Go 如何基于IP限制HTTP访问频率的方法实现

在Golang实战开发的过程中，我们经常会遇到一些这样那样的问题，然后要卡好半天，等问题解决了才发现原来一些细节知识点还是没有掌握好。今天golang学习网就整理分享《Go 如何基于IP限制HTTP访问频率的方法实现》，聊聊HTTP、访问频率，希望可以帮助到正在努力赚钱的你。

如果你运行 HTTP 服务，并且希望限制 HTTP 的访问频率，那么你可以借助一些比较稳定的工具，例如： github.com/didip/tollbooth。不过如果你构建的应用比较简单，也可以自己来实现。

我们可以使用一个现有的 Go 包 x/time/rate。

本课程，我们将创建一个简单的中间件实现基于 IP 限制 HTTP 访问频率。

简单的 HTTP 服务

让我们从创建一个简单的 HTTP 服务开始，它有非常简单的终端。 但是，因为它的访问频率可能非常高，因此我们要为它添加频率限制。

package main

import (
 "log"
 "net/http"
)

func main() {
 mux := http.NewServeMux()
 mux.HandleFunc("/", okHandler)

 if err := http.ListenAndServe(":8888", mux); err != nil {
  log.Fatalf("unable to start server: %s", err.Error())
 }
}

func okHandler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
 // 某些消耗很高的数据库请求
 w.Write([]byte("alles gut"))
}

通过 main.go 我们启动服务，监听 :8888 端口，这样我们就有了一个简单的终端 /。

golang.org/x/time/rate

我们将使用名为 x/time/rate 的 Go 包，它提供了一个令牌桶速率限制器算法。rate#Limiter 控制允许事件发生的频率。它实现了一个大小为 b 的「令牌桶」，最初是满的，并以每秒 r 的速度重新填充令牌。通俗地讲，就是在任何足够大的时间间隔内，限制器将速率限制为每秒 r 个令牌，最大突发大小为 b 个事件。

由于我们希望实现每个 IP 地址的速率限制器，我们还需要维护一个限制器映射。

package main

import (
 "sync"

 "golang.org/x/time/rate"
)

// IPRateLimiter .
type IPRateLimiter struct {
 ips map[string]*rate.Limiter
 mu *sync.RWMutex
 r rate.Limit
 b int
}

// NewIPRateLimiter .
func NewIPRateLimiter(r rate.Limit, b int) *IPRateLimiter {
 i := &IPRateLimiter{
  ips: make(map[string]*rate.Limiter),
  mu: &sync.RWMutex{},
  r: r,
  b: b,
 }

 return i
}

// AddIP 创建了一个新的速率限制器，并将其添加到 ips 映射中,
// 使用 IP地址作为密钥
func (i *IPRateLimiter) AddIP(ip string) *rate.Limiter {
 i.mu.Lock()
 defer i.mu.Unlock()

 limiter := rate.NewLimiter(i.r, i.b)

 i.ips[ip] = limiter

 return limiter
}

// GetLimiter 返回所提供的IP地址的速率限制器(如果存在的话).
// 否则调用 AddIP 将 IP 地址添加到映射中
func (i *IPRateLimiter) GetLimiter(ip string) *rate.Limiter {
 i.mu.Lock()
 limiter, exists := i.ips[ip]

 if !exists {
  i.mu.Unlock()
  return i.AddIP(ip)
 }

 i.mu.Unlock()

 return limiter
}

NewIPRateLimiter 创建一个 IP 限制器实例，HTTP 服务器必须调用这个实例的 GetLimiter 来获得指定 IP 的限制器 (从映射或生成一个新的)。

中间件

让我们升级的 HTTP 服务并将中间件添加到所有端点，如果 IP 达到限制，它将响应 429 Too Many Requests，否则，它将继续该请求。

每一个经过中间件的请求，我们都会调用 limitMiddleware 函数中的全局方法 Allow()。如果存储桶中没有令牌了，该方法会返回 false，该请求会收到 429 Too Many Requests 的响应。否则 Allow() 方法将消耗一个令牌，并将请求传递给下一个程序。

package main

import (
 "log"
 "net/http"
)

var limiter = NewIPRateLimiter(1, 5)

func main() {
 mux := http.NewServeMux()
 mux.HandleFunc("/", okHandler)

 if err := http.ListenAndServe(":8888", limitMiddleware(mux)); err != nil {
  log.Fatalf("unable to start server: %s", err.Error())
 }
}

func limitMiddleware(next http.Handler) http.Handler {
 return http.HandlerFunc(func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
  limiter := limiter.GetLimiter(r.RemoteAddr)
  if !limiter.Allow() {
   http.Error(w, http.StatusText(http.StatusTooManyRequests), http.StatusTooManyRequests)
   return
  }

  next.ServeHTTP(w, r)
 })
}

func okHandler(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
 // 非常重要的数据请求（译者注：这句话没理解到位）
 w.Write([]byte("alles gut"))
}

编译 & 执行

go get golang.org/x/time/rate
go build -o server .
./server

测试

这是我喜欢使用的一个非常好的来进行 HTTP 负载测试的工具，它叫做 vegeta (它也是用 Go 编写的)。

brew install vegeta

我们需要创建一个简单的配置文件，来展示我们希望生成的请求。

GET http://localhost:8888/

然后运行攻击 10 秒，每个时间单位 100 个请求。

vegeta attack -duration=10s -rate=100 -targets=vegeta.conf | vegeta report

结果，您将看到一些请求返回了 200，但是大多数都返回了 429。

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