BeetleX服务网关之限流和缓存

限流和缓存是网关中两个非常重要的功能，前者是保障服务更可靠地运行，后者则可以大大提高应用的吞吐能力。Beetlex.Bumblebee微服务网关提供了两个扩展插件来实现这两个功能，分别是BeetleX.Bumblebee.ConcurrentLimits和BeetleX.Bumblebee.Caching。ConcurrentLimits提供IP或不同Url的并发限流策略，而Caching则可以根据不同Url来配置不同的缓存策略。接下来介绍这两个插件的使用和配置。

引用插件

Bumblebee中使用JWT需要引用两个插件，分别是Bumblebee.Configuration,BeetleX.Bumblebee.ConcurrentLimits和BeetleX.Bumblebee.Caching。加载启动后就可以通过管理工具进行插件配置.

            g = new Gateway();
            g.HttpOptions(
                o =>
                {
                    o.Port = 80;
                    o.LogToConsole = true;
                    o.LogLevel = BeetleX.EventArgs.LogType.Error;
                });
            g.Open();
            g.LoadPlugin(
                typeof(Bumblebee.Configuration.Management).Assembly,
                typeof(Bumblebee.Caching.default_request_cached_reader).Assembly,
typeof(Bumblebee.ConcurrentLimits.UrlConcurrentLimits).Assembly
               );

以上只是代码引用插件，建议直接下载运行版本：https://github.com/IKende/Bumblebee/blob/master/bin/ (支持windows/linux .net core 2.1或更高版本)

引用插件后就可以在插件管理查看到这两个插件，大部分插件默认是关闭。

限流配置

default_ip_concurrent_limits

这是针对一个IP并发请求的限制，它可以限制一个IP每秒并发的数量，如果超出这个数量那这个IP则会被禁止访问一段时间。为了更好的解决实际情况项配置里加入了白名单设置用来排除相关IP或IP范围的限制,接下来通过一个配置来描述这个插件的使用.

{
    "Limit": 100,
    "DisabledTime": 100,
    "CleanTime": 1800,
    "WhiteList": [
        "192.168.1.1/24",
        "192.168.2.18"
    ]
}

• Limit 每秒最大并发数
• DisabledTime 禁用时间，当IP访问超过每秒并发数时禁止请求的时间，单位秒
• CleanTime每隔一段时间清除在限制表没有活跃的IP，单位秒
• WhiteList 白明单，在这个白名单里的IP不被限制

以上配置是对每个IP每秒并发限制在100次，但排除 "192.168.1.1/24"和"192.168.2.18".接下来看一下测试结果

以上是使用192.168.2.19进行两次压测的结果，第一次压测触发了限制，然后99%的请求被拒绝；然后接下来的一次测试的所有请求都被拒绝了。从结果上来看每秒的20万rps都被认为是非法，可以想像这些压力流入到正常服务中会产生有多大的损耗！接下来测试白名单IP

从正常测试来看，上游的服务每秒只能处理4万的rps,所以并发控制是会起到非常好的挡洪效果。

default_url_concurrent_limits

这是针对不同Url制定不同并发限制的插件，在一个服务中难免有些API需要处理复杂的逻辑而占用大量的资源，如果这些接口的并发过量可能对整个服务的资源使用受到影响。通过这个插件可以限制某些API的并发数量，从而控制其它对整体资源的影响。下面看一下简单的示例配置

{
    "UrlLimits": [
        {
            "Url": "^/jso.*",
            "Rps": 300
        },
        {
            "Url": "^/emp.*",
            "Rps": 100
        }
    ],
    "CleanTime": 1800
}

以上配置两组Url并发限制，限制秒请求量分别是300和100.配置完成后设置生产看一下压测结果

• /Json

并发限制是每秒300测试了5秒多，有1800个请求是成功能的，其他99万多次是被拒绝

• /Employee/2

并发限制是每秒100测试了5秒多，有600个请求是成功能的，其他99万多次是被拒绝

缓存配置 

缓存插件有两部分，分别是写入和读取；当写入开启后读取才能生效。缓存配置只需要配置写入插件即可，读取插件无需配置。

default_request_cache_writer

插件可以针对不同请求的路径来制定缓存策略，制定也非常方便内容如下:

{
    "Caches": [
        {
            "Url": "^/jso.*",
            "TimeOut": 100
        },
        {
            "Url": "^/api.*",
            "TimeOut": 200
        }
    ],
    "WhiteList": [
        "192.168.2.1/24"
    ]
}

这个缓存插件配置简单，只需要针对不同Url配置相应的正常和缓存超时时间即可(单位秒)；WhiteList是一个缓存操作的授权白名单。这个缓存的机制是使用.net core的MemoryCache，如果需要使用Redis则需要扩展引入，针对密集处理的网关一级缓存还是在本地内存会高效很多。

测试

为了检测网关层面缓存的效果，所以对插件进行了一个压力测试；为了确保缓存发挥比较大的作用所以这个测试在10Gb网络下面进行(网关服务器则是E3-1230V2的老机器)，这样可以更好的突出缓存在没有带宽限制情况达到的应用效果。测试分别是获取不同大小的数据列表在关闭和开启缓存的不同差异。

http://192.168.2.18/customers/5

 以上是插件显示的并发情况，前面是没有开启缓存并发在4万rps左右，带宽是500Mb上下；但开启缓存后并发达到了20万以上rps(插件走势图最大显示并发只有10万rps),带宽接近3Gb.

http://192.168.2.18/customers/20

 

以上是插件显示的并发情况，前面是没有开启缓存并发在2万rps左右，带宽是1Gb上下；但开启缓存后并发达到了17万rps(插件走势图最大显示并发只有10万rps),带宽接近8Gb上下.

总体上来说如果网关缓存开启其收益是非常明显的，这个时候限制服务并发输出的可能是出口的带宽。

缓存操作

插件安装后会提供两个接口来删除某个Url对应的缓存，或清除所有缓存；这两个接口的访问权IP必须在白名单中描述否而无权操作。

• http://host/__system/bumblebee/cache/remove?url=缓存对应的url
• http://host/__system/bumblebee/cache/clean