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速率限制是一種簡單但非常有效的技術，用于保護API免遭無意和惡意的過度使用。如果沒有速率限制，任何人都可以用請求轟炸服務器并導致吞噬資源的流量高峰，“餓死”其他用戶，并使服務無響應。本文介紹了速率限制以及限制到達 API 和服務的請求數(shù)量的重要性。我們解釋什么是速率限制及其工作原理，并介紹可用于為您的用例采用速率限制的不同類型的算法。
速率限制是限制用戶可以對特定 API 或服務發(fā)出的請求數(shù)量的做法。您可以限制用戶在特定時間范圍內(nèi)重復執(zhí)行某項操作（即嘗試登錄帳戶或發(fā)送消息）的頻率。如果有人達到他們的限制，服務器將開始拒絕其他請求。速率限制既是網(wǎng)絡安全預防措施，也是軟件質(zhì)量保證 (QA)的關鍵部分。公司使用速率限制來：
從技術上講，速率限制是流量整形的一種形式。這種做法讓您可以控制流量的流動和分配，以防止基礎設施過載或出現(xiàn)故障。大多數(shù)具有速率限制的系統(tǒng)的上限都遠高于即使是高容量用戶也可以實際要求的上限。最常見的例子是社交媒體消息傳遞。所有社交媒體網(wǎng)站都對您可以發(fā)送給其他用戶的直接消息的數(shù)量設置了上限。如果有人決定向其他配置文件發(fā)送一千條消息，速率限制就會啟動并阻止用戶在一段時間內(nèi)發(fā)送消息。
以下列出了為什么速率限制是任何健康服務的重要方面的主要原因：
為了設置速率限制，管理員對用戶在特定時間范圍內(nèi)可以向服務器或 API 發(fā)出的請求數(shù)量設置上限。通常，限速機制跟蹤兩個關鍵因素：
速率限制的主要指標是每秒事務數(shù) (TPS)。如果單個 IP 地址在特定時間段內(nèi)發(fā)出過多請求（即超過其 TPS 限制），則速率限制會阻止服務器或 API 響應。用戶收到一條錯誤消息，并且在計時器重置之前無法發(fā)送進一步的請求。
速率限制總是依賴于某種形式的節(jié)流機制來減慢或阻止請求。管理員在服務器端或客戶端實施速率限制，具體取決于哪種策略更適合用例：
許多管理員還根據(jù)用戶名設置速率限制。這種方法可以防止暴力攻擊者嘗試從多個 IP 地址登錄。
讓我們看看可用于控制對服務器或 API 的訪問的不同類型的速率限制。請記住，您可以將不同類型組合成一個混合策略。例如，您可以限制基于 IP 地址和特定時間間隔的請求數(shù)量。
基于時間的速率限制
基于時間的速率限制在預定義的時間間隔上運行。例如，服務器可以將請求限制為每個時間段的特定數(shù)量（例如每分鐘 100 個）。基于時間的速率限制通常適用于所有用戶。您可以將這些限制設置為固定（計時器倒計時，無論用戶何時以及是否提出請求）或滑動（倒計時在有人發(fā)出第一個請求時開始）。
地理速率限制
地理速率限制限制來自特定區(qū)域的請求數(shù)量。在運行基于位置的廣告系列時，這些上限是一個很好的選擇。管理員可以限制來自目標受眾之外的請求并提高目標區(qū)域的可用性。
這些速率限制也有助于防止可疑流量。例如，您可以預測某個地區(qū)的用戶在晚上 11:00 到早上 8:00 之間不太活躍。您為這次設置了較低的速率限制，這進一步限制了任何希望引起惡意流量問題的攻擊者。
基于用戶的速率限制
基于用戶的速率限制控制單個用戶在特定時間范圍內(nèi)可以執(zhí)行的操作數(shù)。例如，服務器可能會將每個用戶每天可以進行的登錄嘗試次數(shù)限制為 100 次。
基于用戶的限制是最常見的速率限制類型。大多數(shù)系統(tǒng)跟蹤用戶的 IP 地址或 API 密鑰（或兩者）。如果用戶超過設定的速率限制，應用程序會拒絕任何進一步的請求，直到每用戶計數(shù)器重置。請記住，這種類型的速率限制需要系統(tǒng)維護每個用戶的使用統(tǒng)計信息。此類設置通常會導致運營開銷并增加總體IT 成本。
并發(fā)率限制
并發(fā)率限制控制系統(tǒng)在特定時間范圍內(nèi)允許的并行會話數(shù)。例如，一個應用程序可能會在一分鐘內(nèi)阻止超過 1000 個會話。
服務器速率限制
服務器速率限制可幫助管理員在不同服務器之間分擔工作負載。例如，如果您運行一個包含五臺服務器的分布式架構，您可以使用速率限制為每臺設備設置一個上限。
如果其中一臺服務器達到其上限，則設備會將其路由到另一臺服務器或丟棄請求。這種策略對于實現(xiàn)高可用性和防止針對特定服務器的 DoS 攻擊至關重要。
API 基于端點的速率限制
這些速率限制基于用戶嘗試訪問的特定 API 端點。例如，出于安全或過載考慮，管理員可能會將對特定端點的請求限制為每分鐘 50 個。
速率限制算法
以下是公司實施速率限制所依賴的最常見算法：
以下是實施速率限制的分步指南（盡管設置限制的確切方式取決于您的特定技術棧）：
對于大多數(shù)用例來說，實施速率限制是一個簡單的過程。例如，如果您使用 Nginx 作為 Web 服務器并希望在服務器級別設置速率限制，您將使用 ngx_http_limit_req_module模塊。只需將以下代碼添加到 Nginx 配置文件中，即可根據(jù)用戶的 IP 地址設置速率限制：
HTTP {
limit_req_zone $binary_remote_addr zone=one:10m rate=2r/s;
...
服務器 {
...
位置/促銷/ {
limit_req zone=one burst=5;
}
}
上面的代碼平均每秒允許不超過 2 個請求，而突發(fā)不能超過 5 個請求。
速率限制對于 API、應用程序和網(wǎng)站的安全性和質(zhì)量至關重要。未能限制請求數(shù)量會使您容易受到基于流量的攻擊并導致性能不佳（這會導致更高的跳出率、客戶保留問題等）。考慮到實施此預防措施有多么容易，對于大多數(shù)用例來說，設置速率限制是一個無需動腦筋的決定。
