nginx限流案例

nginx限流

一般情况下，首页的并发量是比较大的，即使 有了多级缓存，当用户不停的刷新页面的时候，也是没有必要的，另外如果有恶意的请求 大量达到，也会对系统造成影响。而限流就是保护措施之一。

生活中限流对比

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• 水坝泄洪，通过闸口限制洪水流量（控制流量速度）。
• 办理银行业务：所有人先领号，各窗口叫号处理。每个窗口处理速度根据客户具体业务而定，所有人排队等待叫号即可。若快下班时，告知客户明日再来(拒绝流量)
• 火车站排队买票安检，通过排队 的方式依次放入。（缓存带处理任务）
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nginx的限流

nginx提供两种限流的方式：

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• 一是控制速率
  
• 二是控制并发连接数
  
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控制速率

控制速率的方式之一就是采用漏桶算法。

(1)漏桶算法实现控制速率限流

漏桶(Leaky Bucket)算法思路很简单,水(请求)先进入到漏桶里,漏桶以一定的速度出水(接口有响应速率),当水流入速度过大会直接溢出(访问频率超过接口响应速率),然后就拒绝请求,可以看出漏桶算法能强行限制数据的传输速率.示意图如下:

(2)nginx的配置

配置示意图如下：

修改​​/usr/local/openresty/nginx/conf/nginx.conf​​:

user  root root;
worker_processes  1;

events {
    worker_connections  1024;
}

http {
    include       mime.types;
    default_type  application/octet-stream;

    #cache
    lua_shared_dict dis_cache 128m;

    # 限流设置 ，binary_remote_addr：根据请求IP进行限流，contentRateLimit：缓存空间名称
    # 10m:缓存空间，rate=2r/s:每秒允许有2个请求被处理
    limit_req_zone $binary_remote_addr zone=contentRateLimit:10m rate=2r/s;

    sendfile        on;
    #tcp_nopush     on;

    #keepalive_timeout  0;
    keepalive_timeout  65;

    #gzip  on;

    server {
        listen       80;
        server_name  localhost;

        location /update_content {
            content_by_lua_file /root/lua/update_content.lua;
        }

        location /read_content {
            # 使用限流配置
            limit_req zone=contentRateLimit;
            content_by_lua_file /root/lua/read_content.lua;
        }
    }
}

配置说明：

binary_remote_addr 是一种key，表示基于 remote_addr(客户端IP) 来做限流，binary_ 的目的是压缩内存占用量。
zone：定义共享内存区来存储访问信息， contentRateLimit:10m 表示一个大小为10M，名字为contentRateLimit的内存区域。1M能存储16000 IP地址的访问信息，10M可以存储16W IP地址访问信息。
rate 用于设置最大访问速率，rate=10r/s 表示每秒最多处理10个请求。Nginx 实际上以毫秒为粒度来跟踪请求信息，因此 10r/s 实际上是限制：每100毫秒处理一个请求。这意味着，自上一个请求处理完后，若后续100毫秒内又有请求到达，将拒绝处理该请求.我们这里设置成2 方便测试。

测试：

重新加载配置文件

cd /usr/local/openresty/nginx/sbin

./nginx -s reload

访问页面：​​http://ip地址/read_content?id=1​​​ ,连续频繁刷新(1s内请求超过2次)会直接报错。

(3)处理突发流量

上面例子限制​​2r/s​​，如果有时正常流量突然增大，超出的请求将被拒绝，无法处理突发流量，可以结合 burst 参数使用来解决该问题。

例如，如下配置表示：

上图代码如下：

server {
    listen       80;
    server_name  localhost;
    location /update_content {
        content_by_lua_file /root/lua/update_content.lua;
    }
    location /read_content {
        limit_req zone=contentRateLimit burst=4;
        content_by_lua_file /root/lua/read_content.lua;
    }
}

burst 译为突发、爆发，表示在超过设定的处理速率后能额外处理的请求数,当 rate=10r/s 时，将1s拆成10份，即每100ms可处理1个请求。

此处，burst=4，若同时有4个请求到达，Nginx 会处理第一个请求，剩余3个请求将放入队列，然后每隔500ms从队列中获取一个请求进行处理。若请求数大于4，将拒绝处理多余的请求，直接返回503.

不过，单独使用 burst 参数并不实用。假设 burst=50 ，rate依然为10r/s，排队中的50个请求虽然每100ms会处理一个，但第50个请求却需要等待 50 * 100ms即 5s，这么长的处理时间自然难以接受。

因此，burst 往往结合 nodelay 一起使用。

例如：如下配置：

server {
    listen       80;
    server_name  localhost;
    location /update_content {
        content_by_lua_file /root/lua/update_content.lua;
    }
    location /read_content {
        # 使用限流配置contentRateLimit ,nodelay 不延迟
        limit_req zone=contentRateLimit burst=4 nodelay;
        content_by_lua_file /root/lua/read_content.lua;
    }
}

如上表示：

平均每秒允许不超过2个请求，突发不超过4个请求，并且处理突发4个请求的时候，没有延迟，等到完成之后，按照正常的速率处理。

如上两种配置结合就达到了速率稳定，但突然流量也能正常处理的效果。完整配置代码如下：

user  root root;
worker_processes  1;

events {
    worker_connections  1024;
}

http {
    include       mime.types;
    default_type  application/octet-stream;

    #cache
    lua_shared_dict dis_cache 128m;

    #限流设置
    limit_req_zone $binary_remote_addr zone=contentRateLimit:10m rate=2r/s;

    sendfile        on;
    #tcp_nopush     on;

    #keepalive_timeout  0;
    keepalive_timeout  65;

    #gzip  on;

    server {
        listen       80;
        server_name  localhost;

        location /update_content {
            content_by_lua_file /root/lua/update_content.lua;
        }

        location /read_content {
            limit_req zone=contentRateLimit burst=4 nodelay;
            content_by_lua_file /root/lua/read_content.lua;
        }
    }
}

测试：如下图 在1秒钟之内可以刷新4次，正常处理。但是超过之后，连续刷新5次，抛出异常。

控制并发量（连接数）

​​ngx_http_limit_conn_module​​​ 提供了限制连接数的能力。主要是利用​​limit_conn_zone​​​和​​limit_conn​​两个指令。

利用连接数限制 某一个用户的ip连接的数量来控制流量。

注意：并非所有连接都被计算在内 只有当服务器正在处理请求并且已经读取了整个请求头时，才会计算有效连接。此处忽略测试。

配置语法：

Syntax: limit_conn zone number;
Default: —;
Context: http, server, location;

(1)配置限制固定连接数

如下，配置如下：

上图配置如下：

http {
    include       mime.types;
    default_type  application/octet-stream;

    #cache
    lua_shared_dict dis_cache 128m;

    #限流设置
    limit_req_zone $binary_remote_addr zone=contentRateLimit:10m rate=2r/s;

    #根据IP地址来限制，存储内存大小10M
    limit_conn_zone $binary_remote_addr zone=addr:1m;

    sendfile        on;
    #tcp_nopush     on;

    #keepalive_timeout  0;
    keepalive_timeout  65;

    #gzip  on;

    server {
        listen       80;
        server_name  localhost;
        #所有以brand开始的请求，访问本地changgou-service-goods微服务
        location /brand {
            limit_conn addr 2;
            proxy_pass http://192.168.1.6:8081;
        }

        location /update_content {
            content_by_lua_file /root/lua/update_content.lua;
        }

        location /read_content {
            limit_req zone=contentRateLimit burst=4 nodelay;
            content_by_lua_file /root/lua/read_content.lua;
        }
    }
}

表示：

limit_conn_zone $binary_remote_addr zone=addr:10m;  表示限制根据用户的IP地址来显示，设置存储地址为的内存大小10M
limit_conn addr 2;   表示 同一个地址只允许连接2次。

测试：

此时开3个线程，测试的时候会发生异常，开2个就不会有异常

(2)限制每个客户端IP与服务器的连接数，同时限制与虚拟服务器的连接总数。(了解)

如下配置：

# 存储个人请求IP的限流容量
limit_conn_zone $binary_remote_addr zone=perip:10m;
limit_conn_zone $server_name zone=perserver:10m; 
server {  
    listen       80;
    server_name  localhost;
    charset utf-8;
    location / {
        limit_conn perip 10;#单个客户端ip与服务器的连接数．
        limit_conn perserver 100; ＃限制与服务器的总连接数
        root   html;
        index  index.html index.htm;
    }
}