... 目录一、安装与初始化1. 安装 GORM 及数据库驱动2. 建立数据库连接二、定义模型结构体三、自动迁

ModelMapper基本使用和常见场景示例详解

《ModelMapper基本使用和常见场景示例详解》ModelMapper是Java对象映射库,支持自动映射、自定义规则、集合转换及高级配置(如匹配策略、转换器),可集成SpringBoot,减少样板... 目录1. 添加依赖2. 基本用法示例:简单对象映射3. 自定义映射规则4. 集合映射5. 高级配置匹

MySQL中的表连接原理分析

《MySQL中的表连接原理分析》:本文主要介绍MySQL中的表连接原理分析,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教... 目录1、背景2、环境3、表连接原理【1】驱动表和被驱动表【2】内连接【3】外连接【4编程】嵌套循环连接【5】join buffer4、总结1、背景

Spring 框架之Springfox使用详解

《Spring框架之Springfox使用详解》Springfox是Spring框架的API文档工具,集成Swagger规范,自动生成文档并支持多语言/版本,模块化设计便于扩展,但存在版本兼容性、性... 目录核心功能工作原理模块化设计使用示例注意事项优缺点优点缺点总结适用场景建议总结Springfox 是