打不死的小强 .net core 微服务快速开发框架 Viper 限流

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作者:杜燕明

1、Viper是什么？

　　Viper 是.NET平台下的Anno微服务框架的一个示例项目。入门简单、安全、稳定、高可用、全平台可监控。底层通讯可以随意切换thrift grpc。 自带服务发现、调用链追踪、Cron 调度、限流、事件总线、CQRS 、DDD、类似MVC的开发体验，插件化开发

　　一个不可监控的微服务平台是可怕的，出了问题 难以准确定位问题的根源， Anno则提供了一套完整的监控体系，包括链路追踪、服务占用的系统资源、系统自身 CPU、内存、硬盘使用率实时可监控等等。

　　今天要说的是.netcore 微服务Viper的限流，防止恶意攻击，做一个打不死的小强。

　　如果对Viper不了解的可以看上篇文章了解 net core 微服务快速开发框架 Viper 初体验

github:
https://github.com/duyanming/Viper
文档地址:
https://duyanming.github.io/

体验地址:（体验用户为anno 密码123456 同一时间一个用户只能在一个终端登录用户多的时候可能发生强制退出的情况，稍后登录体验）
http://140.143.207.244/

2、限流Anno.RateLimit

　　限流用到两个库 Anno.RateLimit、IPAddressRange。Anno.RateLimit为限流组件，IPAddressRange为IP匹配组件。

IPAddressRange地址：https://github.com/jsakamoto/ipaddressrange

using NetTools;
...
// rangeA.Begin is "192.168.0.0", and rangeA.End is "192.168.0.255".
var rangeA = IPAddressRange.Parse("192.168.0.0/255.255.255.0");
rangeA.Contains(IPAddress.Parse("192.168.0.34")); // is True.
rangeA.Contains(IPAddress.Parse("192.168.10.1")); // is False.
rangeA.ToCidrString(); // is 192.168.0.0/24

// rangeB.Begin is "192.168.0.10", and rangeB.End is "192.168.10.20".
var rangeB1 = IPAddressRange.Parse("192.168.0.10 - 192.168.10.20");
rangeB1.Contains(IPAddress.Parse("192.168.3.45")); // is True.
rangeB1.Contains(IPAddress.Parse("192.168.0.9")); // is False.

// Support shortcut range description. 
// ("192.168.10.10-20" means range of begin:192.168.10.10 to end:192.168.10.20.)
var rangeB2 = IPAddressRange.Parse("192.168.10.10-20");

// Support CIDR expression and IPv6.
var rangeC = IPAddressRange.Parse("fe80::/10"); 
rangeC.Contains(IPAddress.Parse("fe80::d503:4ee:3882:c586%3")); // is True.
rangeC.Contains(IPAddress.Parse("::1")); // is False.

// "Contains()" method also support IPAddressRange argument.
var rangeD1 = IPAddressRange.Parse("192.168.0.0/16");
var rangeD2 = IPAddressRange.Parse("192.168.10.0/24");
rangeD1.Contains(rangeD2); // is True.

// IEnumerable<IPAddress> support, it's lazy evaluation.
foreach (var ip in IPAddressRange.Parse("192.168.0.1/23"))
{
    Console.WriteLine(ip);
}

// You can use LINQ via "AsEnumerable()" method.
var longValues = IPAddressRange.Parse("192.168.0.1/23")
  .AsEnumerable()
  .Select(ip => BitConvert.ToInt32(ip.GetAddressBytes(), 0))
  .Select(adr => adr.ToString("X8"));
Console.WriteLine(string.Join(",", longValues);

// Constructors from IPAddress objects.
var ipBegin = IPAddress.Parse("192.168.0.1");
var ipEnd = IPAddress.Parse("192.168.0.128");
var ipSubnet = IPAddress.Parse("255.255.255.0");

var rangeE = new IPAddressRange(); // This means "0.0.0.0/0".
var rangeF = new IPAddressRange(ipBegin, ipEnd);
var rangeG = new IPAddressRange(ipBegin, maskLength: 24);
var rangeH = new IPAddressRange(ipBegin, IPAddressRange.SubnetMaskLength(ipSubnet));

// Calculates Cidr subnets
var rangeI = IPAddressRange.Parse("192.168.0.0-192.168.0.254");
rangeI.ToCidrString();  // is 192.168.0.0/24

Anno.RateLimit限流组件的使用

　　 Anno.RateLimit支持令牌桶和漏桶两种算法

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;
using Anno.RateLimit;

namespace ConsoleTest
{
    /// <summary>
    /// 限流测试
    /// </summary>
    public class RateLimitTest
    {
        /// <summary>
        /// 限流测试
        /// </summary>
        public void Handle()
        {
            var service = LimitingFactory.Build(TimeSpan.FromSeconds(1),LimitingType.TokenBucket, 20, 5);
            Console.Write("请输入线程数：");
            long.TryParse(Console.ReadLine(), out long th);
            for (int i = 0; i < th; i++)
            {
                var t = Task.Factory.StartNew(() =>
                {
                    while (true)
                    {
                        var result = service.Request();
                        //如果返回true，说明可以进行业务处理，否则需要继续等待
                        if (result)
                        {
                            Console.WriteLine($"{DateTime.Now}--{Task.CurrentId}---ok");
                            //业务处理......
                        }
                        else
                            Thread.Sleep(100);
                    }
                }, TaskCreationOptions.LongRunning);
            }
        }
    }
}

3、Viper限流

　　下图是用Jmeter测试线上http://140.143.207.244/ 的截图，下图红色部分为限流直接返回失败的记录，调用方为 NewApi目标服务为NewApi可以看到范围的信息为Trigger current limiting,

通过限流保证Viper成为一个打不死的小强

配置Viper的限流

{
  "Target": {
    "AppName": "ApiGateway",
    "IpAddress": "127.0.0.1",
    "Port": 7010,
    "TraceOnOff": true
  },
  "Limit": {
    "Enable": true,
    "TagLimits": [
      {
        "channel": "*",
        "router": "*",
        "timeSpan": "1",//限流周期单位秒
        "rps": 100,//周期内通过的请求个数
        "limitSize": 100//令牌桶，漏桶池子大小
      }
    ],
    "IpLimit": {//ip限流
      "timeSpan": 1,//限流周期单位秒
      "rps": 100,//周期内通过的请求个数
      "limitSize": 100//池子大小
    },
    "White": [//白名单 用法可以参考IPAddressRange
      "0.0.0.1",
      "192.168.1.2",
      "192.168.2.18"
    ],
    "Black": [//黑名单
      "0.0.0.2",
      "192.168.3.18"
    ]
  }
}

Limit.Enable:是否启用限流

Limit.TagLimits：根据Tag限流

channel: Anno.Plugs.Logic//请求tag 必须参数
router: Platform　　　　　　//模块名称（没有Module） 必须参数
method: GetFunc　　　　　　//模块方法 必须参数
profile: fSFhFv5d4ZlC/JTz1EvoBDNWTr+sNtAhKWTuykqfZHU2oB8/W7aUayqsXmFJXPlR
uname: yrm

Limit.IpLimit：根据客户端Ip限流

Limit.White：白名单

Limit.IpLimit：黑名单

关于更多的Viper限流细节可参考github：https://github.com/duyanming/Viper/blob/master/Viper/Extensions/Middleware/DymWebHostBuilderExtensions.cs

以上分享了，Viper网关的限流。后面分享每个微服务如何通过注解方式限流、以及请求缓存、ViperService的全局过滤器、模块过滤器、方法过滤器。

过滤器类型有，授权过滤器、异常过滤器、Action过滤器。 Anno.EngineData.Filters

两种常用算法

令牌桶(Token Bucket)和漏桶(leaky bucket)是最常用的两种限流的算法。

令牌桶主要是控制注入的速度，漏桶则是控制出的速度。

漏桶算法