如何利用 Redis 实现接口频次限制

下面是详细的攻略：

1. 概述

在网络应用中，接口频次限制是很常用的一种限制策略。如果一个接口被频繁调用，会对服务器资源造成不小的负担，以至于可能导致服务器崩溃。为了保护服务器和提高用户体验，我们需要对接口进行访问限制。

Redis 是一个开源的内存数据存储，它提供了丰富的数据结构，包括字符串、列表、哈希表、集合等等。其中就包括了可以实现接口频次限制的数据结构。接下来，我们将演示如何使用 Redis 实现接口频次限制。

2. 实现

Redis 支持将某个键值对设置为带有过期时间的键值对。例如，setex key seconds value 可以将键值对 key:value 设置为有限时间 seconds 的键值对。当键值对过期后，Redis 将自动删除它。

我们可以对用户的访问次数进行计数，将用户访问次数存储到 Redis 中，当访问次数达到限制时，拒绝用户的接口调用请求。下面是实现步骤：

2.1. 为每个接口设置键

为每个接口设置一个键，用于存储用户的访问次数。假设有个接口名叫做 api_name，我们可以使用以下代码为它设置一个键：

key = "api_name:" + user_id

其中，user_id 表示当前用户的唯一标识，可以是用户名、用户 ID 等。

2.2. 计数器加 1

每当用户调用接口时，对应的计数器就需要加 1。我们可以使用 Redis 的 incr 命令来实现。如果键不存在，则会先将键的值设置为 0，再执行加 1 操作。以下是相关代码：

count = redis.incr(key)

2.3. 根据时间限制执行限制策略

当用户的访问次数达到限制时，我们需要执行限制策略。例如，可以返回 429 Too Many Requests 状态码，提示用户访问次数过多，不予响应。

下面是一个完整的示例代码，实现了对接口 api_name 的每秒钟最多 10 次访问限制。

from redis import Redis
import time

redis = Redis(host='localhost', port=6379, db=0)

def limit_api(api_name, user_id, limit_count, expire_time):
    key = f"{api_name}:{user_id}"
    count = redis.incr(key)
    if count == 1:
        # 如果是第一次访问，则设置过期时间
        redis.expire(key, expire_time)
    if count > limit_count:
        # 超过最大访问次数，拒绝请求
        return {
            "code": 429,
            "message": "Too Many Requests"
        }
    # 访问次数未超过最大限制，继续响应请求
    time_left = redis.ttl(key)
    return {
        "code": 200,
        "message": "success",
        "data": {
            "count": count,
            "time_left": time_left
        }
    }

# 测试1：模拟用户每秒钟访问10次
for i in range(11):
    result = limit_api("api_name", "user1", 10, 1)
    print(result)
    time.sleep(0.1)

# 测试2：模拟不同用户访问同一接口
for i in range(3):
    for j in range(6):
        result = limit_api("api_name", f"user{i}", 5, 5)
        print(result)
    time.sleep(1)

在上述示例代码中，我们定义了一个 limit_api 函数，它接受四个参数：接口名、用户唯一标识、最大访问次数、访问限制时间。该函数在 Redis 中创建键 api_name:user_id，并对该键执行 incr 操作。如果计数器的值大于最大访问次数，该函数将返回 429 状态码，否则将返回 200 状态码和当前访问次数、剩余可访问时间等信息。最后，我们通过两个测试来验证上述代码的正确性：