通過Node和Redis進(jìn)行API速率限制
速率限制可以保護(hù)和提高基于API的服務(wù)的可用性。如果你正在與一個API對話，并收到HTTP 429 Too Many Requests的響應(yīng)狀態(tài)碼，說明你已經(jīng)被速率限制了。這意味著你超出了給定時間內(nèi)允許的請求數(shù)量。你需要做的就是放慢腳步，稍等片刻，然后再試一次。
為什么要速率限制?
當(dāng)你考慮限制你自己的基于API的服務(wù)時，你需要在用戶體驗、安全性和性能之間進(jìn)行權(quán)衡。
控制數(shù)據(jù)流的最常見原因是保持基于API的服務(wù)的可用性。但也有安全方面的好處，一次無意或有意的入站流量激增，就會占用寶貴的資源，影響其他用戶的可用性。
通過控制傳入請求的速率，你可以：
- 保障服務(wù)和資源不被“淹沒”。
- 緩和暴力攻擊
- 防止分布式拒絕服務(wù)(DDOS)攻擊
如何實施限速?
速率限制可以在客戶端級別，應(yīng)用程序級別，基礎(chǔ)架構(gòu)級別或介于兩者之間的任何位置實現(xiàn)。有幾種方法可以控制API服務(wù)的入站流量：
- 按用戶：跟蹤用戶使用API密鑰、訪問令牌或IP地址進(jìn)行的調(diào)用
- 按地理區(qū)域劃分：例如降低每個地理區(qū)域在一天的高峰時段的速率限制
- 按服務(wù)器：如果你有多個服務(wù)器處理對API的不同調(diào)用，你可能會對訪問更昂貴的資源實施更嚴(yán)格的速率限制。
你可以使用這些速率限制中的任何一種(甚至組合使用)。
無論你選擇如何實現(xiàn)，速率限制的目標(biāo)都是建立一個檢查點，該檢查點拒絕或通過訪問你的資源的請求。許多編程語言和框架都有實現(xiàn)這一點的內(nèi)置功能或中間件，還有各種速率限制算法的選項。
這是使用Node和Redis制作自己的速率限制器的一種方法：
- 創(chuàng)建一個Node應(yīng)用
- 使用Redis添加速率限制器
- 在Postman中測試
在開始之前，請確保已在計算機(jī)上安裝了Node和Redis。
步驟1：建立Node應(yīng)用程序
從命令行設(shè)置一個新的Node應(yīng)用。通過CLI提示，或添加 —yes 標(biāo)志來接受默認(rèn)選項。
- $ npm init --yes
如果在項目設(shè)置過程中接受了默認(rèn)選項，則為入口點創(chuàng)建一個名為 index.js 的文件。
- $ touch index.js
安裝Express Web框架，然后在 index.js 中初始化服務(wù)器。
- const express = require('express')
- const app = express()
- const port = process.env.PORT || 3000
- app.get('/', (req, res) => res.send('Hello World!'))
- app.listen(port, () => console.log(`Example app listening at http://localhost:${port}`))
從命令行啟動服務(wù)器。
- $ node index.js
回到 index.js 中，創(chuàng)建一個路由，先檢查速率限制，如果用戶沒有超過限制再允許訪問資源。
- app.post('/', async (req, res) => {
- async function isOverLimit(ip) {
- // to define
- }
- // 檢查率限制
- let overLimit = await isOverLimit(req.ip)
- if (overLimit) {
- res.status(429).send('Too many requests - try again later')
- return
- }
- // 允許訪問資源
- res.send("Accessed the precious resources!")
- })
應(yīng)用級速率限制
在下一步中，我們將定義速率限制器函數(shù) isOverLimit。
步驟2：使用Redis添加速率限制器
Redis是一個內(nèi)存中鍵值數(shù)據(jù)庫，因此它可以非常快速地檢索數(shù)據(jù)。使用Redis實施速率限制也非常簡單。
- 存儲一個像用戶IP地址一樣的key。
- 增加從該IP發(fā)出的調(diào)用數(shù)量
- 在指定時間段后使記錄過期
下圖所示的限速算法是一個滑動窗口計數(shù)器的例子。一個用戶如果提交的調(diào)用數(shù)量適中，或者隨著時間的推移將它們分隔開，就永遠(yuǎn)不會達(dá)到速率限制。超過10秒窗口內(nèi)最大請求的用戶必須等待足夠的時間來恢復(fù)其請求。
限速算法：滑動窗口計數(shù)器
從命令行為Node安裝一個名為ioredis的Redis客戶端。
- $ npm install ioredis
在本地啟動Redis服務(wù)器。
- $ redis-server
然后在 index.js 中要求并初始化Redis客戶端。
- const redis = require('ioredis')
- const client = redis.createClient({
- port: process.env.REDIS_PORT || 6379,
- host: process.env.REDIS_HOST || 'localhost',
- })client.on('connect', function () {
- console.log('connected');
- });
定義我們上一步開始寫的isOverLimit函數(shù)，按照Redis的這個模式，按照IP來保存一個計數(shù)器。
- async function isOverLimit(ip) {
- let res
- try {
- res = await client.incr(ip)
- } catch (err) {
- console.error('isOverLimit: could not increment key')
- throw err
- } console.log(`${ip} has value: ${res}`)
- if (res > 10) {
- return true
- } client.expire(ip, 10)
- }
這就是速率限制器。
當(dāng)用戶調(diào)用API時，我們會檢查Redis以查看該用戶是否超出限制。如果是這樣，API將立即返回HTTP 429狀態(tài)代碼，并顯示消息 Too many requests — try again later 。如果用戶在限制之內(nèi)，我們將繼續(xù)執(zhí)行下一個代碼塊，在該代碼塊中，我們可以允許訪問受保護(hù)的資源(例如數(shù)據(jù)庫)。
在進(jìn)行速率限制檢查期間，我們在Redis中找到用戶的記錄，并增加其請求計數(shù)，如果Redis中沒有該用戶的記錄，那么我們將創(chuàng)建一個新記錄。最后，每條記錄將在最近一次活動的10秒內(nèi)過期。
在下一步中，請確保我們的限速器正常運行。
步驟3：在Postman中進(jìn)行測試
保存更改，然后重新啟動服務(wù)器。我們將使用Postman將 POST 請求發(fā)送到我們的API服務(wù)器，該服務(wù)器在本地運行，網(wǎng)址為 http:// localhost:3000。
在速率限制內(nèi)
繼續(xù)快速連續(xù)發(fā)送請求以達(dá)到你的速率限制。
超過速率限制-HTTP 429請求過多
關(guān)于限速的最終想法
這是Node和Redis的速率限制器的簡單示例，這只是開始。有一堆策略和工具可以用來架構(gòu)和實現(xiàn)你的速率限制。而且還有其他的增強(qiáng)功能可以通過這個例子來探索，比如：
- 在響應(yīng)正文或作為 Retry-after 標(biāo)頭中，讓用戶知道在重試之前應(yīng)該等待多少時間
- 記錄達(dá)到速率限制的請求，以了解用戶行為并警告惡意攻擊
- 嘗試使用其他速率限制算法或其他中間件
請記住，當(dāng)你研究API限制時，你是在性能、安全性和用戶體驗之間進(jìn)行權(quán)衡。你理想的速率限制解決方案將隨著時間的推移而改變，同時也會考慮到這些因素。
