.NET 高效灵活的API速率限制解决方案

前言

FireflySoft.RateLimit是基于.NET Core和.NET Standard构建，支持多种速率限制算法和策略，包括固定窗口、滑动窗口、漏桶、令牌桶等。通过简单的配置和集成，开发者可以快速地将其应用到现有的Web API、微服务或中间件中，实现对请求的精确控制。

同时，该库还支持分布式系统中的速率限制，通过Redis等分布式缓存系统实现数据的共享和同步，确保在不同节点之间实现一致的速率限制效果。

除了强大的功能外，FireflySoft.RateLimit还注重易用性和性能优化。提供了简洁明了的API和丰富的示例代码，使得开发者能够快速地掌握其使用方法。同时，我们还对算法进行了优化，减少了不必要的计算开销，以确保在高并发场景下仍然能够保持高效的性能表现。

总之，FireflySoft.RateLimit 是一个不错的限流类库，其内核简单轻巧，能够灵活应对各种需求的限流场景。希望通过它能够帮助更多的开发者保护系统和API免受恶意请求和过载请求的侵害，同时也期待与大家一起探索更多可能性和创新点。

功能

多种限流算法：内置固定窗口、滑动窗口、漏桶、令牌桶四种算法，还可自定义扩展。
多种计数存储：目前支持内存、Redis（含集群）两种存储方式。
分布式友好：通过Redis存储支持分布式程序统一计数。
限流目标灵活：可以从请求中提取各种数据用于设置限流目标。
支持限流惩罚：可以在客户端触发限流后锁定一段时间不允许其访问。
时间窗口增强：支持到毫秒级别；支持从秒、分钟、小时、日期等时间周期的起始点开始。
实时限流跟踪：当前计数周期内已处理的请求数、剩余允许请求数，以及计数周期重置的时间。
动态更改规则：支持程序运行时动态更改限流规则。
自定义错误：可以自定义触发限流后的错误码和错误消息。
普适性：原则上可以满足任何需要限流的场景。

项目说明

项目	说明
FireflySoft.RateLmit.Core	算法、规则等限流核心控制程序。
FireflySoft.RateLimit.AspNet	ASP.NET 限流处理器，支持 .NET 4.6.1 及以上版本。
FireflySoft.RateLimit.AspNetCore	ASP.NET Core 限流中间件，支持 .NET Core 2.0 及后续版本。
FireflySoft.RateLimit.Core.UnitTest	FireflySoft.RateLimit.Core 的单元测试。
FireflySoft.RateLimit.Core.BenchmarkTest	FireflySoft.RateLimit.Core 的基准测试。
Samples/Console	使用 FireflySoft.RateLmit.Core 的控制台示例程序.
Samples/AspNet	使用 FireflySoft.RateLimit.AspNet 的普通示例程序。
Samples/AspNetCore	使用 FireflySoft.RateLimit.AspNetCore 的普通示例程序。
Samples/RuleAutoUpdate	使用 FireflySoft.RateLimit.AspNetCore 的自动更新限流规则的示例程序。

使用说明

ASP.NET Core 应用

1、安装 Nuget 包，使用包管理器控制台:

Install-Package FireflySoft.RateLimit.AspNetCore

或者使用 .NET CLI:

dotnet add package FireflySoft.RateLimit.AspNetCore

或者直接添加到项目文件中：

<ItemGroup>
<PackageReference Include="FireflySoft.RateLimit.AspNetCore" Version="2.*" />
</ItemGroup>

2、使用中间件

在Startup.cs中注册服务并使用中间件：

public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{
    ...

    services.AddRateLimit(new InProcessFixedWindowAlgorithm(
        new[] {
            new FixedWindowRule()
            {
                ExtractTarget = context =>
                {
                    // 提取限流目标
                    // 这里是直接从请求中提取Path作为限流目标，还可以多种组合，甚至去远程查询一些数据
                    return (context as HttpContext).Request.Path.Value;
                },
                CheckRuleMatching = context =>
                {
                    // 检查当前请求是否要做限流
                    // 比如有些Url是不做限流的、有些用户是不做限流的
                    return true;
                },
                Name="default limit rule",
                LimitNumber=30, // 限流时间窗口内的最大允许请求数量
                StatWindow=TimeSpan.FromSeconds(1) // 限流计数的时间窗口
            }
        })
    );

    ...
}

public void Configure(IApplicationBuilder app, IWebHostEnvironment env)
{
    ...

    app.UseRateLimit();

    ...
}

ASP.NET 应用

1、安装 Nuget 包，使用包管理器控制台：

Install-Package FireflySoft.RateLimit.AspNet

2、注册消息处理器，打开 Global.asax.cs，使用下面的代码添加限流处理器：

protected void Application_Start()
{
    ...

    GlobalConfiguration.Configuration.MessageHandlers.Add(
        new RateLimitHandler(
            new Core.InProcessAlgorithm.InProcessFixedWindowAlgorithm(
                new[] {
                    new FixedWindowRule()
                    {
                        ExtractTarget = context =>
                        {
                            return (context as HttpRequestMessage).RequestUri.AbsolutePath;
                        },
                        CheckRuleMatching = context =>
                        {
                            return true;
                        },
                        Name="default limit rule",
                        LimitNumber=30,
                        StatWindow=TimeSpan.FromSeconds(1)
                    }
                })
        ));

    ...
}

其它类型应用

1、安装 Nuget 包，使用包管理器控制台

Install-Package FireflySoft.RateLimit.Core

或者 .NET CLI

dotnet add package FireflySoft.RateLimit.Core

2、使用限流算法，使用 IAlgorithm 过滤每个请求, 处理 Check 方法的返回值。

// 定义限流规则
var fixedWindowRules = new FixedWindowRule[]
{
    new FixedWindowRule()
    {
        Id = "3",
        StatWindow=TimeSpan.FromSeconds(1),
        LimitNumber=30,
        ExtractTarget = (request) =>
        {
            return (request as SimulationRequest).RequestResource;
        },
        CheckRuleMatching = (request) =>
        {
            return true;
        },
    }
};

// 使用限流算法
IAlgorithm algorithm = new InProcessFixedWindowAlgorithm(fixedWindowRules);

// 过滤请求
var result = algorithm.Check(new SimulationRequest()
{
    RequestId = Guid.NewGuid().ToString(),
    RequestResource = "home",
    Parameters = new Dictionary<string, string>() {
                { "from","sample" },
        }
});