Redis सँग दर सीमितकरण कसरी लागू गर्नुहुन्छ?

Question

Accepted Answer

**दर सीमितकरण** (समय विन्डोमा कति अनुरोध/कार्य अनुमति दिइनेछ भनी प्रतिबन्ध गर्ने) एक सामान्य Redis उपयोग केस हो — Redis को छिटो atomic काउन्टर र TTL ले यसलाई आदर्श बनाउँछ। धेरै एल्गोरिदम अवस्थित छन् (fixed window, sliding window, token bucket), प्रत्येकको व्यापार-अफ अलग छ।

## Fixed window (सबैभन्दा सरल)

```js
// allow N requests per time window using an atomic counter with a TTL
async function rateLimit(userId, limit = 100, windowSec = 60) {
  const key = `rate:${userId}:${Math.floor(Date.now() / 1000 / windowSec)}`;
  const count = await redis.incr(key);     // atomic increment
  if (count === 1) await redis.expire(key, windowSec);  // set TTL on first request
  return count <= limit;                    // allowed if under the limit
}
// → INCR is atomic (correct under concurrency); the key auto-expires each window
```

**fixed window** दृष्टिकोण: (प्रयोगकर्ता, समय-विन्डो) प्रति atomic काउन्टर TTL सहित — प्रत्येक अनुरोधमा वृद्धि गर्नुहोस्, सीमा भन्दा बढी भएको समयमा अस्वीकार गर्नुहोस्। सरल र प्रभावी, atomic `INCR` र स्वचालित-समाप्त लाभ लिएर।

```text
✗ Limitation: bursts at window boundaries (2x limit possible across two adjacent windows)
```

## Sliding window (राम्रो)

```text
SLIDING WINDOW → tracks requests over a rolling time period (no boundary bursts)
  → often uses a SORTED SET: add each request with a timestamp score,
    remove old entries (ZREMRANGEBYSCORE), count remaining (ZCARD)
  ✓ More accurate/smooth  ✗ More memory and complexity
```

## Token bucket (नियन्त्रित burst अनुमति दिन्छ)

```text
TOKEN BUCKET → tokens refill at a steady rate; each request consumes a token
  → allows bursts (up to the bucket size) while limiting the average rate
  → often implemented with a Lua SCRIPT for atomic check-and-consume
```

## Redis यसको लागि किन आदर्श छ

```text
✓ ATOMIC counters (INCR) → correct under concurrency, no race conditions
✓ Fast (in-memory) → minimal latency added to each request
✓ TTL → automatic window cleanup (no manual expiry management)
✓ SHARED across servers → distributed rate limiting (all app servers use one Redis)
→ Redis is the standard tool for distributed rate limiting.
```

## यो किन महत्त्वपूर्ण छ

Redis सँग दर सीमितकरण लागू गर्नु एक सामान्य, व्यावहारिक उपयोग केस हो, त्यसैले यसलाई बुझ्नु मूल्यवान ज्ञान हो — दर सीमितकरण (API र सेवाहरूलाई दुरुपयोगबाट सुरक्षित गर्न, निष्पक्ष उपयोग सुनिश्चित गर्न, अधिभार रोकन) लगभग सार्वभौमिक आवश्यकता हो, र Redis यसको लागि मानक उपकरण हो।

**Redis किन आदर्श छ** यह बुझ्नु मुख्य हो: यसको **atomic काउन्टर** (`INCR`) दरहरू गणना संगामितता अन्तर्गत सही बनाउँछ (कुनै दौड अवस्था/खोएको गणना छैन), यसको **गति** (मेमोरी-मा) प्रत्येक अनुरोधमा न्यूनतम विलम्बता थप्छ, **TTL** विन्डो सफाई स्वचालित रूपमा ह्यान्डल गर्छ, र महत्त्वपूर्ण रूपमा यो **सर्वर भर साझा** छ — सक्षम गर्दै **वितरित दर सीमितकरण** जहाँ सबै अनुप्रयोग सर्भरहरु एक सुसंगत सीमा लागू गर्छन् (बहु-सर्भर परिनियोजनमा आवश्यक, जहाँ प्रति-सर्भर मेमोरी-मा सीमा काम गर्दैन)।

**एल्गोरिदम** र तिनीको व्यापार-अफ बुझ्नु तपाइंलाई उपयुक्त रूपमा छनौट गर्न दिन्छ: **fixed window** (सबैभन्दा सरल — समय-विन्डो प्रति atomic काउन्टर TTL सहित, तर सीमा burst अनुमति दिन्छ), **sliding window** (चिप्लो र अधिक सटीक timestamped अनुरोधको क्रमबद्ध सेट प्रयोग गरेर, उच्च मेमोरी लागत मा), र **token bucket** (औसत दर सीमित गर्दै नियन्त्रित burst अनुमति दिन्छ, प्रायः atomicity को लागि Lua स्क्रिप्ट मार्फत)।

यी कसरी लागू गर्ने जानु (विशेष गरी सरल, सामान्य fixed-window प्याटर्न `INCR` + `EXPIRE` सहित) व्यावहारिक, लागू हुने कौशल हो।

दर सीमितकरण सेवा सुरक्षित गर्नको लागि सामान्य आवश्यकता भएकोले, र Redis (यसको atomic काउन्टर, गति, TTL, र क्रस-सर्भर साझेदारी सहित) वितरित दर सीमितकरणको लागि मानक, आदर्श उपकरण भएकोले, यो कसरी लागू गर्ने जानु Redis सँग — एल्गोरिदम, तिनीको व्यापार-अफ, र Redis कसरी फिट हुन्छ — मजबूत, सुरक्षित सेवा निर्माणको लागि मूल्यवान, बारम्बार-लागू हुने ज्ञान हो, क्यासिङ बिराम एक को सबैभन्दा सामान्य व्यावहारिक Redis अनुप्रयोग।