在 Sanic 应用中使用内存缓存管理 IP 黑名单

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在现代 web 应用中，保护 API 接口免受恶意请求的攻击至关重要。IP 黑名单是一种常见的安全措施，可以有效阻止某些 IP 地址的访问。本文将介绍如何在 Python 的 Sanic 框架中实现 IP 黑名单功能，并结合内存缓存提升性能。

1. 环境准备

首先，确保你已经安装了 Sanic 和必要的数据库驱动程序。我们将使用 aiomysql 作为 MySQL 的异步驱动。可以使用以下命令进行安装：

pip install sanic aiomysql

2. 创建数据库表

我们需要一个数据库表来存储黑名单 IP。可以使用以下 SQL 语句创建表：

CREATE TABLE api_ip_blacklist (
    id INT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY COMMENT '唯一标识',
    ip_address VARCHAR(45) NOT NULL COMMENT '被拦截的 IP 地址，支持 IPv4 和 IPv6',
    status TINYINT DEFAULT 1 COMMENT '状态，1 表示有效（黑名单），0 表示无效（可用）',
    reason VARCHAR(255) DEFAULT NULL COMMENT '记录添加到黑名单的原因',
    create_time TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '记录创建时间',
    update_time TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '记录最后更新时间',
    UNIQUE KEY (ip_address) COMMENT '确保 IP 地址唯一'
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COMMENT='API 接口黑名单 IP 表';

3. 实现内存缓存

我们可以创建一个 CacheObject 类来管理内存中的黑名单 IP 缓存。以下是该类的实现：

class CacheObject(object):
    def __init__(self):
        self.data = dict()

    def put(self, key, value):
        """将 IP 地址放入缓存"""
        self.data[key] = value

    def get(self, key):
        """从缓存中获取 IP 地址的状态"""
        return self.data.get(key)

    def load_blacklist(self, ip_list):
        """从数据库加载黑名单 IP 到缓存"""
        for ip in ip_list:
            self.put(ip, 1)  # 1 表示有效（黑名单）

    def clear(self):
        """清空缓存"""
        self.data.clear()

4. 集成 Sanic 应用

接下来，我们将 CacheObject 集成到 Sanic 应用中，实现动态加载和检查黑名单功能。

from sanic import Sanic, response
from sanic.exceptions import Forbidden
import aiomysql
import asyncio

app = Sanic("IPBlacklistApp")

# 创建 CacheObject 实例
blacklist_cache = CacheObject()

# 数据库配置
DB_CONFIG = {
    'host': 'localhost',
    'port': 3306,
    'user': 'your_username',
    'password': 'your_password',
    'db': 'your_database'
}

async def load_blacklist():
    async with aiomysql.connect(**DB_CONFIG) as conn:
        async with conn.cursor() as cursor:
            await cursor.execute("SELECT ip_address FROM api_ip_blacklist WHERE status = 1")
            rows = await cursor.fetchall()
            blacklist_cache.load_blacklist([row[0] for row in rows])  # 加载黑名单到缓存

async def update_blacklist():
    while True:
        await load_blacklist()
        await asyncio.sleep(60)  # 每60秒更新一次黑名单

@app.listener('before_server_start')
async def setup_db(app, loop):
    await load_blacklist()  # 启动时加载黑名单到缓存
    app.add_task(update_blacklist())  # 定时更新黑名单

@app.middleware("request")
async def block_blacklisted_ips(request):
    client_ip = request.ip
    if blacklist_cache.get(client_ip) == 1:  # 检查 IP 是否在黑名单中
        raise Forbidden("Your IP address is blocked.")

@app.route("/")
async def index(request):
    return response.json({"message": "Welcome to the API!"})

@app.route("/data")
async def data(request):
    return response.json({"data": "Here is your data!"})

if __name__ == "__main__":
    app.run(host="0.0.0.0", port=8000)