精尽 Redisson 源码分析 —— 限流器 RateLimiter_redissonratelimiter

作者：正经夜光杯 | 2024-07-26 05:55:22

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redissonratelimiter

1. 概述

限流，无论在系统层面，还是在业务层面，使用都非常广泛。例如说：

【业务】为了避免恶意的灌水机或者用户，限制每分钟至允许回复 10 个帖子。
【系统】为了避免服务系统被大规模调用，超过极限，限制每个调用方只允许每秒调用 100 次。

限流算法，常用的分成四种：

每一种的概念，推荐看看《计数器、滑动窗口、漏桶、令牌算法比较和伪代码实现》文章。

计数器

比较简单，每固定单位一个计数器即可实现。
滑动窗口

Redisson 提供的是基于滑动窗口 RateLimiter 的实现。相比计数器的实现，它的起点不是固定的，而是以开始计数的那个时刻开始为一个窗口。

所以，我们可以把计数器理解成一个滑动窗口的特例，以固定单位为一个窗口。
令牌桶算法

《Eureka 源码解析 —— 基于令牌桶算法的 RateLimiter》，单机并发场景下的 RateLimiter 实现。

《Spring-Cloud-Gateway 源码解析 —— 过滤器 (4.10) 之 RequestRateLimiterGatewayFilterFactory 请求限流》，基于 Redis 实现的令牌桶算法的 RateLimiter 实现。
漏桶算法
漏桶算法，一直没搞明白和令牌桶算法的区别。现在的理解是：
- 令牌桶算法，桶里装的是令牌。每次能拿取到令牌，就可以进行访问。并且，令牌会按照速率不断恢复放到令牌桶中直到桶满。
- 漏桶算法，桶里装的是请求。当桶满了，请求就进不来。例如说，Hystrix 使用线程池或者 Semaphore 信号量，只有在请求未满的时候，才可以进行执行。

上面哔哔了非常多的字，只看本文的话，就那一句话：“Redisson 提供的是基于滑动窗口 RateLimiter 的实现。”。

2. 整体一览

在 Redisson 中，提供了四个 RateLimiter 相关的接口，如下图：

正在上传…重新上传取消RateLimiter 接口

org.redisson.api.RRateLimiterAsync ，定义了异步操作的接口。
org.redisson.api.RRateLimiter ，继承 RRateLimiterAsync 的基础上，定义了同步操作的接口。
org.redisson.api.RRateLimiterReactive ，定义基于 Reactor 操作的接口。
org.redisson.api.RRateLimiterReactive ，定义基于 RxJava 操作的接口。

目前，Redisson 暂时只实现了 RRateLimiterAsync 和 RRateLimiter 接口的方法，即 org.redisson.RedissonRateLimiter 。

RRateLimiterAsync 和 RRateLimiter 定义的接口，差别就在于同步和异步，所以我们就只看看 RRateLimiter 接口。代码如下：

boolean trySetRate(RateType mode, long rate, long rateInterval, RateIntervalUnit rateIntervalUnit);
RateLimiterConfig getConfig();

boolean tryAcquire();
boolean tryAcquire(long permits);
boolean tryAcquire(long timeout, TimeUnit unit);
boolean tryAcquire(long permits, long timeout, TimeUnit unit);

void acquire();
void acquire(long permits);

#trySetRate(RateType mode, long rate, long rateInterval, RateIntervalUnit rateIntervalUnit) 方法，设置限流器的配置。
#getConfig() 方法，获得限流器的配置。
#tryAcquire(...) 方法，尝试在指定时间内，获得指定数量的令牌，并返回是否成功。
#acquire(...) 方法，在指定时间内，获得指定数量的令牌，直到成功。

总的来说，一共两类方法，一类是设置或获取配置，一类是获取令牌。下面，我们来逐个方法的源码，来瞅瞅。

3. trySetRate

在《精尽 Redisson 源码分析 —— 调试环境搭建》中，我们搭建了一个限流器的示例。在示例的开始，我们会调用 RRateLimiter#trySetRateAsync(RateType type, long rate, long rateInterval, RateIntervalUnit unit) 方法，设置限流器的配置。代码如下：

// RedissonRateLimiter.java

@Override
public boolean trySetRate(RateType type, long rate, long rateInterval, RateIntervalUnit unit) {
    return get(trySetRateAsync(type, rate, rateInterval, unit));
}

@Override
public RFuture<Boolean> trySetRateAsync(RateType type, long rate, long rateInterval, RateIntervalUnit unit) {
    return commandExecutor.evalWriteAsync(getName(), LongCodec.INSTANCE, RedisCommands.EVAL_BOOLEAN,
            "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]);",
            Collections.<Object>singletonList(getName()), // keys [分布锁名]
            rate, unit.toMillis(rateInterval), type.ordinal()); // values [速度、速度单位、限流类型]
}

将限流器的配置写入到 Redis 中。这个和我们看到的很多分布式限流器的实现不同，它们只提供获取令牌的功能，而 Redisson 多了持久化配置限流器的配置到 Redis 中，相当于说，Redis 起到了一个配置中心的功能，分布式下的相同限流器（“相同”指的是相同名字的限流器）使用同一的配置。
参数 type ：类型是 org.redisson.api.RateType ，限流类型。目前有两种：
- OVERALL ：相同名字的所有 RateLimiter 实例。
- PER_CLIENT ：相同 JVM 进程的所有相同名字的所有 RateLimiter 实例。
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