Redis怎样实现分布式限流_编写Lua脚本控制请求速率

阿枫大大_9733

阿枫大大_9733

2026-05-10

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原创

必须用lua脚本做redis分布式限流,因为incr+expire两步操作不原子,易致计数错误;lua在redis中原子执行,可一次性完成读、判、写、设过期,避免竞态。

redis怎样实现分布式限流_编写lua脚本控制请求速率

为什么必须用 Lua 脚本做 Redis 分布式限流

因为单靠 INCR + EXPIRE 两步操作无法保证原子性:并发请求可能绕过过期时间检查,导致窗口计数错误。Lua 脚本在 Redis 中是原子执行的,所有逻辑(读、判断、写、设过期)都在服务端一次完成,避免竞态。

常见错误现象:(integer) 1 返回了但实际没限流,或同一秒内计数突增到远超阈值——基本都是没用 Lua,而是客户端分步调用造成的。

  • 不要在客户端做“先 GET 再 INCR”的判断
  • 脚本里必须用 redis.call("INCR", key) 而非 redis.call("GET", key) 后再手动加,否则失去原子性
  • 过期时间必须用 redis.call("EXPIRE", key, window) 在首次 INCR 后立即设置,不能依赖外部定时任务

一个能直接用的限流 Lua 脚本(令牌桶模型)

这个脚本实现的是“固定窗口 + 令牌桶混合逻辑”:每秒重置桶容量,但允许突发流量在桶未空时通过。适用于 API 网关、登录接口等场景。

local key = KEYS[1]
local limit = tonumber(ARGV[1])
local window = tonumber(ARGV[2])

local current = redis.call("INCR", key)
if current == 1 then
  redis.call("EXPIRE", key, window)
end

if current > limit then
  return 0
end
return 1

说明:KEYS[1] 是限流 key(如 "rate:login:192.168.1.100"),ARGV[1] 是最大请求数,ARGV[2] 是窗口秒数(比如 60 表示 1 分钟)。返回 1 表示放行,0 表示拒绝。

redis-tools
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按类别查找Redis命令、检测服务器连接、监控键数量和内存占用,支持离线速查表。

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  • 注意:该脚本不处理“令牌补充”,纯固定窗口;若需平滑限流(如每秒最多 5 次),得改用更复杂的滑动窗口脚本
  • INCR 自动创建 key 并初始化为 1,所以 current == 1 是判断是否为窗口内首次请求的可靠方式
  • 别把 window 设成毫秒——Redis 的 EXPIRE 单位是秒,毫秒要用 PEXPIRE,且 Lua 中需传整数毫秒值

Java(Lettuce)中调用这个脚本的要点

用 Lettuce 时,不能直接传字符串脚本每次执行,而应先 SCRIPT LOAD 缓存 SHA1,后续用 EVALSHA 调用,减少网络和计算开销。

  • 首次加载:String sha = connection.sync().scriptLoad(luaScript)
  • 后续执行:Long result = connection.sync().evalsha(sha, ScriptOutputType.INTEGER, keys, args)
  • 如果返回 nil(Lettuce 里是 null),说明脚本未加载或被驱逐,要 fallback 到 EVAL
  • key 和 arg 都必须是 String 类型数组,数值要提前 String.valueOf(100) 转换,不然 Lettuce 会报 ERR Error running script

容易被忽略的 key 设计细节

限流效果好不好,一半取决于 key 是否真正隔离了请求维度。Key 写错,要么全站被限,要么完全不起作用。

  • 按用户限流?用 "rate:user:" .. userId,别漏了前缀,也别拼错字段名(比如把 userId 写成 user_id 导致不同格式 key 并存)
  • 按 IP 限流?取真实 IP(Nginx 透传的 X-Real-IP),不是 request.getRemoteAddr() —— 后者在有代理时总是 127.0.0.1
  • 组合维度?比如“用户 + 接口路径”,key 可写成 "rate:api:" .. md5(userId .. ":" .. path),避免特殊字符(/、?)污染 key 结构
  • 别用太长的 key:Redis 查找性能与 key 长度相关,超过 100 字符建议哈希截断

滑动窗口精度高但脚本复杂、内存占用大;固定窗口简单高效,适合大多数业务。选哪种,得看你的错误预算和监控能力——真要毫秒级控制,就别只靠 Redis Lua,该上 Sentinel 或专门的限流中间件了。

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