Redis实现流量控制与优化（redis 流控）

Redis实现流量控制与优化

随着互联网的发展，数据量的增长和访问量的增加，流量控制成为各大网站和应用的重要问题之一。针对这一问题，Redis提供了一些优秀的解决方案。

一、Redis的流量控制

Redis提供了许多适用于不同应用场景的流量控制方法，其中比较常用的是计数器和限流。

1. 计数器

计数器通过记录访问次数来控制流量，一旦超出限定的次数，就拒绝访问。实现方式如下：

“`python

import redis

pool = redis.ConnectionPool(host=’localhost’, port=6379, db=0)

r = redis.Redis(connection_pool=pool)

def count_limit(key, limit, expire):

“””

:param key: 唯一标识用户的key

:param limit: 限制次数

:param expire: 过期时间

:return:

“””

if not r.exists(key):

r.setex(key, expire, 1)

return True

elif r.get(key).decode()

r.incr(key)

return True

else:

return False

2. 限流

在高并发情况下，计数器的粒度较粗，可能会导致短时间内访问量激增，触发整体流控。这时可以采用限流算法，对请求进行流量控制。

常用的限流算法有漏桶算法和令牌桶算法。这里以令牌桶算法为例：

```python
class TokenBucket(object):
    def __init__(self, capcity, rate, key, bucket_size=100, timeout=60):
        """
        :param capcity: 桶的最大容量
        :param rate: 令牌添加速度（每秒添加几个令牌）
        :param bucket_size: 初始多少个令牌
        :param timeout: 桶的过期时间
        """
        self.capcity = capcity
        self.rate = rate
        self.buket_size = bucket_size
        self.key = key
        self.timeout = timeout
        
    def consume(self, num=1):
        bucket = r.lrange(self.key, 0, -1)
        current_ts = int(time.time())
        # 还差多少令牌可以消费
        need_token = num - len(bucket)
        if self.capcity - len(bucket) 
            logger.warning('bucket capacity limit, key=%s, bucket_size=%s', self.key, len(bucket))
            return False
        
        # 往桶里添加令牌
        if self.buket_size - len(bucket) >= need_token:
            r.rpush(self.key, *[current_ts for _ in range(need_token)])
        else:
            r.rpush(self.key, *[current_ts for _ in range(self.buket_size-len(bucket))])
            
        # 获取桶内的令牌
        bucket = r.lrange(self.key, 0, -1)
        if not bucket:
            return False
        if int(bucket[-1].decode()) > time.time() - self.timeout:
            return True
        else:
            r.rpop(self.key)
            return False

二、Redis的优化

1. 热点数据预热

由于Redis是内存存储介质，所以热点数据往往会被保存在内存中，而Redis在启动时是需要将数据从磁盘中读取到内存中，这个过程比较耗时，需要大量的IO操作，因此可以在Redis启动前将热点数据预热到内存中，以提高Redis的性能。

“`python

def preheat_data():

hot_data = {

“key1”: “value1”,

“key2”: “value2”,

“key3”: “value3”

}

for k, v in hot_data.items():

r.set(k, v)

2. 设置过期时间

由于Redis是内存存储介质，内存资源有限，当内存空间不足时，Redis会优先回收过期的数据释放内存，因此通过设置过期时间，可以让Redis自动回收过期的数据，以防内存溢出。

```python
def set_expire(key, value, expire=60):
    r.setex(key, expire, value)

3. 缓存雪崩

缓存雪崩是指当缓存服务器重启或失效时，大量请求访问缓存服务器，导致请求直接访问数据库，造成数据库压力过大，服务不可用。为了避免这种情况的发生，可以采用多级缓存的方式，以分担请求压力。

“`python

class MultiCache(object):

def __init__(self, cache_list):

“””

:param cache_list: 缓存级别列表

:param cache_list = [

Redis(host=’localhost’, port=’6379′, db=0),

Memcache([(‘127.0.0.1’,11211)]),

LocalCache(),

]

“””

self.cache_list = cache_list

def get(self, key):

for cache in self.cache_list:

value = cache.get(key)

if value is not None:

return value

return None

def set(self, key, value, expire=None):

for cache in self.cache_list:

cache.set(key, value, expire)

def delete(self, key):

for cache in self.cache_list:

cache.delete(key)

以上就是Redis实现流量控制与优化的方法介绍，通过Redis的优秀功能提高了应用的性能和稳定性。