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如何理解spring-cloud-gateway自带redis限流脚本

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  • filter入口： org.springframework.cloud.gateway.filter.factory.RequestRateLimiterGatewayFilterFactory#apply

  • 限流判断入口： org.springframework.cloud.gateway.filter.ratelimit.RedisRateLimiter#isAllowed

@Override
	@SuppressWarnings("unchecked")
	public Mono isAllowed(String routeId, String id) {
		if (!this.initialized.get()) {
			throw new IllegalStateException("RedisRateLimiter is not initialized");
		}

		Config routeConfig = loadConfiguration(routeId);

		// How many requests per second do you want a user to be allowed to do?
		int replenishRate = routeConfig.getReplenishRate();

		// How much bursting do you want to allow?
		int burstCapacity = routeConfig.getBurstCapacity();

		try {
			List keys = getKeys(id);

			// The arguments to the LUA script. time() returns unixtime in seconds.
			List scriptArgs = Arrays.asList(replenishRate + "",
					burstCapacity + "", Instant.now().getEpochSecond() + "", "1");
			// allowed, tokens_left = redis.eval(SCRIPT, keys, args)
			Flux> flux = this.redisTemplate.execute(this.script, keys,
					scriptArgs);
			// .log("redisratelimiter", Level.FINER);
			return flux.onErrorResume(throwable -> Flux.just(Arrays.asList(1L, -1L)))
					.reduce(new ArrayList(), (longs, l) -> {
						longs.addAll(l);
						return longs;
					}).map(results -> {
						boolean allowed = results.get(0) == 1L;
						Long tokensLeft = results.get(1);

						Response response = new Response(allowed,
								getHeaders(routeConfig, tokensLeft));

						if (log.isDebugEnabled()) {
							log.debug("response: " + response);
						}
						return response;
					});
		}
		catch (Exception e) {
			/*
			 * We don't want a hard dependency on Redis to allow traffic. Make sure to set
			 * an alert so you know if this is happening too much. Stripe's observed
			 * failure rate is 0.01%.
			 */
			log.error("Error determining if user allowed from redis", e);
		}
		return Mono.just(new Response(true, getHeaders(routeConfig, -1L)));
	}

  • lua脚本加载入口： org.springframework.cloud.gateway.config.GatewayRedisAutoConfiguration#redisRequestRateLimiterScript

@Bean
	@SuppressWarnings("unchecked")
	public RedisScript redisRequestRateLimiterScript() {
		DefaultRedisScript redisScript = new DefaultRedisScript<>();
		redisScript.setScriptSource(new ResourceScriptSource(
				new ClassPathResource("META-INF/scripts/request_rate_limiter.lua")));
		redisScript.setResultType(List.class);
		return redisScript;
	}

  • request_rate_limiter.lua脚本

local tokens_key = KEYS[1]
local timestamp_key = KEYS[2]
--redis.log(redis.LOG_WARNING, "tokens_key " .. tokens_key)

local rate = tonumber(ARGV[1])
local capacity = tonumber(ARGV[2])
local now = tonumber(ARGV[3])
local requested = tonumber(ARGV[4])

local fill_time = capacity/rate
local ttl = math.floor(fill_time*2)

--redis.log(redis.LOG_WARNING, "rate " .. ARGV[1])
--redis.log(redis.LOG_WARNING, "capacity " .. ARGV[2])
--redis.log(redis.LOG_WARNING, "now " .. ARGV[3])
--redis.log(redis.LOG_WARNING, "requested " .. ARGV[4])
--redis.log(redis.LOG_WARNING, "filltime " .. fill_time)
--redis.log(redis.LOG_WARNING, "ttl " .. ttl)

local last_tokens = tonumber(redis.call("get", tokens_key))
if last_tokens == nil then
  last_tokens = capacity
end
--redis.log(redis.LOG_WARNING, "last_tokens " .. last_tokens)

local last_refreshed = tonumber(redis.call("get", timestamp_key))
if last_refreshed == nil then
  last_refreshed = 0
end
--redis.log(redis.LOG_WARNING, "last_refreshed " .. last_refreshed)

local delta = math.max(0, now-last_refreshed)
--重点是这里，rate是相对于capacity而言，如果大于等于capacity，那么每秒的并发量就是capacity，
--如果小于capacity，那么才会每秒固定添加rate个令牌到桶中。
--正常限流建议设置小于capacity，否则当capacity瞬间用完，这个时候说明已经达到了系统最大并发阀值，
--下一秒瞬间又恢复最大令牌桶阀值，速率过大反而起不到限流作用。
local filled_tokens = math.min(capacity, last_tokens+(delta*rate))
local allowed = filled_tokens >= requested
local new_tokens = filled_tokens
local allowed_num = 0
if allowed then
  new_tokens = filled_tokens - requested
  allowed_num = 1
end

--redis.log(redis.LOG_WARNING, "delta " .. delta)
--redis.log(redis.LOG_WARNING, "filled_tokens " .. filled_tokens)
--redis.log(redis.LOG_WARNING, "allowed_num " .. allowed_num)
--redis.log(redis.LOG_WARNING, "new_tokens " .. new_tokens)

redis.call("setex", tokens_key, ttl, new_tokens)
redis.call("setex", timestamp_key, ttl, now)

return { allowed_num, new_tokens }

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