基於TairString實現高效限流器 - ApsaraDB for Redis

在限量搶購或者限時秒殺類情境中，除了要有效應對秒殺前後的流量高峰，還需要防止發生接受的下單量超過商品限購數量的問題，雲原生記憶體資料庫Tair的TairString資料結構支援簡潔高效的限流器，可以很好地解決訂單超量問題。本文介紹的方案也適用於其它需要限速或者限流的情境。

搶購限流器

exString是Tair新增的資料結構，比原生Redis String功能更加強大，除了位元位（bit）操作外能夠覆蓋原生Redis String的所有功能。

TairString的EXINCRBY/EXINCRBYFLOAT命令與原生Redis String的INCRBY/INCRBYFLOAT命令功能類似，都可對value進行遞增或遞減運算，但EXINCRBY/EXINCRBYFLOAT支援更多選項，例如EX、NX、VER、MIN、MAX等，詳細說明請參見exString。下文介紹的方案涉及MIN與MAX兩個選項：

選項	說明
MIN	設定TairString value的最小值。
MAX	設定TairString value的最大值。

使用原生Redis String實現搶購，代碼邏輯複雜，一旦管理不當，容易出現漏網訂單，即明明商品已經搶完，卻還有使用者收到搶購成功的提示，造成不良影響，而使用TairString，只需要非常簡單的代碼即可實現嚴謹的訂單數量限制，虛擬碼如下：

if(EXINCRBY(key_iphone, -1, MIN:0) == "would overflow")
    run_out();

限流計數器

與搶購限流器類似，使用EXINCRBY命令的MAX選項可以實現限流計數器，虛擬碼如下：

if(EXINCRBY(rate_limitor, 1, MAX:1000) == "would overflow")
    traffic_control();

限流計數器的應用情境很多，例如並發限流、訪問頻率限制、密碼修改次數限制等等。以並發限流為例，在請求的並發量突然超過系統的效能限制時，為了防止服務徹底崩潰引發更大的問題，採用限速器限制並發量，保證系統處理能力內的請求得到及時回應，是一種較合理的臨時解決方案。例如配置QPS（Query Per Second）限制，您可以使用TairString的EXINCRBY命令，通過簡單的代碼設定一個並發限流器：

/**
 * tryAcquire is thread-safe and will increment the key from 0 to the upper bound within an interval of time,
 * and return failure once it exceeds
 * @param key the key
 * @param upperBound the max value
 * @param interval the time interval
 * @return acquire success: true; fail: false
 */
public static boolean tryAcquire(String key, int upperBound, int interval) {
    try (Jedis jedis = jedisPool.getResource()) {
        jedis.eval("if redis.call('exists', KEYS[1]) == 1 "
                + "then return redis.call('EXINCRBY', KEYS[1], '1', 'MAX', ARGV[1], 'KEEPTTL') "
                + "else return redis.call('EXSET', KEYS[1], 0, 'EX', ARGV[2]) end",
            Arrays.asList(key), Arrays.asList(String.valueOf(upperBound), String.valueOf(interval)));
        return true;
    } catch (Exception e) {
        if (e.getMessage().contains("increment or decrement would overflow")) {
            return false;
        }
        e.printStackTrace();
    }
    return false;
}