nginx限流的两种方式

Nginx官方版本限制IP的连接和并发分别有两个模块:

limit_req_zone 用来限制单位时间内的请求数,即速率限制,采用的漏桶算法 "leaky bucket"。
limit_req_conn 用来限制同一时间连接数,即并发限制。
limit_req_zone 参数配置
Syntax:    limit_req zone=name [burst=number] [nodelay];
Default:    —
Context:    http, server, location
limit_req_zone $binary_remote_addr zone=one:10m rate=1r/s;

第一个参数:$binary_remote_addr 表示通过remote_addr这个标识来做限制,“binary_”的目的是缩写内存占用量,是限制同一客户端ip地址。
第二个参数:zone=one:10m表示生成一个大小为10M,名字为one的内存区域,用来存储访问的频次信息。
第三个参数:rate=1r/s表示允许相同标识的客户端的访问频次,这里限制的是每秒1次,还可以有比如30r/m的。
limit_req zone=one burst=5 nodelay;

第一个参数:zone=one 设置使用哪个配置区域来做限制,与上面limit_req_zone 里的name对应。
第二个参数:burst=5,重点说明一下这个配置,burst爆发的意思,这个配置的意思是设置一个大小为5的缓冲区当有大量请求(爆发)过来时,超过了访问频次限制的请求可以先放到这个缓冲区内。
第三个参数:nodelay,如果设置,超过访问频次而且缓冲区也满了的时候就会直接返回503,如果没有设置,则所有请求会等待排队。
例子:

http {
    limit_req_zone $binary_remote_addr zone=one:10m rate=1r/s;
    server {
        location /search/ {
            limit_req zone=one burst=5 nodelay;
        }
}        
下面配置可以限制特定UA(比如搜索引擎)的访问:

limit_req_zone  $anti_spider  zone=one:10m   rate=10r/s;
limit_req zone=one burst=100 nodelay;
if ($http_user_agent ~* "googlebot|bingbot|Feedfetcher-Google") {
    set $anti_spider $http_user_agent;
}
其他参数

Syntax:    limit_req_log_level info | notice | warn | error;
Default:    
limit_req_log_level error;
Context:    http, server, location
当服务器由于limit被限速或缓存时,配置写入日志。延迟的记录比拒绝的记录低一个级别。例子:limit_req_log_level notice延迟的的基本是info。

Syntax:    limit_req_status code;
Default:    
limit_req_status 503;
Context:    http, server, location
设置拒绝请求的返回值。值只能设置 400 到 599 之间。

ngx_http_limit_conn_module 参数配置
这个模块用来限制单个IP的请求数。并非所有的连接都被计数。只有在服务器处理了请求并且已经读取了整个请求头时,连接才被计数。

Syntax:    limit_conn zone number;
Default:    —
Context:    http, server, location
limit_conn_zone $binary_remote_addr zone=addr:10m;
 
server {
    location /download/ {
        limit_conn addr 1;
    }
一次只允许每个IP地址一个连接。

limit_conn_zone $binary_remote_addr zone=perip:10m;
limit_conn_zone $server_name zone=perserver:10m;
 
server {
    ...
    limit_conn perip 10;
    limit_conn perserver 100;
}
可以配置多个limit_conn指令。例如,以上配置将限制每个客户端IP连接到服务器的数量,同时限制连接到虚拟服务器的总数。

Syntax:    limit_conn_zone key zone=name:size;
Default:    —
Context:    http
limit_conn_zone $binary_remote_addr zone=addr:10m;
在这里,客户端IP地址作为关键。请注意,不是$ remote_addr,而是使用$ binary_remote_addr变量。 $ remote_addr变量的大小可以从7到15个字节不等。存储的状态在32位平台上占用32或64字节的内存,在64位平台上总是占用64字节。对于IPv4地址,$ binary_remote_addr变量的大小始终为4个字节,对于IPv6地址则为16个字节。存储状态在32位平台上始终占用32或64个字节,在64位平台上占用64个字节。一个兆字节的区域可以保持大约32000个32字节的状态或大约16000个64字节的状态。如果区域存储耗尽,服务器会将错误返回给所有其他请求。

Syntax:    limit_conn_log_level info | notice | warn | error;
Default:    
limit_conn_log_level error;
Context:    http, server, location
当服务器限制连接数时,设置所需的日志记录级别。

Syntax:    limit_conn_status code;
Default:    
limit_conn_status 503;
Context:    http, server, location
设置拒绝请求的返回值。

实战
实例一 限制访问速率
 

limit_req_zone $binary_remote_addr zone=ip_limit:10m rate=10r/s;
 
 
 
server {
 
  location /login/ {
 
    limit_req zone=ip_limit;
 
    proxy_pass http://login_upstream;
 
  }
 
}
 

$binary_remote_addr 针对客户端ip限流;
zone=ip_limit:10m 限流规则名称为ip_limit,允许使用10MB的内存空间来记录ip对应的限流状态;
rate=10r/s 限流速度为每秒10次请求
location /login/ 对登录进行限流
漏桶漏出请求是匀速的。10r/s是怎样匀速的呢?每100ms漏出一个请求。

在这样的配置下,桶是空的,所有不能实时漏出的请求,都会被拒绝掉。

所以如果10次请求同时到达,那么只有一个请求能够得到执行,其它的,都会被拒绝。

这不太友好,大部分业务场景下我们希望这10个请求都能得到执行。

实例二 burst缓存处理 
limit_req_zone $binary_remote_addr zone=ip_limit:10m rate=10r/s;
 
server {
  location /login/ {
    limit_req zone=ip_limit burst=12;
    proxy_pass http://login_upstream;
  }
}
burst=12 漏桶的大小设置为12

逻辑上叫漏桶,实现起来是FIFO队列,把得不到执行的请求暂时缓存起来。

这样漏出的速度仍然是100ms一个请求,但并发而来,暂时得不到执行的请求,可以先缓存起来。只有当队列满了的时候,才会拒绝接受新请求。

这样漏桶在限流的同时,也起到了削峰填谷的作用。

在这样的配置下,如果有10次请求同时到达,它们会依次执行,每100ms执行1个。

虽然得到执行了,但因为排队执行,延迟大大增加,在很多场景下仍然是不能接受的。

实例三 nodelay降低排队时间
延续实例二的配置,我们加入nodelay选项:

limit_req_zone $binary_remote_addr zone=ip_limit:10m rate=10r/s;
 
server {
  location /login/ {
    limit_req zone=ip_limit burst=12 nodelay;
    proxy_pass http://login_upstream;
  }
}
 nodelay 把开始执行请求的时间提前,以前是delay到从桶里漏出来才执行,现在不delay了,只要入桶就开始执行。

要么立刻执行,要么被拒绝,请求不会因为限流而增加延迟了。

提高了处理效率,提高了“瞬时处理速度”,平均速度还是受rate限制。当burst满了后不会继续排队等待,直接丢
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