如何在 Ubuntu 上使用 Node.js 和 TypeScript 构建API速率限制器教程

简介

在本教程中，你将学习如何使用 Node.js 和 TypeScript 语言构建一个速率限制器。

速率限制对于防止滥用、保护你的 API 以及管理资源至关重要。我们将使用 Node.js 构建一个生产级的速率限制器，并将其部署在现代应用程序平台上。该速率限制器将使用 Redis 来进行高效的状态管理，并集成到一个示例 API 应用程序中。

速率限制的关键概念

速率限制： 限制用户或客户端在特定时间窗口内可以发出的请求数量。
令牌桶算法： 一种流行的速率限制实现算法，它定期授予令牌，只有在有令牌可用时才允许请求。
Redis： 一种高性能的内存数据存储，用于管理分布式系统（如 API）的状态。

本教程的目标是手把手教你如何在 Linux 服务器上安装并配置一个使用 Node.js 和 TypeScript 构建的速率限制器。

准备工作

服务器准备

必要前提：

一个充满求知欲的大脑。
一台 Linux 服务器（推荐腾讯云、阿里云或雨云等）。

我将以雨云为例，带大家创建一台自己的云服务器，以便学习本篇文章的内容。

注册链接： https://rainyun.ivwv.site

创建雨云服务器

以下步骤仅供参考，请根据实际需求选择配置。

点击 云产品 → 云服务器 → 立即购买。
选择距离你较近的区域，以保证低延迟。

按照自己需求选择配置，选择Ubuntu 22.04 版本，按照自己需求是否预装Docker。
最后按照提示进行购买。
购买后等待机器部署完毕，点击刚刚创建好的服务器，进入管理面板，找到远程连接相关信息。

我们使用 PowerShell 进行 SSH 远程连接到服务器，Win+R 打开运行窗口，输入 powershell 后点击确定。

输入 ssh root@你的服务器IP 例如 ssh root@154.9.227.239 回车后，首次需要输入 yes，再次回车后即可登录服务器。

到此为止，我们的云服务器就远程连接上了。

安装和配置步骤

第一步：创建一个 Node.js 应用程序

初始化项目

mkdir rate-limiter-app
cd rate-limiter-app
npm init -y

安装依赖

npm install express redis dotenv

安装开发工具

npm install --save-dev typescript @types/node ts-node @types/express

第二步：设置 Redis 用于速率限制

创建一个 redisClient.ts 文件来处理 Redis 交互：

nano redisClient.ts

添加以下代码：

import { createClient, RedisClientType } from 'redis';
import dotenv from 'dotenv';// Load environment variables from .env file
dotenv.config();class RedisClient {private static instance: RedisClientType | null = null;/*** Initialize Redis client or return an existing instance.*/public static getInstance(): RedisClientType {if (!RedisClient.instance) {const redisUrl = process.env.REDIS_URL || 'redis://127.0.0.1:6379';try {// Create Redis clientRedisClient.instance = createClient({url: redisUrl,});// Add error handlingRedisClient.instance.on('error', (err) => {console.error(`Redis Client Error: ${err.message}`);});// Connect to RedisRedisClient.instance.connect().catch((err) => {console.error(`Failed to connect to Redis: ${err.message}`);});console.info(`Connected to Redis at ${redisUrl}`);} catch (err) {console.error('Error initializing Redis client:', err);throw err;}}return RedisClient.instance;}/*** Disconnect Redis client (useful during app shutdown).*/public static async disconnect(): Promise<void> {if (RedisClient.instance) {await RedisClient.instance.quit();RedisClient.instance = null;console.info('Disconnected from Redis.');}}
}export default RedisClient;

此设置连接到 Redis 实例，并确保客户端在整个应用程序中可用。

第三步：实现速率限制器中间件

创建一个 rateLimiter.ts 文件：

nano rateLimiter.ts

添加以下代码：

import { Request, Response, NextFunction } from 'express';
import { createClient, RedisClientType } from 'redis';
import dotenv from 'dotenv';// Load environment variables
dotenv.config();// Redis client setup
const redisClient: RedisClientType = createClient({url: process.env.REDIS_URL || 'redis://127.0.0.1:6379',
});// Connect Redis client
redisClient.connect().catch((err) => {console.error('Error connecting to Redis:', err);
});interface RateLimiterOptions {windowMs: number; // Time window in millisecondsmaxRequests: number; // Maximum allowed requests in the time window
}export const rateLimiter = (options: RateLimiterOptions) => {const { windowMs, maxRequests } = options;return async (req: Request, res: Response, next: NextFunction) => {try {const key = `rate-limit:${req.ip}`; // Unique key per user/IPconst currentCount = await redisClient.incr(key);if (currentCount === 1) {// Set expiry time for the keyawait redisClient.expire(key, Math.ceil(windowMs / 1000));}if (currentCount > maxRequests) {const ttl = await redisClient.ttl(key); // Time until key expiresreturn res.status(429).json({message: 'Too many requests. Please try again later.',retryAfter: ttl,});}next(); // Allow request to proceed} catch (error) {console.error('Rate limiter error:', error);res.status(500).json({ message: 'Internal Server Error' });}};
};

第四步：创建带速率限制的 API

创建一个 app.ts 文件：

nano app.ts

添加以下代码：

import express, { Request, Response } from 'express';
import { rateLimiter } from './rateLimiter';const app = express();
const PORT = process.env.PORT || 3000;// Apply rate limiter middleware
app.use(rateLimiter({windowMs: 60 * 1000, // 1 minute windowmaxRequests: 10, // Limit each IP to 10 requests per windowMs})
);// Example route
app.get('/', (req: Request, res: Response) => {res.send('Welcome! You are not rate-limited yet.');
});// Start the server
app.listen(PORT, () => {console.log(`Server running on http://localhost:${PORT}`);
});