面试题：Redis限流熔断机制中如何初步设定阈值

Question

在Redis限流熔断机制里，假设应用场景是限制某个接口每分钟的请求次数，服务器平均处理能力为每秒10个请求，且有一定的突发流量容忍度，你如何初步设定限流阈值？请阐述你的思考过程及可能用到的Redis数据结构和命令。

Answer 1

1. 思考过程：
   • 服务器平均处理能力为每秒10个请求，那么每分钟理论处理能力为(10\times60 = 600)个请求。
   • 考虑到有一定的突发流量容忍度，我们可以适当提高限流阈值。比如提高20%（这个比例可根据实际业务调整），则限流阈值初步设定为(600\times(1 + 20%) = 720)次/分钟。
2. Redis数据结构和命令：
   • 数据结构：可以使用Redis的计数器，这里适合用INCR命令结合SET命令来实现简单的计数器，使用KEY来标识每个接口的限流情况，例如接口名为/api/some - api，则KEY可以是rate_limit:/api/some - api。也可以使用Redis的有序集合（Sorted Set），在一些更复杂的限流场景（如滑动窗口限流）中，有序集合可记录每个请求的时间戳等信息。
   • 命令：
     • INCR和SET命令：
       • 首先使用SETNX（SET if Not eXists）命令来初始化计数器。例如SETNX rate_limit:/api/some - api 0，如果键不存在则设置初始值为0，返回1；如果键已存在则不做任何操作，返回0。
       • 然后使用INCR命令对计数器进行递增，INCR rate_limit:/api/some - api，每次请求该接口时执行此命令。
       • 可以结合EXPIRE命令设置键的过期时间为1分钟，即每次请求时如果键不存在则设置初始值并设置过期时间，如：

         SETNX rate_limit:/api/some - api 0
         EXPIRE rate_limit:/api/some - api 60
         INCR rate_limit:/api/some - api
         

       • 在每次请求时检查计数器的值，如果超过720则进行限流处理。
     • 有序集合（Sorted Set）相关命令（滑动窗口限流场景下）：
       • 使用ZADD命令将请求时间戳添加到有序集合中，例如ZADD rate_limit:/api/some - api <时间戳> <时间戳>。
       • 使用ZRANGEBYSCORE命令获取指定时间窗口内的请求数量，如ZRANGEBYSCORE rate_limit:/api/some - api - inf <当前时间戳 - 60秒> WITHSCORES，通过计算返回的元素个数来判断是否超过限流阈值。