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c# 如何用 C# 和 Redis 实现分布式速率限制

月夜之吻

月夜之吻

发布时间:2026-01-31 10:37:10

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来源于php中文网

原创

StringIncrement 无法可靠限流,因其不能原子性完成“读值→判断→更新”,并发时会导致计数漂移、旧数据残留及窗口滑动异常。

c# 如何用 c# 和 redis 实现分布式速率限制

为什么不用 StackExchange.RedisStringIncrement 直接做限流

直接用 StringIncrement + 过期时间看似简单,但会漏掉关键边界:窗口滑动时旧数据未清理、并发写入导致计数漂移、无法原子判断“是否超限并更新”。比如两个请求同时读到当前值为 9,都执行 INCR,结果变成 11 而不是预期的 10 —— 这就突破了限制。

真正可靠的方案必须在一个 Redis 原子操作中完成「读当前值 → 判断是否

用 Lua 脚本实现滑动窗口限流(令牌桶兼容)

下面这个脚本支持两种模式:固定窗口(简单高效)和滑动窗口(更精确)。它利用 Redis 的 EVAL 原子执行,避免竞态:

local key = KEYS[1]
local limit = tonumber(ARGV[1])
local window_ms = tonumber(ARGV[2])
local is_sliding = tonumber(ARGV[3]) == 1

local current = redis.call("GET", key) if current == false then current = 0 end

if is_sliding == 1 then -- 滑动窗口:用 ZSET 存时间戳,自动剔除过期项 local now = tonumber(ARGV[4]) redis.call("ZREMRANGEBYSCORE", key, 0, now - window_ms) local count = tonumber(redis.call("ZCARD", key)) if count < limit then redis.call("ZADD", key, now, now .. ":" .. math.random(1000, 9999)) redis.call("EXPIRE", key, math.ceil(window_ms / 1000) + 1) return 1 else return 0 end else -- 固定窗口:用 String + EXPIRE if tonumber(current) < limit then redis.call("INCR", key) if tonumber(current) == 0 then redis.call("EXPIRE", key, math.ceil(window_ms / 1000)) end return 1 else return 0 end end

注意:ARGV[4] 是客户端传入的毫秒时间戳(如 DateTimeOffset.UtcNow.ToUnixTimeMilliseconds()),用于滑动窗口对齐;math.random 避免 ZSET 成员重复。

C# 中调用脚本的正确姿势(StackExchange.Redis

别把 Lua 脚本硬编码在 C# 字符串里拼接,容易出错且无法复用。应预加载并缓存 LuaScript.Prepare(...) 实例:

  • ConnectionMultiplexer 必须启用 AbortOnConnectFail = false,否则网络抖动会导致限流逻辑静默失败
  • 使用 IDatabase.ScriptEvaluateAsync,传入 RedisKey[]RedisValue[],不要用字符串数组
  • 检查返回值是 True(允许)还是 False(拒绝),null 表示 Redis 执行异常(如连接中断)

示例调用:

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private static readonly LuaScript _rateLimitScript = LuaScript.Prepare(@"
    ... // 上面的 Lua 脚本内容
");

// key 格式建议:rate:api:/users/{id}:192.168.1.100 var db = _redis.GetDatabase(); var result = await db.ScriptEvaluateAsync( _rateLimitScript, new RedisKey[] { key }, new RedisValue[] { limit.ToString(), windowMs.ToString(), isSliding ? "1" : "0", DateTimeOffset.UtcNow.ToUnixTimeMilliseconds().ToString() });

if (result.IsNull || !(bool)result) { throw new InvalidOperationException("Rate limit exceeded"); }

Key 设计与内存泄漏风险

Key 如果不带业务维度(比如只用 "rate:login"),所有用户共享一个计数器,完全失去意义;如果粒度太细(如 "rate:login:123456789" 但没清理),长期运行会堆积海量 key。

推荐组合方式:rate:{area}:{endpoint}:{client_id_or_ip},其中:

  • {area} 区分服务模块(authpayment
  • {endpoint}路由模板(/api/v1/orders,而非带参数的完整 URL)
  • {client_id_or_ip} 优先用认证 ID,未登录时 fallback 到 HttpContext.Connection.RemoteIpAddress

滑动窗口模式下,ZSET 自动过期,但固定窗口仍依赖 EXPIRE。务必确认 Redis 配置中 maxmemory-policy 不是 noeviction,否则内存满后新 key 写入失败,限流失效。

最易被忽略的是:Lua 脚本里的 EXPIRE 只在 key 初始创建时生效,后续 INCR 不重置 TTL —— 所以固定窗口必须靠首次写入时设置过期,不能依赖后续操作。

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