限流是分布式系统设计中经常提到的概念，在某些要求不严格的场景下，使用Guava RateLimiter就可以满足。但是Guava RateLimiter只能应用于单进程，多进程间协同控制便无能为力。本文介绍一种简单的处理方式，用于分布式环境下接口调用频次管控。
如何防止恶意IP攻击某些暴露的接口呢（比如某些场景下短信验证码服务）？本文介绍一种本地缓存和分布式缓存集成方式判断远程IP是否为恶意调用接口的IP。
分布式IP限流
思路是使用redis incr命令，完成一段时间内接口请求次数的统计，以此来完成限流相关逻辑。
这里为啥时候用lua脚本来实现呢？因为要保证incr命令和expire命令的原子性操作。KEYS[1]代表自增key值， ARGV[1]代表过期时间，ARGV[2]代表最大频次，明白了这些参数的含义，整个lua脚本逻辑也就不言而喻了。
access方法用来判断 limitKey 是否超过了最大访问频次。缓存服务对象（cacheService）的eval方法参数分别是lua脚本、key list、value list。
unlimit方法其实就是执行redis decr操作，在某些业务场景可以回退访问频次统计。
防止恶意IP攻击
由于某些对外暴露的接口很容易被恶意用户攻击，必须做好防范措施。最近我就遇到了这么一种情况，我们一个快应用产品，短信验证码服务被恶意调用了。通过后台的日志发现，IP固定，接口调用时间间隔固定，明显是被人利用了。虽然我们针对每个手机号每天发送短信验证码的次数限制在5次以内。但是短信验证码服务每天这样被重复调用，会打扰用户并产生投诉。针对这种现象，简单的做了一个方案，可以自动识别恶意攻击的IP并加入黑名单。
思路是这样的，针对某些业务场景，约定在一段时间内同一个IP访问最大频次，如果超过了这个最大频次，那么就认为是非法IP。识别了非法IP后，把IP同时放入本地缓存和分布式缓存中。非法IP再次访问的时候，拦截器发现本地缓存（没有则去分布式缓存）有记录这个IP，直接返回异常状态，不会继续执行正常业务逻辑。
AbstractCombineCache这个抽象类封装了guava本地缓存和redis分布式缓存操作，可以降低分布式缓存压力。
没有错，IP_RATE_LUA 这个lua脚本和上面说的限流方案对应的lua脚本是一样的。
IPBlackCache继承了AbstractCombineCache，构造函数需要guava的本地Cache对象和redis分布式缓存服务ICacheService 对象。
ipAccess方法用来判断当前ip访问次数是否在一定时间内已经达到了最大访问频次。
removeIpAccess方法是直接移除当前ip访问频次统计的key值。
注入redis分布式缓存服务ICacheService对象。
通过GuavaCacheBuilder构建guava本地Cache对象，指定初始容量（initialCapacity）、最大容量（maximumSize）、并发级别、key过期时间、key移除监听器。最终要的是CacheLoader这个参数，是干什么用的呢？如果GuavaCacheBuilder指定了CacheLoader对象，那么最终创建的guava本地Cache对象是LoadingCache类型（参考AbstractCombineCache类的get方法），LoadingCache对象的get方法首先从内存中获取key对应的value，如果内存中不存在这个key则调用CacheLoader对象的load方法加载key对应的value值，加载成功后放入内存中。
最后通过ICacheService对象和guava本地Cache对象创建IPBlackCache（防止恶意IP攻击缓存服务）对象。
定义一个注解，标注在指定方法上，拦截器里会识别这个注解。
拦截器里加入ipAccess方法，校验远程IP是否为恶意攻击的IP。
remoteAddr取的是X-Forwarded-For对应的值。利用 remoteAddr构造 cacheKey参数，通过IPBlackCache判断 cacheKey是否存在。
如果是 cacheKey存在的请求，判断黑名单IP限制是否已经到达有效期，如果已经超过有效期则清除本地缓存和分布式缓存的 cacheKey，请求合法；如果没有超过有效期则请求非法。
否则是 cacheKey不存在的请求，使用IPBlackCache对象的ipAccess方法统计一定时间内的访问频次，如果频次超过最大限制，表明是非法请求IP，需要往IPBlackCache对象写入” cacheKey=当前时间”。
本文的两种方案都使用redis incr命令，如果不是特殊业务场景，redis的key要指定过期时间，严格来讲需要保证incr和expire两个命令的原子性，所以使用lua脚本方式。如果没有那么严格，完全可以先setex（设置key，value，过期时间），然后再incr（注： incr不会更新key的有效期）。本文的设计方案仅供参考，并不能应用于所有的业务场景。
Original: https://www.cnblogs.com/hujunzheng/p/12593397.html
Author: 胡峻峥
Title: Java分布式IP限流和防止恶意IP攻击方案
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