Redis实现限流功能的几种方法总结

|---5min---|---5min---|---5min---|---5min---|
20:00      20:05      20:10      20:15

-- 固定窗口限流实现
local key = "***" .. user_id .. ":" .. action
local limit = 10  -- 最大次数
local period = 10  -- 时间窗口（秒）

-- 方式1：INCR + EXPIRE（存在问题）
redis.call('INCR', key)
redis.call('EXPIRE', key, period)

-- 方式2：SET + INCR（正确实现，解决竞态条件）
-- 使用 SET + EXPIRE 原子操作，避免窗口切换时丢失数据
redis.call('SET', key, 0, 'EX', period, 'NX')
local count = redis.call('INCR', key)

return count <= limit

# Python 示例
pipe = redis.pipeline()
pipe.set(key, 0, ex=period, nx=True)
pipe.incr(key)
res = pipe.execute()
return res[1] <= limit

20:04-20:05 发生 9 次请求
20:05-20:06 发生 9 次请求

传统固定窗口：      |-----5min-----|-----5min-----|
                   20:00         20:05         20:10

滑动窗口：
                   现在时刻的窗口持续向前滑动
                   |----5min-----|----5min-----|
                   20:01         20:06

local function is_action_allowed(red, user_id, action, period, max_count)
    local key = "***" .. user_id .. ":" .. action
    local now = redis.call('TIME')  -- 获取当前时间戳（毫秒）

    -- 1. 记录当前行为（score 和 member 都用时间戳）
    red:zadd(key, now, now)

    -- 2. 移除窗口之前的行为记录
    red:zremrangebyscore(key, 0, now - period * 1000)

    -- 3. 获取窗口内的行为数量
    local count = red:zcard(key)

    -- 4. 设置过期时间，避免冷用户持续占用内存
    red:expire(key, period + 1)

    return count <= max_count
end

时间轴：[--窗口period--|---未来---]
                       ↑now
                       
ZSET 存储：score=时间戳, member=时间戳
ZREMRANGEBYSCORE：删除 score < now-period 的旧记录
ZCARD：统计剩余元素数量，即窗口内请求数

漏斗模型：
       [入口] -> (容量固定) -> [出口]
         ↓
      速率恒定

# 下载并编译
git clone https://github.com/brandur/redis-cell
cd redis-cell
cargo build --release
cp target/release/libredis_cell.so /path/to/modules/
# 启动 Redis 加载模块
redis-server --loadmodule /path/to/modules/libredis_cell.so

CL.THROTTLE key capacity operations seconds [quota]

CL.THROTTLE user:123:login 10 5 60

1) (integer) 0  # 是否被限流（0=允许，1=拒绝）
2) (integer) 7  # 漏斗剩余容量
3) (integer) 7  # 如果被拒绝，还需要等多久（秒）
4) (integer) -1  # 预留字段
5) (integer) 60  # 下次请求的间隔时间

流速 = operations / seconds = 5 / 60 ≈ 0.083 请求/秒

令牌桶：
         -> [桶容量] -> 请求消耗令牌 -> 通过
         ↑
      固定速率放入令牌