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利用Redis實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)窗口
Redis是一款高性能的內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)，經(jīng)常被用來(lái)做緩存，消息中間件等等。在實(shí)際開(kāi)發(fā)中，經(jīng)常需要對(duì)大量的請(qǐng)求進(jìn)行限流、監(jiān)控、分析等操作。其中，滑動(dòng)窗口算法可以幫助我們很好的解決這些問(wèn)題。
什么是滑動(dòng)窗口
滑動(dòng)窗口是一種流控技術(shù)，其能夠在一定時(shí)間內(nèi)統(tǒng)計(jì)請(qǐng)求的數(shù)量并做出相應(yīng)的處理。窗口大小固定，根據(jù)時(shí)間推移，不斷移動(dòng)來(lái)判斷請(qǐng)求的合法性。如果超過(guò)設(shè)定數(shù)量則被拒絕，否則通過(guò)。
滑動(dòng)窗口的實(shí)現(xiàn)
下面介紹一個(gè)簡(jiǎn)單的滑動(dòng)窗口實(shí)現(xiàn)方式。
Redis提供了一個(gè)非常方便的計(jì)數(shù)器incr(key)，它將key對(duì)應(yīng)的值加一。這個(gè)命令執(zhí)行的非?？?，因?yàn)檫@個(gè)計(jì)數(shù)器存儲(chǔ)在內(nèi)存中，而Redis在內(nèi)存外與磁盤(pán)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，省略了I/O操作。
在這個(gè)實(shí)現(xiàn)中，我們使用了list存儲(chǔ)請(qǐng)求的時(shí)間戳，并使用incr計(jì)數(shù)器記錄當(dāng)前窗口中元素的個(gè)數(shù)。當(dāng)一個(gè)請(qǐng)求過(guò)來(lái)時(shí)，我們需要判斷當(dāng)前時(shí)間戳是否在窗口大小之內(nèi)，如果超出則需要將舊的時(shí)間戳從list中彈出，再將新的時(shí)間戳加入list中，并且計(jì)數(shù)器也需要相應(yīng)的處理。
具體實(shí)現(xiàn)代碼如下：
“`python
import redis
import time
class Window:
def __init__(self, redis_client, key, window_size, limit_COUNT):
self.redis_client = redis_client
self.key = key
self.window_size = window_size
self.limit_count = limit_count
def is_valid(self):
timestamp = int(time.time())
self.redis_client.lpush(self.key, timestamp)
self.redis_client.ltrim(self.key, 0, self.window_size – 1)
count = self.redis_client.llen(self.key)
if count > self.limit_count:
return False
return True
使用示例：
```python
redis_client = redis.Redis(host='localhost', port=6379, db=0)
window = Window(redis_client, 'window', 5, 3)
for i in range(10):
if window.is_valid():
print('請(qǐng)求合法')
else:
print('請(qǐng)求被限制')
window_size參數(shù)表示滑動(dòng)窗口的大小，limit_count表示窗口內(nèi)最大的請(qǐng)求數(shù)量。上面的代碼將每次請(qǐng)求的時(shí)間戳加入到list中，同時(shí)計(jì)算list中的元素?cái)?shù)量，當(dāng)大于窗口內(nèi)最大請(qǐng)求數(shù)量時(shí)，則該次請(qǐng)求被拒絕。
總結(jié)
滑動(dòng)窗口是一種非常好的流控技術(shù)，在實(shí)際開(kāi)發(fā)中能夠很好的幫助我們限流、監(jiān)控、分析請(qǐng)求。上面的實(shí)現(xiàn)中，我們使用了Redis計(jì)數(shù)器和list數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)請(qǐng)求時(shí)間戳，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)簡(jiǎn)單的滑動(dòng)窗口算法。
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