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Python应用如何实现基于Redis的滑动窗口限流逻辑【技巧】

冷炫風刃

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发布时间:2025-12-20 15:44:02

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来源于php中文网

原创

Python中用Redis的ZSET实现滑动窗口限流,通过ZREMRANGEBYSCORE清理过期请求、ZADD插入新请求、ZCARD统计数量,并用Lua脚本保证原子性;支持按用户/IP/接口等多维度key设计,辅以降级与监控策略。

python应用如何实现基于redis的滑动窗口限流逻辑【技巧】

Python应用中用Redis实现滑动窗口限流,核心是利用Redis的ZSET(有序集合)按时间戳排序存储请求记录,并通过ZREMRANGEBYSCORE自动清理过期项,再用ZCARD统计当前窗口内请求数。不依赖外部库也能高效完成,关键是设计好时间粒度和key结构。

用ZSET模拟时间滑动窗口

ZSET的score设为毫秒级时间戳,member可设为唯一标识(如用户ID+时间戳或随机UUID),这样既能去重又能按时间排序。每次请求到来时:

  • 先用ZREMRANGEBYSCORE key -inf (current_timestamp - window_ms)剔除窗口外的旧记录
  • 再用ZADD key current_timestamp member插入新请求
  • 最后用ZCARD key获取当前窗口内请求数,与阈值比对

例如:1分钟内最多100次请求,window_ms = 60000,所有score小于time.time()*1000 - 60000的成员都会被自动清理。

避免单Key热点,支持多维度限流

直接用全局key会成为瓶颈,应按限流维度构造key,比如:

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  • 按用户限流:f"rate_limit:uid:{user_id}"
  • 按IP限流:f"rate_limit:ip:{ip_address}"
  • 按接口+用户组合:f"rate_limit:api:{endpoint}:uid:{user_id}"

注意key生命周期无需手动设置过期——只要窗口内无新请求,ZSET自然变空;也可给key加个较长的EXPIRE(如1小时),防止极端情况下残留空key堆积。

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原子性保障:用Lua脚本封装操作

上面三步若拆成多个Redis命令,在高并发下可能因执行间隙导致超限(如A刚删完旧数据、B插入前A又插入一次)。推荐用Lua脚本一次性完成:

local key = KEYS[1]
local now = tonumber(ARGV[1])
local window_ms = tonumber(ARGV[2])
local max_count = tonumber(ARGV[3])

redis.call('zremrangebyscore', key, '-inf', '('..(now - window_ms)) local count = redis.call('zcard', key) if count < max_count then redis.call('zadd', key, now, ARGV[4]) return 1 else return 0 end

Python中调用:redis.eval(lua_script, 1, key, now_ms, window_ms, max_count, member_id),返回1表示放行,0表示拒绝。

补充技巧:降级与监控

生产环境别让限流失败直接抛异常:

  • Redis异常时可降级为内存计数(如threading.local或LRU cache),仅限临时兜底
  • 对key做采样监控,比如每100次请求记录一次ZCARD结果,观察分布是否倾斜
  • 把“被限流次数”单独用INCR计数,便于告警(如5分钟内超1000次触发通知)

基本上就这些。滑动窗口比固定窗口更平滑,比漏桶/令牌桶更易理解,用好ZSET和Lua,就能在Python服务里稳稳扛住突发流量。

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