redis?zset實現(xiàn)滑動窗口限流的代碼
限流
需求背景:同一用戶1分鐘內(nèi)登錄失敗次數(shù)超過3次,頁面添加驗證碼登錄驗證,也即是限流的思想。
常見的限流算法:固定窗口計數(shù)器;滑動窗口計數(shù)器;漏桶;令牌桶。本篇選擇的滑動窗口計數(shù)器
redis zset特性
Redis 有序集合(sorted set)和集合(set)一樣也是 string 類型元素的集合,且不允許重復的成員。不同的是每個元素都會關(guān)聯(lián)一個 double 類型的分數(shù)(score)。redis 正是通過分數(shù)來為集合中的成員進行從小到大的排序。
可參考java的LinkedHashMap和HashMap,都是通過多維護變量使無序的集合變成有序的。區(qū)別是LinkedHashMap內(nèi)部是多維護了2個成員變量Entry<K,V> before, after用于雙向鏈表的連接,redis zset是多維護了一個score變量完成順序的排列。
有序集合的成員是唯一的,但分數(shù)(score)可以重復。
滑動窗口算法
滑動窗口算法思想就是記錄一個滑動的時間窗口內(nèi)的操作次數(shù),操作次數(shù)超過閾值則進行限流。
網(wǎng)上找的圖:
java代碼實現(xiàn)
key使用用戶的登錄名,value數(shù)據(jù)類型使用zset,zset的score使用當前登錄時間戳,value也使用當前登錄時間戳。
key雖然我用的登錄名(已滿足我的需求),但建議實際應用時使用uid等具有唯一標識的字段。zset要求value唯一不可重復,所以當前時間戳需不需要再添加一隨機數(shù)來做唯一標識待驗證。
import java.util.concurrent.TimeUnit; import lombok.extern.slf4j.Slf4j; import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired; import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate; import org.springframework.data.redis.core.ZSetOperations; import org.springframework.stereotype.Component; /** * redis使用zset實現(xiàn)滑動窗口計數(shù) * key:sliding_window_用戶登錄名 * value(zset):value=當前時間戳,score=當前時間戳 * * @author zhaoshuxiang * @date 2022/3/2 */ @Component @Slf4j public class SlidingWindowCounter { /** * redis key前綴 */ private static final String SLIDING_WINDOW = "sliding_window_"; @Autowired private RedisTemplate redisTemplate; * 判斷key的value中的有效訪問次數(shù)是否超過最大限定值maxCount * 判斷與數(shù)量增長分開處理 * * @param key redis key * @param windowInSecond 窗口間隔,秒 * @param maxCount 最大計數(shù) * @return 是 or 否 public boolean overMaxCount(String key, int windowInSecond, long maxCount) { key = SLIDING_WINDOW + key; log.info("redis key = {}", key); // 當前時間 long currentMs = System.currentTimeMillis(); // 窗口開始時間 long windowStartMs = currentMs - windowInSecond * 1000L; // 按score統(tǒng)計key的value中的有效數(shù)量 Long count = redisTemplate.opsForZSet().count(key, windowStartMs, currentMs); // 已訪問次數(shù) >= 最大可訪問值 return count >= maxCount; } * 判斷key的value中的有效訪問次數(shù)是否超過最大限定值maxCount,若沒超過,調(diào)用increment方法,將窗口內(nèi)的訪問數(shù)加一 * 判斷與數(shù)量增長同步處理 * @return 可訪問 or 不可訪問 public boolean canAccess(String key, int windowInSecond, long maxCount) { //按key統(tǒng)計集合中的有效數(shù)量 Long count = redisTemplate.opsForZSet().zCard(key); if (count < maxCount) { increment(key, windowInSecond); return true; } else { return false; } * 滑動窗口計數(shù)增長 public void increment(String key, Integer windowInSecond) { long windowStartMs = currentMs - windowInSecond * 1000; // 單例模式(提升性能) ZSetOperations zSetOperations = redisTemplate.opsForZSet(); // 清除窗口過期成員 zSetOperations.removeRangeByScore(key, 0, windowStartMs); // 添加當前時間 value=當前時間戳 score=當前時間戳 zSetOperations.add(key, String.valueOf(currentMs), currentMs); // 設(shè)置key過期時間 redisTemplate.expire(key, windowInSecond, TimeUnit.SECONDS); }
補充:Redis zSet實現(xiàn)滑動窗口對短信進行防刷限流
前言
主要針對目前線上短信被腳本惡意盜刷的情況,用Redis實現(xiàn)滑動窗口限流
示例代碼
public void checkCurrentWindowValue(String telNum) { ? ? ? ?? ? ? ? ? String windowKey = CommonConstant.getNnSmsWindowKey(telNum); ? ? ? ? //獲取當前時間戳 ? ? ? ? long currentTime = System.currentTimeMillis(); ? ? ? ? //1小時,默認只能發(fā)5次,參數(shù)smsWindowMax做成可配置項,配置到Nacos配置中心,可以動態(tài)調(diào)整 ? ? ? ? if (RedisUtil.hasKey(windowKey)) { ? ? ? ? ? ? //參數(shù)smsWindowTime表示限制的窗口時間 ? ? ? ? ? ? //這里獲取當前時間與限制窗口時間之間的短信發(fā)送次數(shù) ? ? ? ? ? ? Optional<Long> optional = Optional.ofNullable(RedisUtil.zCount(windowKey, currentTime - smsWindowTime, currentTime)); ? ? ? ? ? ? if (optional.isPresent()) { ? ? ? ? ? ? ? ? long count = optional.get(); ? ? ? ? ? ? ? ? if (count >= smsWindowMax) { ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? log.error("==========>當前號碼:{} 短信發(fā)送太頻繁,{}", telNum, count); ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? throw new ServiceException(MidRetCode.umid_10060); ? ? ? ? ? ? ? ? } ? ? ? ? ? ? } ? ? ? ? } ? ? ? ? StringBuilder sb =new StringBuilder(); ? ? ? ? String windowEle = sb.append(telNum).append(":").append(currentTime).toString(); ? ? ? ? //添加當前發(fā)送元素到zSet中(由于保證元素唯一,這里將元素加上了當前時間戳) ? ? ? ? RedisUtil.zAdd(windowKey, windowEle, currentTime); ? ? ? ? //設(shè)置2倍窗口Key:windowKey 的過期時間 ? ? ? ? RedisUtil.expire(windowKey, smsWindowTime*2, TimeUnit.MILLISECONDS); ? ? }
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