.Net Core限流的实现示例
目录
- 一、环境
- 二、基础使用
- 1.设置
- 2.规则设置
- 3.特殊规则的启用
- 三、请求返回头
- 四、使用Redis存储
- 1、访问计数
- 2、ip特殊规则
- 3、客户端特殊规则
- 五、修改规则
一、环境
1.vs2019
2..Net Core 3.1
3.引用 AspNetCoreRateLimit 4.0.1
二、基础使用
1.设置
在Startup文件中配置如下,把配置项都放在前面:
public void ConfigureServices(IServiceCollection services) { // 从appsettings.json中加载ip限流配置通用规则 services.Configure<IpRateLimitOptions>(Configuration.GetSection("IpRateLimiting")); // 从appsettings.json中加载ip限流规则 services.Configure<IpRateLimitPolicies>(Configuration.GetSection("IpRateLimiting:IpRateLimitPolicies")); // 从appsettings.json中加载客户端限流配置通用规则 services.Configure<ClientRateLimitOptions>(Configuration.GetSection("IpRateLimiting")); // 从appsettings.json中加载客户端限流规则 services.Configure<ClientRateLimitPolicies>(Configuration.GetSection("IpRateLimiting:ClientRateLimitPolicies")); // 注入计数器和规则存储 services.AddInMemoryRateLimiting(); // 配置(解析器、计数器密钥生成器) services.AddSingleton<IRateLimitConfiguration, RateLimitConfiguration>(); //解析clientid和ip的使用有用,如果默认没有启用,则此处启用 //services.AddSingleton<IHttpContextAccessor, HttpContextAccessor>(); } public void Configure(IApplicationBuilder app, IHostingEnvironment env) { //调用ip限流方式和客户端限流方式 //只能选用一个,后一个调用的生效,也就是说ip规则限流和客户端限流的特殊规则不能同时使用,但是通用规则不影响 app.UseIpRateLimiting(); app.UseClientRateLimiting(); }
2.规则设置
规则的设置分为两个大类:通过IP限流和通过客户端限流。都通过配置文件来配置参数,在appsettings.json中配置如下(也可以另起配置文件):
"IpRateLimiting": { "EnableEndpointRateLimiting": false, "StackBlockedRequests": false, "RealIpHeader": "X-Real-IP", "ClientIdHeader": "X-ClientId", "HttpStatusCode": 429, //"IpWhitelist": [ "198.0.0.1", "::1/10", "192.168.0.13/24" ], "EndpointWhitelist": [ "get:/api/license", "*:/api/status" ], "ClientWhitelist": [ "dev-id-1", "dev-id-2" ], "QuotaExceededResponse": { "Content": "{{\"code\":429,\"msg\":\"Visit too frequently, please try again later\",\"data\":null}}", "ContentType": "application/json;utf-8", "StatusCode": 429 }, "GeneralRules": [ { "Endpoint": "*", "Period": "1s", "Limit": 2 } ], "ClientRateLimitPolicies": { "ClientRules": [ { "ClientId": "client-id-1", "Rules": [ { "Endpoint": "*", "Period": "1s", "Limit": 10 }, { "Endpoint": "*", "Period": "15m", "Limit": 200 } ] } ] }, "IpRateLimitPolicies": { "IpRules": [ { "Ip": "84.247.85.224", "Rules": [ { "Endpoint": "*", "Period": "1s", "Limit": 10 }, { "Endpoint": "*", "Period": "15m", "Limit": 200 } ] } ] } }
各配置项的说明如下:
EnableEndpointRateLimiting:设置为true,则端点规则为 * 的时候所有的谓词如GET、POST等分别享有限制次数。例如,如果您为*:/api/values客户端设置每秒GET /api/values5 次调用的限制,则每秒可以调用5 次,但也可以调用5 次PUT /api/values。
如果设置为false,则上述例子中GET、POST等请求共享次数限制。是否共享限制次数的设置。这里有个注意的地方,就是当该参数设置为false的时候,只有端点设置为星号*的规则有效,其他规则无效,设置为true时所有规则有效。
StackBlockedRequests:设为false的情况下,被拒绝的请求不会加入到计数器中,如一秒内有三个请求,限流规则分别为一秒一次和一分钟三次,则被拒绝的两个请求是不会记录在一分钟三次的规则中的,也就是说这一分钟还能调用两次该接口。设置为true的话,则被拒绝的请求也会加入计数器,像上述例子中的情况,一分钟内就不能调用了,三次全部记录了。
RealIpHeader:与配置项IP白名单IpWhitelist组合使用,如果该参数定义的请求头名称存在于一个请求中,并且该参数内容为IP白名单中的IP,则不受限流规则限制。
ClientIdHeader:与配置项客户端白名单ClientIdHeader组合使用,如果该参数定义的请求头名称存在于一个请求中,并且该参数内容为客户端白名单中的名称,则不受限流规则限制。
HttpStatusCode:http请求限流后的返回码。
IpWhitelist:IP白名单,字段支持支持Ip v4和v6如 "198.0.0.1", "::1/10", "192.168.0.13/24"等。可以配合RealIpHeader参数使用,也单独使用,请求的ip符合该白名单规则任意一条,则不受限流规则限制。
EndpointWhitelist:终端白名单,符合该终端规则的请求都将不受限流规则影响,如"get:/api/values"表示GET请求的api/values接口不受影响,*表示所有类型的请求。
ClientWhitelist:客户端白名单,配合ClientIdHeader参数使用,配置客户端的名称。
QuotaExceededResponse:限流后的返回值设置,返回内容、状态码等。
GeneralRules:通用规则设置,有三个参数为Endpoint、Period和Limit。
Endpoint端点格式为{HTTP_Verb}:{PATH},可以使用星号来定位任何 HTTP 动词,如get:/api/values。
Period期间格式为{INT}{PERIOD_TYPE},可以使用以下期间类型之一:s、m、h、d,分别为秒分时天。
Limit限制格式为{LONG},访问次数。
ClientRateLimitPolicies:客户端限流的特殊配置,规则和通用规则一样设置,只不过需要配合ClientIdHeader在请求头中来使用,需要使用app.UseClientRateLimiting();启用,否则无效。这个参数名称是可以更改的噢。通用规则和特殊规则是同优先级的。
IpRateLimitPolicies:IP限流的特殊配置,规则和通用规则一样设置,只不过需要配合RealIpHeader在请求头中来使用,需要使用app.UseIpRateLimiting();启用,否则无效。这个参数名称是可以更改的噢。通用规则和特殊规则是同优先级的。
3.特殊规则的启用
IP和客户端特殊规则的启用需要改造Program文件中的程序入口如下,分别发送各自的特殊规则:
public static async Task Main(string[] args) { IWebHost webHost = CreateWebHostBuilder(args).Build(); using (var scope = webHost.Services.CreateScope()) { var clientPolicyStore = scope.ServiceProvider.GetRequiredService<IClientPolicyStore>(); await clientPolicyStore.SeedAsync(); var ipPolicyStore = scope.ServiceProvider.GetRequiredService<IIpPolicyStore>(); await ipPolicyStore.SeedAsync(); } await webHost.RunAsync(); }
在ConfigureServices中读取配置参数,之后是在Startup文件中的Configure方法选择app.UseIpRateLimiting()或app.UseClientRateLimiting()启动IP特殊规则或者客户端特殊规则,都存在的情况下,先执行的先生效。
三、请求返回头
限流启动后,执行限流规则的返回头会有三个参数分别为:
X-Rate-Limit-Limit:现在时间,如1d。
X-Rate-Limit-Remaining:剩余可请求次数。
X-Rate-Limit-Reset:下次请求次数重置时间。
多个限制规则会采用最长的周期的规则显示。
在配置文件中配置返回信息,除了返回提示信息外,还可以返回限制规则提醒,如下
"Content": "{{\"code\":429,\"msg\":\"访问太频繁了,每{1}{0}次,请在{2}秒后重试\",\"data\":null}}",
{0}可以替换当前阻止规则规定的次数,{1}可以替换时间区间带单位s、h等,{2}替换几秒后尝试当单位为天或者小时等都会换算成秒。
四、使用Redis存储
限流规则等目前都是通过内存存储的,我们结合实际会使用redis存储。使用Microsoft.Extensions.Caching.Redis可以达到这么目的。
但是好像会存在性能问题,所以我们自己替换,使用的是用CSRedis封装的方法,不过这里不做阐述。
我们缓存三类数据1、访问计数2、ip特殊规则3、客户端特殊规则
1、访问计数
public class RedisRateLimitCounterStore : IRateLimitCounterStore { private readonly ILogger _logger; private readonly IRateLimitCounterStore _memoryCacheStore; private readonly RedisCache _redisCache; public RedisRateLimitCounterStore( IMemoryCache memoryCache, ILogger<RedisRateLimitCounterStore> logger) { _logger = logger; _memoryCacheStore = new MemoryCacheRateLimitCounterStore(memoryCache); _redisCache = new RedisCache(); } public async Task<bool> ExistsAsync(string id, CancellationToken cancellationToken = default) { cancellationToken.ThrowIfCancellationRequested(); return await TryRedisCommandAsync( () => { return _redisCache.KeyExistsAsync(id, 0); }, () => { return _memoryCacheStore.ExistsAsync(id, cancellationToken); }); } public async Task<RateLimitCounter?> GetAsync(string id, CancellationToken cancellationToken = default) { cancellationToken.ThrowIfCancellationRequested(); return await TryRedisCommandAsync( async () => { var value = await _redisCache.GetStringAsync(id, 0); if (!string.IsNullOrEmpty(value)) { return JsonConvert.DeserializeObject<RateLimitCounter?>(value); } return null; }, () => { return _memoryCacheStore.GetAsync(id, cancellationToken); }); } public async Task RemoveAsync(string id, CancellationToken cancellationToken = default) { cancellationToken.ThrowIfCancellationRequested(); _ = await TryRedisCommandAsync( async () => { await _redisCache.KeyDeleteAsync(id, 0); return true; }, async () => { await _memoryCacheStore.RemoveAsync(id, cancellationToken); return true; }); } public async Task SetAsync(string id, RateLimitCounter? entry, TimeSpan? expirationTime = null, CancellationToken cancellationToken = default) { cancellationToken.ThrowIfCancellationRequested(); _ = await TryRedisCommandAsync( async () => { var exprie = expirationTime.HasValue ? Convert.ToInt32(expirationTime.Value.TotalSeconds) : -1; await _redisCache.SetStringAsync(id, JsonConvert.SerializeObject(entry.Value), exprie); return true; }, async () => { await _memoryCacheStore.SetAsync(id, entry, expirationTime, cancellationToken); return true; }); } private async Task<T> TryRedisCommandAsync<T>(Func<Task<T>> command, Func<Task<T>> fallbackCommand) { if (_redisCache != null) { try { return await command(); } catch (Exception ex) { _logger.LogError($"Redis command failed: {ex}"); } } return await fallbackCommand(); } }
2、ip特殊规则
public class RedisIpPolicyStore : IIpPolicyStore { private readonly IpRateLimitOptions _options; private readonly IpRateLimitPolicies _policies; private readonly RedisCache _redisCache; public RedisIpPolicyStore( IOptions<IpRateLimitOptions> options = null, IOptions<IpRateLimitPolicies> policies = null) { _options = options?.Value; _policies = policies?.Value; _redisCache = new RedisCache(); } public async Task<bool> ExistsAsync(string id, CancellationToken cancellationToken = default) { return await _redisCache.KeyExistsAsync($"{_options.IpPolicyPrefix}", 0); } public async Task<IpRateLimitPolicies> GetAsync(string id, CancellationToken cancellationToken = default) { string stored = await _redisCache.GetStringAsync($"{_options.IpPolicyPrefix}", 0); if (!string.IsNullOrEmpty(stored)) { return JsonConvert.DeserializeObject<IpRateLimitPolicies>(stored); } return default; } public async Task RemoveAsync(string id, CancellationToken cancellationToken = default) { await _redisCache.DelStringAsync($"{_options.IpPolicyPrefix}", 0); } public async Task SeedAsync() { // on startup, save the IP rules defined in appsettings if (_options != null && _policies != null) { await _redisCache.SetStringAsync($"{_options.IpPolicyPrefix}", JsonConvert.SerializeObject(_policies), 0).ConfigureAwait(false); } } public async Task SetAsync(string id, IpRateLimitPolicies entry, TimeSpan? expirationTime = null, CancellationToken cancellationToken = default) { var exprie = expirationTime.HasValue ? Convert.ToInt32(expirationTime.Value.TotalSeconds) : -1; await _redisCache.SetStringAsync($"{_options.IpPolicyPrefix}", JsonConvert.SerializeObject(_policies), 0, exprie); } }
3、客户端特殊规则
public class RedisClientPolicyStore : IClientPolicyStore { private readonly ClientRateLimitOptions _options; private readonly ClientRateLimitPolicies _policies; private readonly RedisCache _redisCache; public RedisClientPolicyStore( IOptions<ClientRateLimitOptions> options = null, IOptions<ClientRateLimitPolicies> policies = null) { _options = options?.Value; _policies = policies?.Value; _redisCache = new RedisCache(); } public async Task<bool> ExistsAsync(string id, CancellationToken cancellationToken = default) { return await _redisCache.KeyExistsAsync($"{_options.ClientPolicyPrefix}", 0); } public async Task<ClientRateLimitPolicy> GetAsync(string id, CancellationToken cancellationToken = default) { string stored = await _redisCache.GetStringAsync($"{_options.ClientPolicyPrefix}", 0); if (!string.IsNullOrEmpty(stored)) { return JsonConvert.DeserializeObject<ClientRateLimitPolicy>(stored); } return default; } public async Task RemoveAsync(string id, CancellationToken cancellationToken = default) { await _redisCache.DelStringAsync($"{_options.ClientPolicyPrefix}", 0); } public async Task SeedAsync() { // on startup, save the IP rules defined in appsettings if (_options != null && _policies != null) { await _redisCache.SetStringAsync($"{_options.ClientPolicyPrefix}", JsonConvert.SerializeObject(_policies), 0).ConfigureAwait(false); } } public async Task SetAsync(string id, ClientRateLimitPolicy entry, TimeSpan? expirationTime = null, CancellationToken cancellationToken = default) { var exprie = expirationTime.HasValue ? Convert.ToInt32(expirationTime.Value.TotalSeconds) : -1; await _redisCache.SetStringAsync($"{_options.ClientPolicyPrefix}", JsonConvert.SerializeObject(_policies), 0, exprie); } }
之后在Startup文件中增加对应的注入
services.AddSingleton<IRateLimitCounterStore, RedisRateLimitCounterStore>(); services.AddSingleton<IIpPolicyStore, RedisIpPolicyStore>(); services.AddSingleton<IClientPolicyStore, RedisClientPolicyStore>();
之后运行就可以在redis中看到啦
五、修改规则
规则只能修改IP和客户端的特殊规则,因为上一部分已经注入了改规则的对应redis增删查改的功能,所以我们可以利用这些方法重写规则,如下:
public class ClientRateLimitController : Controller { private readonly ClientRateLimitOptions _options; private readonly IClientPolicyStore _clientPolicyStore; public ClientRateLimitController(IOptions<ClientRateLimitOptions> optionsAccessor, IClientPolicyStore clientPolicyStore) { _options = optionsAccessor.Value; _clientPolicyStore = clientPolicyStore; } [HttpGet] public ClientRateLimitPolicy Get() { return _clientPolicyStore.Get($"{_options.ClientPolicyPrefix}_cl-key-1"); } [HttpPost] public void Post() { var id = $"{_options.ClientPolicyPrefix}_cl-key-1"; var clPolicy = _clientPolicyStore.Get(id); clPolicy.Rules.Add(new RateLimitRule { Endpoint = "*/api/testpolicyupdate", Period = "1h", Limit = 100 }); _clientPolicyStore.Set(id, clPolicy); } }
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