ASP.NET Core Web API 接口限流

前言

ASP.NET Core Web API 接口限流、限制接口并发数量，我也不知道自己写的有没有问题，抛砖引玉、欢迎来喷！

需求

1. 写了一个接口，参数可以传多个人员，也可以传单个人员，时间范围限制最长一个月。简单来说，当传单个人员时，接口耗时很短，当传多个人员时，一般人员会较多，接口耗时较长，一般耗时几秒。
2. 当传多个人员时，并发量高时，接口的耗时就很长了，比如100个用户并发请求，耗时可长达几十秒，甚至1分钟。
3. 所以需求是，当传单个人员时，不限制。当传多个人员时，限制并发数量。如果并发用户数少于限制数，那么所有用户都能成功。如果并发用户数，超出限制数，那么超出的用户请求失败，并提示"当前进行XXX查询的用户太多，请稍后再试"。
4. 这样也可以减轻被请求的ES集群的压力。

说明

1. 使用的是.NET6
2. 我知道有人写好了RateLimit中间件，但我暂时还没有学会怎么使用，能否满足我的需求，所以先自己实现一下。

效果截图

下面是使用jMeter并发测试时，打的接口日志：

代码

RateLimitInterface

接口参数的实体类要继承该接口

using JsonA = Newtonsoft.Json;
using JsonB = System.Text.Json.Serialization;

namespace Utils
{
    /// <summary>
    /// 限速接口
    /// </summary>
    public interface RateLimitInterface
    {
        /// <summary>
        /// 是否限速
        /// </summary>
        [JsonA.JsonIgnore]
        [JsonB.JsonIgnore]
        bool IsLimit { get; }
    }
}

接口参数实体类

继承RateLimitInterface接口，并实现IsLimit属性

public class XxxPostData : RateLimitInterface
{
    ...省略

    /// <summary>
    /// 是否限速
    /// </summary>
    [JsonA.JsonIgnore]
    [JsonB.JsonIgnore]
    public bool IsLimit
    {
        get
        {
            if (peoples.Count > 2) //限速条件，自己定义
            {
                return true;
            }
            return false;
        }
    }
}

RateLimitAttribute

作用：标签打在接口方法上，并设置并发数量

namespace Utils
{
    /// <summary>
    /// 接口限速
    /// </summary>
    public class RateLimitAttribute : Attribute
    {
        private Semaphore _sem;

        public Semaphore Sem
        {
            get
            {
                return _sem;
            }
        }

        public RateLimitAttribute(int limitCount = 1)
        {
            _sem = new Semaphore(limitCount, limitCount);
        }
    }
}

使用RateLimitAttribute

标签打在接口方法上，并设置并发数量。

服务器好像是24核的，并发限制为8应该没问题。

[HttpPost]
[Route("[action]")]
[RateLimit(8)]
public async Task<List<XxxInfo>> Query([FromBody] XxxPostData data)
{
    ...省略
}

限制接口并发量的拦截器RateLimitFilter

/// <summary>
/// 接口限速
/// </summary>
public class RateLimitFilter : ActionFilterAttribute
{
    public override async Task OnActionExecutionAsync(ActionExecutingContext context, ActionExecutionDelegate next)
    {
        Type controllerType = context.Controller.GetType();
        object arg = context.ActionArguments.Values.ToList()[0];
        var rateLimit = context.ActionDescriptor.EndpointMetadata.OfType<RateLimitAttribute>().FirstOrDefault();

        bool isLimit = false; //是否限速
        if (rateLimit != null && arg is RateLimitInterface) //接口方法打了RateLimitAttribute标签并且参数实体类实现了RateLimitInterface接口时才限速，否则不限速
        {
            RateLimitInterface model = arg as RateLimitInterface;
            if (model.IsLimit) //满足限速条件
            {
                isLimit = true;
                Semaphore sem = rateLimit.Sem;

                if (sem.WaitOne(0))
                {
                    try
                    {
                        await next.Invoke();
                    }
                    catch
                    {
                        throw;
                    }
                    finally
                    {
                        sem.Release();
                    }
                }
                else
                {
                    var routeList = context.RouteData.Values.Values.ToList();
                    routeList.Reverse();
                    var route = string.Join('/', routeList.ConvertAll(a => a.ToString()));
                    var msg = $"当前访问{route}接口的用户数太多，请稍后再试";
                    LogUtil.Info(msg);
                    context.Result = new ObjectResult(new ApiResult
                    {
                        code = (int)HttpStatusCode.BadRequest,
                        message = msg
                    });
                }
            }
        }

        if (!isLimit)
        {
            await next.Invoke();
        }
    }
}

注册拦截器

//拦截器
builder.Services.AddMvc(options =>
{
    ...省略

    options.Filters.Add<RateLimitFilter>();
});

使用jMeter进行压力测试

测试结果：

1. 被限速的接口，满足限速条件的调用并发量大时，部分用户成功，部分用户提示当前查询的人多请稍后再试。但不影响未满足限速条件的传参调用，也不影响其它未限速接口的调用。
2. 测试的所有接口、所有查询参数条件的调用，耗时稳定，大量并发时，不会出现接口耗时几十秒甚至1分钟的情况。