在 Ubuntu 20.04 上使用 Redis 实现 PHP 速率限制：教程

Redis，也称为 Remote Dictionary Server，是一个开源的内存数据库。它是一个运行在服务器 RAM 上的数据结构存储系统，这比最快的固态硬盘（SSD）还要快得多。因此，Redis 的响应速度非常快，非常适合用于速率限制。

速率限制 限制了用户向服务器请求资源的次数。许多服务使用速率限制来防止服务滥用，例如用户试图用过多的负载压垮服务器。例如，当使用 PHP 来为您的 Web 应用程序开发公共 API（应用程序编程接口）时，需要进行速率限制。这是因为当您向公众公开 API 时，您会希望限制个人在特定时间内重复某项活动的次数。对您的系统没有管理权限的用户可能会使其陷入停顿。

速率限制通过拒绝超过设定限制的用户请求，使您的应用程序能够平稳运行。如果您有大量客户端，速率限制会实施公平使用政策，允许每个用户以极快的速度访问您的应用程序。速率限制还可以通过减少服务器上的拥堵来帮助您节省带宽费用。

通过在诸如 MySQL 之类的数据库中跟踪用户活动，是可以创建速率限制程序的。然而，由于此类数据需要从磁盘下载并根据定义的限制进行评估，因此当多人同时访问系统时，最终结果可能无法扩展。这不仅效率低下，而且关系型数据库管理解决方案本来就不是为此而设计的。

Redis 是制作速率限制器的绝佳选择，因为它作为内存数据库运行，并且已被证明是可靠的。在本教程中，我们将引导您完成在 Ubuntu 20.04 上使用 Redis 实现 PHP 速率限制.

让我们开始吧！

前提条件

要学习本教程，您需要满足以下条件：

• 最新版本的 Ubuntu 安装在您的系统上。

• 系统用户必须拥有 sudo 权限.

• LAMP 栈。

  • 请按照 如何设置 LAMP 栈 教程进行设置。

• Redis 服务器。

  • 请按照 如何安装和保护 Redis 服务器 指南在您的系统中设置 Redis。

步骤 1：安装 PHP 的 Redis 扩展

在开始之前，让我们更新存储库以避免软件包冲突：

接下来，安装 php-redis 扩展，这是一个使在 PHP 程序中使用 Redis 成为可能的软件包。运行以下 sudo 命令来安装 php-redis:

之后，重启 Apache 服务器以加载 php-redis 库：

下一步是更新软件索引中的信息并安装 PHP 的 Redis 库。然后，我们将创建一个根据用户 IP 地址限制访问的 PHP 资源。

步骤 2：创建用于速率限制的 PHP Web 资源

在此步骤中，您将创建一个 demo.php 文件，位于 Web 服务器的根目录（ /var/www/html/）中。该文件将向公众开放，用户将能够在他们首选的浏览器中启动该 URL。稍后，我们将使用 curl 命令来验证我们要使用的资源的可用性。用户可以在 15 秒的时间跨度内访问该示例资源文件三次。超过最大限制的尝试将抛出错误消息。

该文件的主要功能强烈依赖于 Redis 服务器。当用户首次访问资源时，文件中的 PHP 代码会根据用户的 IP 地址在 Redis 服务器上创建一个键。当用户再次访问该资源时，代码将尝试将用户的 IP 地址与 Redis 服务器中保存的键进行匹配，如果该键存在，则将其值增加 1。PHP 代码将持续检查新值是否已达到最大数量。

15 秒后，基于用户 IP 地址的 Redis 键将过期，系统将重新开始跟踪用户对 Web 资源的访问。打开 /var/www/html/demo.php 文件，在 nano 文本编辑器中：

然后，填写所有字段以初始化 Redis 类。不要忘记将 REDIS_PASSWORD 设置为正确的值：

Redis->auth 支持 Redis 服务器明文身份验证。如果您在本地（通过 localhost）工作，这非常有效，但如果您面对的是远程 Redis 服务器，SSL 身份验证 是推荐的做法。

接下来，在同一个文件中，将以下变量设置为它们的默认值：

让我们详细了解一下这些语句：

• $max_calls_limit：用户访问该资源不能超过此最大调用限制。

• $time_period：这用作时间范围，以秒为单位计算。在这里，允许用户根据 中设置的限制来访问资源$max_calls_limit .

• $total_user_calls：累加用户在给定时间段内请求访问 调用 限制的次数。

然后，添加以下代码以获取请求访问网页的用户的 IP 地址：

作为演示，此代码通过用户的 IP 地址记录其操作。如果您的服务器上有需要身份验证的受保护资源，您可以使用其用户名或访问令牌来跟踪用户的操作。

在我们的指南中，登录到系统的每个用户都将被分配一个唯一标识（例如，客户 ID、开发人员 ID、供应商 ID 甚至用户 ID）。如果您正在按照我们的教程进行操作，请记住使用这些 ID 代替 $user_ip 地址，如果您正在按照我们的教程进行操作。

在这里，用户的 IP 地址足以演示该概念。从前面的代码片段中获取用户的 IP 地址后，将以下代码块添加到您的文件中：

以下是这些语句的概述：

• if...else：该语句验证 Redis 服务器上是否定义了带有该 IP 地址的键。

  • 如果未找到该键，如果 (!$redis->exists($user_ip_address)) {...}，您可以使用以下命令设置该键并将其值定义为 1： $redis->set($user_ip_address, 1).

• $redis->expire($user_ip_address, $time_period)：设置该键在指定时间过期。在本教程中，我们将其设置为 15 秒。

• 如果在 Redis 键中未找到用户的 IP 地址，请将变量 $total_user_calls 值 设置为 1.

• else {...}：该语句块使用 $redis->INCR($user_ip_address); 命令将 Redis 键的值递增 1。这将应用于与该键关联的每个 IP 地址。

  • 注意：只有当该键已在 Redis 服务器中设置并被视为重复请求时，才能实现此操作。

• $total_user_calls = $redis->get($user_ip_address)：该语句通过验证 Redis 服务器上各自基于 IP 地址的键来检索总请求数。

• if ($total_user_calls > $max_calls_limit) {... }..：此 if 语句用于验证是否超出限制。如果是，您可以使用以下内容通知用户： echo "用户" . $user_ip_address . " 超过限制。";.

最后，您可以使用以下语句通知用户其在指定时间段内的访问次数： echo "欢迎" . $user_ip_address . "总调用次数" . $total_user_calls . "在" . $time_period . "秒内"; 语句。

之后，在您的 /var/www/html/demo.php 文件中：

保存并关闭 /var/www/html/demo.php 文件（在您完成修改后）。在 demo.php 网页上，您现在已经创建了限制用户速率所需的逻辑。让我们在下一步中测试我们的脚本。

步骤 3：运行 Redis 速率限制测试

您将在此步骤中使用 curl 命令来请求您在 步骤 2 中编写的 Web 资源。为了彻底测试该脚本，请发出一个请求该资源五次的命令。这可以通过向 添加占位符 URL 参数来实现 demo.php 文件的末尾。要执行 curl 指令五次，请使用值 ?[1-5] 在请求的末尾。

执行以下 curl 命令：

执行代码时，您应该会得到类似以下的内容：

如您所见，前三个请求顺利完成。然而，第四个和第五个查询被您的脚本限制了速率。Redis 服务器很有可能正在降低人们进行查询的速度。

您在本指南中为下面列出的两个变量指定了较低的值：

在生产环境中构建应用程序时，您可能需要考虑使用更大的数值，这取决于您认为人们使用它的频率。

在调整这些数字之前，最好先检查实时统计数据。在此示例中，如果您的服务器日志显示平均每个用户每 60 秒访问您的应用程序 1,000 次，则可以使用该数字作为要使用多少限制的示例。

结论

在本指南中，您学习了如何在 Ubuntu 20.04 上结合 PHP 使用 Redis 服务器。虽然本文演示了如何使用 Redis 进行速率限制，但您可以对其进行自定义以满足 Web 应用程序的需求。我们鼓励您探索实际示例，例如 Twitter 的最大请求限制, Google 的 Custom Search JSON API，以及其他类似文档，以增强您对速率限制的了解，并尝试使用不同的时间限制自己进行实验。

此外，您还可以从我们的博客:

• 在具有 Ubuntu 18.04 的 Kubernetes 集群上部署 PHP 应用程序
• 在 Ubuntu 20.04 上安装和保护 PHPmyadmin
• 如何在 Ubuntu 20.04 上安装 LEMP 栈（Linux Nginx MySQL PHP）

祝您编程愉快！