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局部極速：利用Redis本地緩存和限流實現(xiàn)快速訪問
創(chuàng)新互聯(lián)成立與2013年，先為南安等服務建站，南安等地企業(yè)，進行企業(yè)商務咨詢服務。為南安企業(yè)網站制作PC+手機+微官網三網同步一站式服務解決您的所有建站問題。
在現(xiàn)代化的Web應用中，快速的訪問速度對于用戶體驗至關重要。尤其是面對高峰期的并發(fā)請求，如何保證應用程序的穩(wěn)定性和可靠性是一項重要的挑戰(zhàn)。
為了解決這個問題，許多開發(fā)人員在應用程序中使用緩存來提高訪問速度。實現(xiàn)緩存的方式有多種，其中Redis是一種被廣泛使用的高性能緩存數(shù)據(jù)庫。Redis的性能非常好，能夠快速處理復雜操作。因此使用Redis來實現(xiàn)本地緩存是一個比較好的方案。
一、Redis本地緩存實現(xiàn)
Redis提供了很多數(shù)據(jù)結構，包括字符串、哈希表、列表和集合等。在使用Redis時，首先需要安裝Redis服務器，并在應用程序中引入Redis的客戶端庫。這里我們使用Python提供的redis-py來演示Redis的本地緩存實現(xiàn)。
1.安裝Redis
在Ubuntu系統(tǒng)中，可以使用apt包管理器安裝Redis：
sudo apt-get install redis-server
2.編寫Python程序
安裝redis-py模塊：
pip install redis
在Python程序中實現(xiàn)Redis本地緩存：
“` python
import redis
cache = redis.Redis(host=’localhost’, port=6379, db=0)
def get_data(key):
result = cache.get(key)
if result is not None:
return result.decode(‘utf-8’)
else:
# 根據(jù)業(yè)務邏輯實現(xiàn)數(shù)據(jù)查詢
value = getValueByKey(key)
if value is not None:
cache.set(key, value, ex=60) # 設置緩存過期時間
return value
else:
return None
在上面的例子中，我們通過調用get_data函數(shù)來獲取數(shù)據(jù)。我們嘗試從Redis緩存中獲取數(shù)據(jù)，如果緩存中不存在數(shù)據(jù)，則根據(jù)業(yè)務邏輯從數(shù)據(jù)庫或其他地方獲取數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)存入Redis緩存中，以便下一次快速訪問。
二、Redis限流實現(xiàn)
除了本地緩存，限流也是提高應用程序性能的一種有效手段。限流可以控制請求的速率，防止系統(tǒng)因為流量過載而崩潰。
在Redis中實現(xiàn)限流的方式主要有兩種：
1.令牌桶算法
令牌桶算法是一種基于令牌的限流算法，可以控制請求的速率。在Redis中，我們可以使用Lua腳本來實現(xiàn)令牌桶算法。
定義在Redis中的令牌桶算法代碼如下：
``` redis
-- 獲得當前時間戳
local now = tonumber(keys[1])
-- 讀取令牌桶的狀態(tài)
local current = tonumber(redis.call('get', KEYS[2]) or "0")
-- 計算當前的到期時間
local expire = KEYS[1]
-- 計算當前令牌盤的最大容量和速率
local capacity = tonumber(ARGV[1])
local rate = tonumber(ARGV[2])
-- 計算該請求需要消耗的令牌數(shù)量
local tokens = KEYS[3]
-- 計算該請求到達時間與之前最后一次請求到達時間的時間差
local duration = now - tonumber(redis.call('get', KEYS[4]) or "0")
-- 根據(jù)時間差計算出可以獲得的令牌數(shù)量
local new_tokens = math.floor(duration * rate)
-- 更新最后一次請求到達時間
redis.call('set', KEYS[4], now)
-- 計算剩余的令牌數(shù)
local tokens_left = math.min(current + new_tokens, capacity)
-- 令牌桶為空，請求被拒絕
if tokens_left
return 0
else
redis.call('set', KEYS[2], tokens_left - tokens)
-- 設置令牌桶的key過期時間使得令牌桶可以被自動清理
redis.call('expire', KEYS[2], math.floor((capacity - tokens_left + tokens) / rate))
return 1
end
上述代碼定義了一個包含以下參數(shù)的Lua腳本：
– KEYS[1]: 當前unix時間戳
– KEYS[2]: 令牌桶key
– KEYS[3]: 消耗的令牌數(shù)量
– KEYS[4]: 最后一次請求到達時間的key
– ARGV[1]: 令牌桶最大容量
– ARGV[2]: 每秒鐘放入的令牌數(shù)
在調用Redis中的限流腳本時，可以通過調用eval方法并傳遞必要的參數(shù)來執(zhí)行腳本。例如，以下代碼將在限流腳本中進行調用：
“` python
def throttle(key, tokens, capacity, rate):
result = cache.eval(THROTTLE_SCRIPT, 4, time.time(), key, tokens, key, capacity, rate)
if result == 0:
rse Exception(‘Rate limit exceeded’)
在上面的代碼中，key參數(shù)用于標識一個令牌桶，tokens參數(shù)指定請求需要消耗的令牌數(shù)。capacity和rate參數(shù)被用于定義令牌桶的容量和令牌放置速率。limitations。
下面是一個令牌桶示意圖：
該圖描述了令牌桶算法的工作原理。在每個時間間隔上，桶被放入令牌的速率。啟動后，該令牌桶始終包含一個最大容量的令牌數(shù)。當請求達到時，它會嘗試從令牌桶中讀取一個令牌。如果有足夠的令牌可以滿足這次請求，那么這些令牌會被消耗，重新放入令牌桶中，并返回true。如果桶為空，請求將被拒絕。
2.漏桶算法
漏桶算法是一種另一種有效的限流算法。與令牌桶算法不同，漏桶算法不區(qū)分流量峰值。漏桶算法在Redis中使用方式類似于令牌桶算法。
以下是實現(xiàn)在Redis中實現(xiàn)漏桶算法的Lua腳本示例：
``` redis
-- 獲取當前時間戳
local now = KEYS[1]
-- 已經漏出的水
local leaking = tonumber(redis.call('get', KEYS[2]) or 0)
-- 漏桶容量
local capacity = tonumber(ARGV[1])
-- 計算當前可以漏出的水
local rate = tonumber(ARGV[2])
local allowed = math.floor((now - KEYS[3]) * rate)
if allowed > capacity then
allowed = capacity
end
-- 更新最后漏出的水的時間
redis.call('set', KEYS[3], now)
-- 如果桶已滿，則拒絕請求
if leaking + KEYS[4] > capacity then
return 0
else
redis.call('set', KEYS[2], leaking + KEYS[4])
return 1
end
在調用Redis中的限流腳本時，相似于使用令牌桶，可以通過調用eval方法來執(zhí)行漏斗腳本。例如，以下代碼將在漏斗腳本中進行調用：
“`python
def throttle(key, water, capacity, rate):
result = cache.eval(THROTTLE_SCRIPT, 4, time.time(), key, water, time.time(), water)
if result == 0:
rse Exception(‘Rate limit exceeded’)
通過上述代碼，實現(xiàn)
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當前名稱：局部極速利用Redis本地緩存和限流實現(xiàn)快速訪問（redis本地緩存和限流）
轉載源于：http://fisionsoft.com.cn/article/cooijeg.html
