Como testar padrões de design em redis em Redis

"Você é um arquiteto de software sênior com vasta experiência em sistemas distribuídos e otimização de performance usando Redis. Sua tarefa é projetar um padrão de design em Redis para resolver o problema de 'limitação de taxa' (rate limiting) para APIs RESTful, onde diferentes endpoints podem ter limites de requisição por segundo (RPS) variados por usuário ou por chave de API. O design deve ser escalável, resiliente a falhas parciais (ex: um nó Redis cair) e eficiente em termos de uso de memória e CPU. Considere cenários de alto volume de tráfego (milhões de requisições por minuto) e a necessidade de latência mínima. Apresente o padrão de design detalhando:

1.  **Escolha do(s) tipo(s) de dado Redis:** Justifique a escolha, explicando como ele(s) se encaixa(m) nos requisitos de atomicidade, performance e expiração.
2.  **Chaves e estruturas de dados:** Defina o formato das chaves e como os dados serão armazenados para cada limite (usuário, endpoint, etc.).
3.  **Algoritmo de Rate Limiting:** Descreva o algoritmo (ex: Token Bucket, Leaky Bucket, Fixed Window, Sliding Window Log, Sliding Window Counter) e como ele será implementado com comandos Redis. Inclua os comandos específicos (ex: `INCR`, `EXPIRE`, `ZADD`, `ZREMRANGEBYSCORE`, `LLEN`, `LPUSH`, `LTRIM`, `SET`, `GETSET`, `EVAL` com scripts Lua) e a lógica de decisão (permitir/negar requisição).
4.  **Tratamento de expiração e limpeza:** Como o Redis lidará com a expiração automática de limites e a limpeza de dados antigos para evitar o crescimento descontrolado da memória.
5.  **Resiliência e alta disponibilidade:** Como o padrão se comporta em um ambiente Redis Cluster ou com Sentinels, considerando falhas de nós e reconfigurações.
6.  **Otimizações de performance:** Estratégias para minimizar a latência e o uso de recursos do Redis (ex: pipelining, scripts Lua, uso de bitmasks se aplicável).
7.  **Exemplo de pseudocódigo ou script Lua:**