redis实现分布式限流 结合Lua脚本

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通过 AOP 结合 Redis + Lua 脚本实现分布式限流，旨在保护 API 被恶意频繁访问的问题

自定义注解

@Target(ElementType.METHOD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
public @interface RateLimiter {
    long DEFAULT_REQUEST = 10;

    /**
     * max 最大请求数
     */
    @AliasFor("max") long value() default DEFAULT_REQUEST;

    /**
     * max 最大请求数
     */
    @AliasFor("value") long max() default DEFAULT_REQUEST;

    /**
     * 限流key
     */
    String key() default "";

    /**
     * 超时时长，默认1分钟
     */
    long timeout() default 1;

    /**
     * 超时时间单位，默认 分钟
     */
    TimeUnit timeUnit() default TimeUnit.MINUTES;
}

 配置类

@Configuration
public class RedisConfig {
    @Bean
    @SuppressWarnings("unchecked")
    public RedisScript limitRedisScript() {
        DefaultRedisScript redisScript = new DefaultRedisScript<>();
        redisScript.setScriptSource(new ResourceScriptSource(new ClassPathResource("scripts/redis/limit.lua")));
        redisScript.setResultType(Long.class);
        return redisScript;
    }
}

lua脚本

-- 下标从 1 开始
local key = KEYS[1]
local now = tonumber(ARGV[1])
local ttl = tonumber(ARGV[2])
local expired = tonumber(ARGV[3])
-- 最大访问量
local max = tonumber(ARGV[4])

-- 清除过期的数据
-- 移除指定分数区间内的所有元素，expired 即已经过期的 score
-- 根据当前时间毫秒数 - 超时毫秒数，得到过期时间 expired
redis.call('zremrangebyscore', key, 0, expired)

-- 获取 zset 中的当前元素个数
local current = tonumber(redis.call('zcard', key))
local next = current + 1

if next > max then
  -- 达到限流大小 返回 0
  return 0;
else
  -- 往 zset 中添加一个值、得分均为当前时间戳的元素，[value,score]
  redis.call("zadd", key, now, now)
  -- 每次访问均重新设置 zset 的过期时间，单位毫秒
  redis.call("pexpire", key, ttl)
  return next
end

 

切面类

@Slf4j
@Aspect
@Component
@RequiredArgsConstructor(onConstructor_ = @Autowired)
public class RateLimiterAspect {
    private final static String SEPARATOR = ":";
    private final static String REDIS_LIMIT_KEY_PREFIX = "limit:";
    private final StringRedisTemplate stringRedisTemplate;
    private final RedisScript limitRedisScript;

    @Pointcut("@annotation(com.xkcoding.ratelimit.redis.annotation.RateLimiter)")
    public void rateLimit() {

    }

    @Around("rateLimit()")
    public Object pointcut(ProceedingJoinPoint point) throws Throwable {
        MethodSignature signature = (MethodSignature) point.getSignature();
        Method method = signature.getMethod();
        RateLimiter rateLimiter = AnnotationUtils.findAnnotation(method, RateLimiter.class);
        if (rateLimiter != null) {
            String key = rateLimiter.key();
            // 默认用类名+方法名做限流的 key 前缀
            if (StrUtil.isBlank(key)) {
                key = method.getDeclaringClass().getName() + StrUtil.DOT + method.getName();
            }
            String ipAddress = IpUtil.getIpAddr();
            key = key + SEPARATOR + ipAddress.replaceAll(":", "-");
            long max = rateLimiter.max();
            long timeout = rateLimiter.timeout();
            TimeUnit timeUnit = rateLimiter.timeUnit();
            boolean limited = shouldLimited(key, max, timeout, timeUnit);
            if (limited) {
                throw new RuntimeException("手速太快了，慢点儿吧~");
            }
        }

        return point.proceed();
    }

    private boolean shouldLimited(String key, long max, long timeout, TimeUnit timeUnit) {
        // 最终的 key 格式为：
        // limit:自定义key:IP
        // limit:类名.方法名:IP
        key = REDIS_LIMIT_KEY_PREFIX + key;
        // 统一使用单位毫秒
        long ttl = timeUnit.toMillis(timeout);
        // 当前时间毫秒数
        long now = Instant.now().toEpochMilli();
        long expired = now - ttl;
        // 注意这里必须转为 String,否则会报错 java.lang.Long cannot be cast to java.lang.String
        Long executeTimes = stringRedisTemplate.execute(limitRedisScript, Collections.singletonList(key), now + "", ttl + "", expired + "", max + "");
        if (executeTimes != null) {
            if (executeTimes == 0) {
                log.debug("【{}】在单位时间 {} 毫秒内已达到访问上限，当前接口上限 {}", key, ttl, max);
                return true;
            } else {
                log.debug("【{}】在单位时间 {} 毫秒内访问 {} 次", key, ttl, executeTimes);
                return false;
            }
        }
        return false;
    }
}

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